Способ преобразования напряжения в код и устройство для его реализации Советский патент 1981 года по МПК H03K13/175 

(54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ. В КОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

I

Изобретение относится к информацй онно-измерительной технике и может ; быть использовано для преобразования быстроизменяннцихся сигналов в код.

Известен способ преобразования напряжения в код, основанный на методе параллельно-последовательного преобразования, включающий операции разностного напряжения, опера1ЩИ определения старших и младших разрядов, а устройство для реализации способа содержит блоки считывания, выполненные в виде параллельного соединения блоков сравнения, а между собой блоки считы;вания соединены последовательно 1

Недостатком известного способа и устройства для его реализации являются низкие быстродействие и точность преобразования.

Известен также способ преобразования напряжения в код, по которому формируют несколько разностных

напряжений и определяют старший и младший разряды 2.

Недостатком известного способа (ЯВЛЯЮТСЯ низкие быстродействие и точность,

Цель изобретения - повышение быстродействия и точности.

Указанная цель достигается тем, что в способе преобразования напряжения в код, по которому определя10ют старший и младший разряды, формируют сетки напряжений, повторяющих форму преобразуемого и противофазного преобразуемому напряжению, напряжения смещаются между собой на кратISные кванту шкалы старшего разряда уровни, младшие разряды кода определяют путем сравнения сформированных напряжений с эталонными напряжениями младшей шкалы, старшие разряды

кода определяют путем сравнения между собой сформированных напряжений.

