Способ преобразования напряжения в код Советский патент 1981 года по МПК H03K13/17 

(54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ 1,- Изобретение относится к автоматике и вычиспитепъной технике и может быть использовано в информационно - иамё ритепъных системах. Известны способы преобразования напряжения в код с промажуточнь1м преобразованием напряжения во временной интервал или частоту импульсов и последуюпшм кодированием последних J.. Недостатками этих способов являют ся- малая точность из-за отличия -функции вспомагательного преобразования от номинальной, сложность технической реализации. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущноЬти и достигаемому эффекту является способ преобразования напряжения в код, заключающийся в формировании нескольких различных по значению эталонных напряжений и ура новешивании преобразуемого напряжения суммой указанных эталонных напряжений 2 .

В КОД Недостаток этого способа - малая точность, определяемая величиной наименьшего по значению формируемого эталонного напряжения. Уменьшение же последнего ограничивается конструктивными сложностями реализации Цель изобретения - повышение точности преобразования. Цель достигается тем, что согласно способу преобразования .Напряжения в код, заключающемуся в формировании различных по значению эталонных напряжений и уравновешивании преобразуемого напряжения суммой указанных эталонных напряжений, увеличивают преобразуемое напряжение и набранную сумму, эталонных напряжений в целое число раз, уравновешивают полученные aanpsnжения, суммируя с меньшим из них целое Vyi число наименьших по значению эталонных напряжений, и уменьшают полученное Уи число наименьших эталонных напряжений в И раз. Уравновешивание при этом производится с более высокой точностью, которая может быть повышена в наихудшем случае во столько раз, во сколько раз увеличены преобразуемое напряжение и сумма эталонных напряжений и определяется только точностью сравнения уравновешиваемых напряжений. Суммарное повьпиениё точности преобразования при этом складьгаается из повьпиения точноета, получаемого при более точном уравновешивании напряжений и повышения точности, получаемого благодаря увеличению входного сигнала и находится .в. квадратичной зависимости от увеличения входного сигнала. Так, например, для повь1шения точности в . lOO раз,, необходимо в худшем случае увеличить Ьход ной сигналов 10 раз, На , 1 приведена диаграмма напр жений, иллюстрирующая способ; на фиг. структурная схема устройства, реализую го способ. Сущность способа состоит в следующем, Уравновешивание входной величины начинается со сформированного эталона максимальной величины, В случае, когда эталон болыие входной величины, то в старшем разряде выходного кода ставит ся О и дальше производится уравнове- .шивание входной величины следующим по значению эталоном. Если эталон равен или меньше входной величины, то в стар шем разряде выходного кода ставится 1 и дальше производится уравновешивание входной величины суммой первого и следующего по величине эталонов. Ана логичные операции производятся для все используемых эталонов, По окончании этих операций получают значения старших разрядов выходного кода. При этом сумма соответствующ эталонов равна --.А.-и .гнгде А. - коэффициент, принимающий зна чения О или 1, в зависимости от результата сравнения данного эталона. Полученную сумму эталонных напряжений U и входное напряжениеЦ,увеличивают в одно и то же целое Ц число раз и уравновешивают полученные при этом напряжения, суммируя с меньшим вэ них целоеVM число наименьших по зн чению эталонных напряжений. Процесс равновешивания заканчивается, когда азность напряжений И Ц( иnU.JmU в слуае, когдаОр и Ц етанет меньше некотоого порогового напряжения Ui. При этом олучаем равенство HU ±U --viU 4V iU3T, где VI,- коэффициент увеличения входного напряжения и суммы эталонных напряжений; Ы - количество добавляемых при уравновешивании миним альных эталонных напряжений; пороговое напряжение, определяемое точность преобразования. Тогда и UX-UHKH и 9Т.У1 Физически неизбежность такого приближения напряженийиУ и ,-f VVlUaTM объясняется следующим, При осуществлении основного цикла преобразования возникает погрешность квантования, т, е, в общем случае ,-vu В данном случае Up положительно, т, е, Uy7Up.,vf Однако, в принципе, возможно, что Up отрицательно, т, е, Ujc . В этом случае необходимо суммирование наименьших по значению эталонных напряжений Ugr.Vi производить с увеличенным напряжением (J. Тогда при уравновешивании напряжений получим hUj - v«UgT.y,±U,--HUnKHОднако это не меняет сути, так как в любом случае .и. . Если Ux и UpKj увеличить в два раза, то разность между увеличенными напряНйниями тоже увеличится в два раза, причем .K, . Отсюда, если имеются напряжения , h и и - -I умножить на 2, то разность равна VH-UgT.,,,T.,, и путем добавления к UQ напряжения Одти можно добиться того, что Uc станет больше Jy; максимальное количество VI определяется из условия УУ.