Преобразователь напряжения в код Советский патент 1981 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к рычисли тельной технике и может быть исполь-; зовано для построения аналого-кодовых преобразователей. Известен .преобразователь напряжения в код, содержащий устройство сра нения, преобразователь кода в напряжение, источник преобразуемого напря жения, источник опорного напряжения, блок управления, генератор импульсов, счетчик, который имеет систему автоподстройки, предназначенную для увеличения точности преобразования напряжения в код 1. Недостатком Устройства является использование в нем цепи обратной св зи, которая преобразует код в напряжение, что уменьшает быстродействие и приводит к появлению переходного процесса. Известен также преобразователь напряжения в код, в котором блок управления соединен с преобразователем напряжения во временной интервал и с регистратором кода, соединеншле также между собой, триггеры соединещи с выходами элементов И, которые соединены с выходами переключателей задания цифровых установок z. Недостатком этого устройства является низкое быстродействие. Цель изобретения - повьшение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь напряжения в код, содержащий преобразователь напряжения во временной интервал, введены блоки преобразования временного интервала в код, содержащие светоизлучатели, фотоэлементы, управляющие фотоэлементы, формирователи импульсов, диоды, квантроны, развязывающие диоды, блок задержки и формирователь импульса сброса, причем выход преобразователя напряжения но временной интервал через блок задержKfi соединен со входом светоизлучателя, первого 6noka преобразования временного 3 интервала в код, а через формировате импульсов и развязывающие диоды соединен со входами сброса всех квантро нов, первый оптический выход светоизлучателя каждого блока преобразования временного интервала в код оптически соединен с оптическим входом первого квантрона, а второй оптический выход светоизлучателя соединен с оптическим входом управляюще го фотоэлемента, оптический выход ка дого предьщущего квантрона оптически .соединен с оптическим выходом каждог последующего квантрона, а оптический выход последнего квантрона оптически соединен с оптическим входом фотоэле мента, выход которого соединен с вхо дом формирователя импульсов, а выход формирователя импульсов через п вый диод соединен со входами сброса квантронов, а через второй диод соединен со входом светоизлучателя последующего блока преобразования временного интервала в код и модулирукиций выход управляющего фотоэлемента каждого блока преобразования .временного интервала в код соединен со всеми модулирующими входами квайт ронов и фотоэлемента данного блока преобразования временного интервала в код. При этом квантроны выполнены на светодиоде, фотодиоде и транзисторе причем база транзистора соединена с катодами диода и фотодиода, коллектор - с анодом.светодиода, эмиттер - с общей шиной, а оптический выход светодиода оптически соединен со входом фотодиода. На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема квантрона; на фиг. 2 - структурная электрическая схема преобразователя напряжения в код. Квантрон содержит фотодиод , диод 2, транзистор 3 и светодиод 4 Преобразователь напряжения в код содержит блок 5 преобразования напряжения во временной интервал, бло 6 задержки, светоизлучатель 7, управляющий фотоэлемент 8, формирова тель 9 1 1пульса сброса, квантроны 10, развязывающий диод 11, диоды 12 и 13, формирователь 14 импульса блоки 15 преобразования временного интервала в код и фотоэлемент 16. Устройство работает следующим о разом . На вход блока 5 подается преобразуемое напряжение, а на его выходе формируется импульс, длительность которого пропорциональна величине входного напряжения. Этот импульс через блок 6 подается на вход светоизлучателя 7 первого разрядного блока 1 5 и через формирователь 9 и развязывающие диоды 1I - на сбрасывающие входы квантронов. Светоизлучатель излучает световой поток, действия которого пропорционально длительности импульса, по своим оптическим выходам. Частью светового потока светоизлучатель 7 облучает управлякнций фстоэлемент 8. Одновременно другая его часть образует световой поток возбуждения фд , который через второй выход светоизлучателя поступает на вход первого квантрона для его засвечивания. Квантрон является элементом для фиксации временного интервала со строго определенным шагом С . Время tr зависит от природы элементов квантрона, а также от их геометрических размеров.Для записи И единиц любого разряда а преобразователе напряжения в код необходимо последовательно подсоединять друг к другу И квантронов. Точность преобразователя зависит от разброса времени срабатьгаания(переброса) каждого квантрона. Кроме этого, квантрону должны быть свойственны и другие функции, такие как переброс в возбужденное состояние от светового потока возбуявдения ( которьй подается на Квантрон через его оптический вход, и возможность установить первоначальное состояние от импульса сброса, подаваемого на сбрасывакиций вход. При отсутствии светового потока нд оптическом входе управляющий фотоэлемент 8 на модулирующем выходе имеет напряжение фиксации Цф а при его наличии - напряжение засвечивания Uj. Квантрон 10 возбуждается световым потокам через оптический вход только тогда, когда подается напряжение засвечивания U через модулирующий, При уменьщении этого напряжения до некоторой величины U (напряжение фиксации) Квантрон остается в состоянии возбуждения. Однако, если он находится в невозбужденном состоянии. то при одновременной подаче на него светового потока возбуждения фр через оптический вход и напряжения фик ции U(j( через модулирующий вход кван рон в возбужденное состояние не переходит. Таким образом квантрон уп равляется напряжением модуляции и в возбужденном состоянии излучает свет вой поток того же спектра и интенсив ности, что и световой поток возбуждения фр в двух направлениях через оптические выходы. При одновременной подаче на кваьт рон 10 светового потока возбуждения фа через оптический вход и напряжения засвечивания U,, через модулирующий вход фотодиод 1 квантрона пропускает достаточный по величине ток через свой выход на баз,у тран зистора 3, который открывается. В результате светодиод 4 излучает световой поток в трех направлениях(когда же транзистор закрыт, све тодиод не излучает). Засвечивание светового потока в трех направлениях проходит течение строго фиксированного времени t , Когда светодиод 4 излучает световой поток в зтих направлениях через оптические выходы, квантрон 10 находится в состоянии возбуждения. По истечении времени X внешний световой поток возбуждения через оптический вход квантрона может прекратиться, а напряжение засвечивания J может принимать значение U0, одна ко квантрон продолжает оставаться в .