Устройство для преобразования напряжения в код содержит компара3торы старших разрядов кода,блоки опр деления младших разрядов кода,состоя щие из последовательно соединенных источника эталонных напряжений, компараторов и шифраторов, выходы шифраторов соединены со входами переключателя каналов, выходы компараторов старшего разряда кода соединены с кодовыми входами переключателя каналов и шифратора старших разрядов кода, шина источника входного сигнала соединена с входом источника противофазного напряжения, введены два формирователя сеток напряжений и коммутатор,причем шина источника вхо кого сигнала соединена с входом перв го формирователя сеток напряжений,вы ход источника противофазного напряжения соединен со входом второго формирователя сеток напряжений, выходы формирователей сеток напряжений соединены с входами компараторо старших разрядов кода и коммутатора управляющие входы которого соединены с управляющими выходами компараторов старших разрядов кода, а выходы коммутатора соединены с ана логовыми входами компараторов блоко определения младших разрядов кода. На фиг, I приведены диаграммы, поясняющие сущность способа; на фиг. 2 - структурная электрическая схема устройства. Устройство содержит компараторы 1 старших разрядов кода, шифратор 2 старших разрядов кода, формирователь 3 сетки напряжений, источник 4 . противофазного напряжения, формирователь 5 сетки напряжений, коммутатор 6 напряжений, источник 7 эталан ных напряжений, компараторы 8, шифратор 9, выходы шифраторов 9 объеди нены переключателем 10 каналов. Ком мутатор 6, источник 7 и компаратор образуют блок 1I определения младши разрядов. Преобразуемое напряжение U(t) смещают по диапазону и получают шка лу напряжений U., U, Ua, Цд, U, повторяющих форму преобразуемого напряжения и разнесенных между собой на величину, равную двум квантам старшей шкалы (2Н). Аналогично формируют сетку противофазных напряжений U , U, U, U, U. Определение кода старших разрядов основано на том, что пересечение (равенство) напряжений сеток происходит на уровнях, кратных кванту старшей шкалы, поэтому напряжения сеток сравнивают между собой и по комбинации их соотношений определяют код старших разрядов. Для определения моментов перехода уровня преобразуемого напряжения из одной зоны старшей шкапы в другую можно использовать большое число вари- антов пар напряжений. Так, для определения моментов перехода через уровень (-2Н) (момент О может исполь оваться равенств о напряжений из Ug-, J U , U Uj. При построении многоразрядных ПНК, у которых максимальное значение напряжения U| превьш1ает амплитудный диапазон компараторов, для определения старших разрядов необходимо выбирать пары напряжений, равенство которых происходит в линейной зоне амплитудного диапазона компараторов, например на уровнях О, + Н, + 2Н. На диаграмме пересечения пар напряжений, используемых для определения кода старших разрядов, отмечены точками. Для определения младших разрядов кода формируют разностные напряжения ди,ли2,Дии. которые сравнивают с эталонными напряжениями младшей шкалы U. .Процесс формирования разностных напряжений рассматривается на примере напряжения д и . При нахождении уровня преобразуемого напряжения в зоне (-U -2Н) с младшими эталонными напряжениями сравнивают напряжение Ц . В момент t, при переходе преобразуемого напряжения через уровень (-2Н), к сравнению привлекается напряжение Ug. В момент tgнапряжение U заменяется напряжени.ем и. Переключения напряжений, производимые в моменты времени t,,, t,. не вызывают длительных переходных процессов установления разностного напряжения, поскольку в эти моменты уровни переключаемых напряжений равны между собой. Длительность операции переключения напряжений определяется только временем срабатывания ключевого элемента и устройств, управляющих ключевым элементом. Коды мпадших разрядов, получаемые при сравнении разностных напряжений Л 11) ,AU2 |AU с эталонными уровнями младшей группы, будут достоверными для разностного сигнала, уровень которого в данный момент находится в аоне младших эталонных напряжений. Какой разностный сиг:нал использовать для съема дсстовернего кода однозначно определяется кодом старших разрядов. Преобразователь напряжения в код работает следующим образом, Преобразуемое напряжение U(t) пос тупает на формирователь 3, где форми руется ряд напрдахений U , U,..., повторяющих форму выходного сигнала но смещенных между собой на два кван та старшей щкалы. Необходимое смещение может быть получено несколькими способами, В рассматриваемом устройстве смещение создается током стабилизаторов. Аналогичным образом в фор мирователе 5 формирует я сетка противофазных напряжений U, , U, .., . Коммутатор 6, в соответствии с кодом старших разрядов, осуществляет выбор и поочередное подключение напряжений сформированных сеток к входам компараторов 8, тем самым производя формирование разностных напряжений ди ,fit(iy,U. В компараторах 8 разностные напряжения сравниваются с эталонными напряжениями младшей шкалы формируемьми в источниках 7, а результат сравнения преобразуется шифраторами 9 в форму, удобную для дальнейшего использования. Переключатель 10, в соответствии с кодом старших разрядов производит выбор канала, в котором в настоящее время определяется достоверный код. Формирование сетки напряжений про изводится с помощью формирователей 3 и 5 и источника 4. Шифратор 2 формирует код старших разрядов. Таким образом, формирование сеток напряжений, повторяющих форму и противофазных форме преобразуемого сигнала, позволяет реализовать преобразователь напряжений в код, в котором операции сравнения напряжений производятся на уровнях значительно меньших амплитудного диапазона преобразуемого напряжения (т.е. в линейной зоне диапазона компараторов) , что позволяет повысить точность работы. Кроме того, использование напряжений сформированных се ток для определения младших разрядов кода позволяет практически полностью устранить переходные процессы при формировании разностных напряжений, что значительно увеличивает быстродействие устройства. Формула изобретения 1. Способ преобразования напря.жения в код, по которому определяют старший и младший разряды, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности, формируют сетки, напряжений, повторяющих форму преобразуемого и противофазного преобразуемому напряжению, напряжения смещаются между собой на кратные кванту шкалы старшего разряда уровня. 2.Способ по П.1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, младшие разряды кода определяют путем сравнения сформированных напряжений с эталонными напряжениями младшей шкалы. 3,Способ поп.1.отличающ и и с я тем, что, старшие разряды кода определяют путем сравнения между собой сформированных напряжений. 4. Устройство для преобразования напряжения в код, содержащее компараторы старших разрядов кода, блоки определения младших разрядов кода, состоящие из последовательно соединенных источника эталонных напряжений, компараторов и шифратора, выходы шифраторов соединены со входами переключателя каналов, выходы компараторов старшего разряда кода соединены с кодовыми входами переключателя каналов и шифратора старших разрядов кода, шина источника входного сигнала соединена со входом источника противофазного напряжения, отличающееся тем, что, введены два формирователя сеток напряжений и коммутатор, причем шина источника входного сигнала соединена со входом первого форми рователя сеток напряжений, выход источника противофазного напряжения соединен со входом второго формирователя сеток напряжений, выходы формирователей сеток напряжений соединены со входами компараторов старших разрядов кода и коммутатора, управлякнцие входы которого соединены с управляющими выходами компараторов старших разрядов кода, а выходы коммутатора соединены с аналоговыми входами компараторов блоков определения младших разрядов кода.