Цифровой вольтметр Советский патент 1982 года по МПК H03K13/20 

(54) ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР

Изобретение относится к средствам цифровой измерительной техники,использующим метод время-импульсного преобразования, и может быть использовано в системах автоматического контроля, в информационно-измерительных системах, в лабораторно-испытательных комплексах для измерения постоянных напряжений обеих полярностей. По основному авт. св. А 80 5491 известен цифровой вольтметр, содержащий аналоговый ключ, информационный вход которого подключен ко входу устройства, выход аналогового ключа подключен к первому входу сумматора, второй вход кото. рого подключен к выходу источника посто5ШНОГО напряжения, а вькоа сумматора ; соединен с первым входом блока сравне-ния, выход которого подклочен к счетному входу второго триггера, который своим , выходом по 1ключен к первому вхоцу элемента И, первый выход блока управления присоединен через блок eaaiep жки и генератор ггалообразного напряжения ко второму входу блока сравнения, а также через блок деления частоты на два - к управляклцему вхосу аналогового ключа и к установочным входам триггера знака и второго триггера, второй выход блока управления соединен со вторым входом элемента И. Недостатком ус1ройства является его сложность, обусловленная наличием в его сх0ме такого блока, как реверсивный счетчик со СЛОЖНОЙ схемой управления а таюке подучеяие результата измерения в прямом Коде. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Поставленная цель достигается тем, что в Цифровой вольтметр, соде жащий аналоговый ключ, сумматор, источник поCTOsaoffloro нафяження, блок управления, триггер, элемент И, блок управления, блок задержки, генератор пилообразного напряжения, блок оелення частоты на два и триггер знака, введены элементы Иск39210774

лючаюшее ИЛИ и накот1тел1Л1ый счетчик, роз блок задержки 8 на управляющий причем счетный вхоц накопительноговхоц генератора пилообразного шпряже-