состоянии возбуждения за счет светового потока от светодиода и на фото диод I. В состоянии возбуждения кйантрон 10 может находиться очень долго выход из которого осуществляется импульсом сброса, подаваемым через сбрасывающий вход квантрона. При этом транзистор 3 закрывается и свето диод 4 гаснет. Квантрон переходит в состояние возбуждения только через воздействие одновременно и внешнего световогр потока возбуждения Фд через оптический вход и напряжения засвечивания Ц подаваемого через модулирующий. Если напряжение модуляции (Jf равно напряжению фиксации У л, то при воздействии внешнего потока возбуждения свето диод 4 не засвечивается, поскольку дл его засвечивания нужен больший управ ляющий ток, чем для поддержания его в светящемся состоянии. Световой поток светодиода 4 квантрона 10 делится на три части (фиг. 1) .Расчленение его возможно при непосредственной физической реализации светодиода или же с помощь) волоконной оптики. На модулирующие входы квантронов всех разрядов и на модулирующий вход фотозлемента 16 подается постоянное напряжение засвечивания (фиг. 2). Это позволяет записывать единицу с учетом того, что время срабатывания управляющего фотоэлемента 8 должно быть равно t После срабатывания первого квантрана и управляющего фотоэлемента создаются условия для засвечивания второго квантрона,так как при наличии Ф0 на оптическом входе и Ua на модулирующем квантрон за время должен засвечиваться. Если для преобразования напряжения в код используется двоичная система исчисления, то количество квантронов в каждом разрядном блоке 15 равно единице,а количество этих блоков зависит от количества двоичных разрядов. Если же для преобразования напряжения используется десятичная система, то кбличество квантронов в разрядном блоке 15 равно девяти, а количество этих блоков - количеству десятичных разрядов . После того, как все квантроны 10 переходят в состояние засвечивания. фотоэлемент 16 пропускает достаточный по величине сигнал через свой выход на вход формирователя 14, при этом длительность сформированного импульса совместно со временем срабатывания фотоэлемента 16 должна равняться С . Это позволяет при достаточно малом времени срабатывания фотоэлемента производить без погреаности дальнейонй процесс преобразоваия временного интервала в код, так ак весь цикл обнуления разряда кладывается во время С после сраатывания всех квантронов. Сформиованный импульс на выходе формироваеля 14, поступая на сбрасываюпоге ходы квантронов, обнуляет разрядный лок 15 первого разряда. В то же. ремя этот же импульс через диод 13 оступает на светоизлучатель разрядноо блока второго разряда, Процесс протекает аналогично для ; обого из К разрядов. Предлагаемое устройство позволяет увеличить быстродействие преобразования напряжения в код за счет применения квантронов, связь между которыми осуществляется оптическими методами, а также сократить затраты на оборудование за счет замены счетчиков и регистров квантронами, при этом осуществляется непосредственная индикация результата аналого-цифрового преобразования. Формула изобретения 1 .Преобразователь.,напряжения в код содержащий преобразователь напряжения во временной интервал, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения быстродействия введены бло ки преобразования временного интерва ла в код, содержащие светоизлучатели фотоэлементы, управляющие фотоэлементы, формирователи импульсов, диоды,квантроны, развязывающие диоды, блок задержки и формирователь импуль са сброса, причем выход преобразователя напряжения во временной интерва через блок задержки соединен со вход светоизлучателя первого блока преобр зования временного интервала в код, а черкез формирователь импульсов и ра вязывающие диоды соединен со входами сброса всех квантронов, первый оптический выход светоизлучателя каждого блока преобразования временного инте вала в код оптически соединен с опти ческим входом первого квантрона, а второй оптический выход светоизлучателя соединен, с оптическим входом управляющего фотоэлемента, оптический выход каждого предыдущего, квантрона оптически соединен с оптическим выходом каждого последующего квантрона, а оптический выход последнего квантрона оптически соединен с оптическим входом фотоэлемента, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, а выход формирователя импульсов через первый диод соединен CQ входами сброса квантронов, а через второй диод соединен со входом светоизлучателя последующего блока преобразования временного интервала в код и модулирующий выход управляющего фотоэлемента каждого блока преобразования,временного интервала в код соединен со всеми модулирующими входами квантронов и фотоэлемента данного блока преобразования временного интервала в код. 2.Преобразователь по п.1 , о т л ичающийся тем, что квантроны выполнены на светодиоде, фотодиоде и транзисторе, причем база транзистора соединена с катодами диода и фотодиода, коллектор - с анодом светодиода, эмиттер - с общей шиной, а оптический выход светодиода оптически соединен со в.ходом фотодиода. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 350160, кл. Н 03 К 13/17, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР№ 575771, кл. Н 03 К 13/20, 1975 (прототип).

.

0-1

(IPui.Z