О.)(где evitr- целая часть отношения Это вытекает из теории чисел. Оче видно также, что vn всегда меньше И. Устройство для реализации предлагаемого способа содержит тактовый генерат 1, сдвигающий регистр 2, преобразовате код - напряжение (ПКН-) 3, триггеры 4, элементы И 5-7, элементы сравнения 8-1О напряжений, счетчики II и 12, ум ножйтели напряжений 13-15, сум1м1атор напряжений 16, щину запуска 17, входную щину 18, арифметическое устройст во 19.. Устройство работаетследующим образом.„ При поступлении импульса запуска на шину запуска 17, триггер 4 старшего разряда устанавливается в единичное состояние, а все остальные триггеры - в ну левое состояние. Одновременно импульс запуска поступает на сдвигающий регистр 2, записывая единицу в его старший разряд. В первом такте работы преобразовате элемент сравнения 8 напряжений сравнивает входное напряженно (J, поступающее на входную шину 18, с выходным напря;жением ПКН Зид-|-,с6ответствующим ста |шему разряду преобразователя. Еслиидт 7 Uj(. то элемент сравнения 8 вырабатьгаает импульс, который, пройдя через элемент И 5 , открытый по второму входу потенциалом с регистра 2, возвращает триггер 4 в исхбдное (нулевое) состояние. При поступлении следующего тактового импульса происходит сдйи содержимого регистра 2 и установка в единичное состояние триггера 4 следутощего разряда, в резлуьтате чего на элемент сравнения 8 напряжений поступает с ПКН 3 напряжение UgTu При UgrXUx триггер 4 не возвращается в исходное состояние, и в следующем так те работы на элемент сравнения 8, посту- пает суммарное напряжение Ug-j- 4 Ug-j 2 Таким- образом, после сдвига регистро 2 записанной единицы в младший (нулевой) разряд на выходе ПКН 3 вырабатывается напряжение равно nKH-l/ Vi). где А, - коэффихшент, принимающий аав чения О или 1 {в зависимости от состояния триггеров 4), При этом получают значения старигах разрядов выходного кода (состояние триггеров 4 код напряжения у.) После этого элемент И 6 закрьшает ся, а элемент И 7 открьшается. На 11 начинают поступать тактовые импульсы, Таким образом, после основного шасла работы начинается дополнительный. После поступления на счетчик 11 первого тактового импульса на управляемые умножители напряжений 13 и 14 поступает код, соответствующий единице. В результате на выходе умножителей 13 и 14 появляются напряжения Unj/jjH Uv. Напряжение сумматоре напряжений 16 суммируется с выходным напряжением умножителя напряжений 15. Последний управляется i счетчиком 12, на выходе которого в исходном состоянии присутствует код, соответствующий единице. На вход умножителя 15 поступает наименьшее по значению эталонное -напряжение Таким. образом, в первом такте дополнительного цикла на вход сумматора 16 поступают напряжения , и Ug. Выходные напряжения сумматора 16 . и умножителя 14 поступают на элементы сравнения 9 и 10 напряжений. Элемент сравнения 9 вырабатъшает управляющий сигнал только тогда, когда напряжение на выходе сумматора 16 меньше напряжения на выходе умножителя напряжений 14. Элемент сравнения 1О вырабатьгоает управляющий сигнал только в том случае, если разность выходных напряжений сумматора 16 )Q и умножителя напряжений 14 Uyj не превьппает некоторого порогового напряжения Uv,. Очевидно, что в первом такте . Если элемент сравнения 10 не срабатьшает то в следующем такте изменяется оос- . тояние счетчика 11, что приводит к формированию на выходах умножителей напряжений 13 и 14 соответственно напряжений 2 УП и 2 Uy . В том случае, ког да UQ и , управляющий сигнал с элемента сравнения 9 поступает на вход счетчика 12 J и на выходе умножителя напряжений 15 формируется напряжение 20д, поступающее на сумматор 16. Дальнейшая работа протекает аналогично и прекращается после срабатъгоания элемента сравнения 10, запирющего элемент И 7. При этом ид±и„--ис ии,±и,-.,и где in. и т- соответственно состояния счетчиков 11 и 12. Сйвдрватегало, пчИ v Jgr.M- Ti Вшодяой ход определяется арифме4ячвск 1М устройством 19 по сосТоянга триггеров 4 («од напряженияЦ|) и счетчиков 11 и 12 (значения чисел Я несоответственно),. Форм у п а изобретения Способ преобразования напряжения в itoA, эакЛючаклцийся в формировании ра тайных по значению этапонн(з1х напряже 19Q и уравновешивании преобразуемого напряжения суммой указанных эталонных напряжений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, У9,еличивают преобразуемое напряжение и набранную сумму эталонных напряхданий в И целое число раз, уравновешивают полученные напряжения, суммируя с меньшим из них целое И1 число наименыийх по значению эталонных напряжений, и уменыпают полученное Уп число наименьших эталонных напряжений в h раз. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Цифровые электроизмерительные приборы. Под ред. Шляндина В. М., 1972, с. 136-151. 2.ГИтис Э. И, Преобразователи информации для ЭиВУ. 1975, с, 299-300 (прототип).

пЧц

ll/f

,ап

:±:И

Оц

I :

тт т.тт

П 51