счетчика поасоеоинен с выхооу элемента . ния 9. В момент сравнения на тряжений блоИ, а выяоаы накопительного счетчика под- . ком сравнения 4 вырабатывается импульс, ключены к первым входам элементов Иск- 5 который устанавливает триггер 5 в еоилючаюишх ИЛИ , вторые входы которых соединены между собой и с выходом триггера знака, счетный вход которого подсоединен к выходу старшего разряда накопительного счетчика, установочный вход которого подключен к выходу блока частоты на два. На фиг. 1 изображена функциональная электрическая схема устройства на фиг. 2 - временнью диаграммы, поясняющие работу устройства. Ввод устройства подключен к информационному входу аналогсвого ключа 1, выход которого подключен к первому входу сумматора, 2, второй вход которого подключен к выходу источника постоянного напряжения 3, выход сумматора 2 соединен с первым входом блока сравнения 4, выход которого подключен к счетному входу второго триггера 5, который своим входом подключен к первому входу элемента И 6, первый выход блока управления 7 присоединен через блок задержки 8 и генератор пилообразного Hanpshярения 9 ко второму входу блока сравнения 4, а также через блок деления час тоты на два 10 - к установочным входам триггера знака 11, второго триггера 5, накопительного счетчика 12, а также управляющему входу аналогового ключа 1, втфой выход блока управления 7 подключен ко второму вхоцу элемента И 6, выход которого присоединен к счетному входу накопительного счетчика 12, выходы которого подключены к первым входам элементов Исключающее ИЛИ 13.вторы рходы которых соединены между собой и | выходом триггера знака 11, выход старшего разряда накопительного счетчи(ка 12 присоединен к счетному входу триггера знака 11. Устройство работает следующим образом. Входной сигнал Х(1) через аналоговый ключ 1 поступает на Первь1й вход сумматора 2, на второй вход которого пЬступает опорное напряжение Ua с источника постоянного напряжения 3. При атом Uo удовлетворяет условию {Х( t ) (Jo . Блок управ;юния 7 вырабатывает пусковые импульсы с периодом следования Т/2, которые поступают на упревл$аощий вход аналогового ключа I и ченичное положе1ше, выходной сигнал которого поступает на один из выходов элемента И 6, на другой вход которого поступают счетные импульсы Ро с выхода блока управления 7. С выхода элемента И б счетные импульсы поступают на вход накопительного счетчика 12. Время измерения опорного напряжения Uo равно (), где К - коэффициент пропорциональности;iU напряжение, представляющее собой сумму дрейфов генератора пилообразного напряжения и блока сравнения, а также нечувствитель:ность блока сравнения. Во второй период Т/2 аналоговый ключ I открыт и на вход блока сравнения 4 потупает сумма опорного напряжения и входного сигнала Х( t). g момент сравнения с пилообразным напряжением блоком сравнения 4 вырабатывается второй импульс, который устанавливает триггер 5 в нулевое положение, тем самым прекращая поступление счетных мпульсов fo на вход накопительного счетчика 12. Время измерения суммы опорного напряжения U,, и входного сигна . j составляет (t)tt.UlЕсли учесть, чго за время Т величина bU не изменилась, (Т очень мало), то время, которого на вход счетчика 12 „оступают счетные импульсы равно (см. фиг. 2) t Т/2- 11 + t2.T/2+KX( t ). Таким образом время t не бависит от дрейфов опорного напряжения UQ генератора пилообразного нафяжения 9, блока сравнения 4, от нечувствительности блока сравнения 4, а задержек срабатывания различных элементов устройства. При этом, если содержимое счетчика 12 превьпцает величину, соответствующую Т/2, то входной сигнал Х( t ) - положительный, если не превышает, то -от ридательный т.е, в счетчике 12 находится информа1шя как о величине входного сигнала Х( t), так и о его знаке. Итак время, в Течение которого на вход счет- 5.92 П1ка 12 поступают счетные импульсы в зависимосго от полфности Х(1), равнаt Т/2 + КХ( t ).. Так как Т/2 всегда не меньше X(t); го пос/юдний разряд с выхода счетчика 12 несет информацию о знаке. При наличии единицы в последнем разряде входной сигаал является положительным, при наличия нуля - отрицательным. Это обстоятельство используется для представления выходного сигнала устройства в прямом коде, когда входной сигнал Х( tj положительный и в обратном коде-когда вх6а -ной сигнал Х( t ) отрицательный. Поэтому выходы счетчика 12 подключены к первы входам элементов Исключающее ИЛИ 13, а выход последнего разряда счетчика 12 подключен к счегнэму вхоцу триггера знака 11, выход которого подключен ко вторым входам элементов Исключающее ИЛИ. -/ Одновременно с этим пусковые импульсы с выхода блока управления 7 поступают на вход блока де;кния на дв1а 10, с выхода которого импульсы сброса с периодом следования Т поступают на установочные входы в нуль триггера 5, триггера знака 11 и счетчика 12. Таким об- разом, после двух пусковых импульсов, когда, процесс измерения закончится, импульс сброса подготавливает устройство для следующего измерения. При этом, после каждого измерения импульс сброса подтверждает нулевое состояние триггера 5, а в сдучае сбоя приводит его в нулевое состояние. Объем счетчика, выбирается таким, чтобы при x(i )О в последнем старщем разряде была 1, а в со- тальных младщих разрядах - О. Использование новых блоков, таких как накопительный счетчик и элементов Исключающее ИЛИ, выгодно отличается от извест- ного устройства, поскольку при сохране- НИИ всех функциональных возможностей 7 и метрологических характеристик оно ягуляется более простым, и кроме того предлагаемый цифровой вольтметр позволяет входные напряжения отрицательной полярности представлять.на выходе в вице до- полнительного кода (если отсоединить управляющий вход элементов Исключающих ИЛИ ът выхода триггера знака), чта имеет чрезвычайно важное значение гфи стыковке цифрового вольтметра с различ- ного рода вычислительными устройствами (мини ЭВМ, микрокомпрессорами), в больидшстве из котфых отрицательные числа представляются именно в дополнительном коде. Следовательно, наряду с уменьшением сложности предлагаемое j cTpoftство обладает больщими функциональными возможностями и более широкой областью применения по сравнению с из- вестным, Формула изобретения Цифровой вольтметр по авт; св. JM 805491, отличающийся тем, что, с целью расширения функцис нальных возможностей, введены элемея-, ты Исклкзчающее ИЛИ и накопительный счетчик, причем счетный вход накопительного .счетчика подсоединен к выходу. элемента И, а выходы накопительногосчетчика подключены к первым входам элементов Исключающее ИЛИ, вторые входы которых соединейы межцу собой и с выходом триггера знака, счетный вход которого подсоединен к выходу старшего разряда накопительного счетчика,-установочный вход которого подключен, к блока деления частоты на два. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Ni 8О5491. кл. Н 03 К 13/20 по за- явке 24767О2/18-20.

3

.f

/ (1) irii iiriniii|ni mmnnii mm I h- -I I II i imiuiiHtL I jjuiifuuiu Pui. t i JIUlUUiUL iniHin iiiiiiiijHi flumilil