Способ преобразования напряжения в код Советский патент 1982 года по МПК H03K13/17 

(5) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к автомати }:е и вычислительной технике и может быть нспользовано в информационно-измерительных системах.

Известны способы преобразования напряжения в код с промежуточным преобразованием его в частоту импульсов tl.

Недостатками этих способов является малая точность из-за отличия функции вспомогательного преобразования от номинальной и сложность реализации.

Наиболее близким к предполагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ, заключающийся в делении преобразуемого напряжения и выделении его кванта Г2.

Недостатком данного способа является малая точность, определяемая значением выделенного кванта преобразуемого напряжения.Уменьшение же последнего ограничивается инстВ КОД

.рументальными погрешностями (в первую очередь погрешностями преобразования код-напря).).

Цель изобретения - повышение точности преобразования.

Цель достигается тем, что в способе преобразования напряжения в код, заключающемся в делении преобразуемого напряжения и выделении его кванта, одновременно с деле10нием преобразуемого напряжения осуществляют деление эталонного напряжения и выделение его кванта, после чего сравнивают выделенные кванты и при их неравенстве суммируют

15 последовательно соответственно кванты преобразуемого напряжения и кванты эталонного напряжения и сравнивают полученные суммы квантов до их совпадения ..причем увеличиваемую

20 сумму квантов определяют по разности суммы квантов преобразуемого напряжения и суммы квантов эталонного напряжения.

На фиг. 1 а,б приведены диаграммы напряжений, иллюстрирующие предлагаемый способ; на фиг. 2- структур нал схема реализующего способ устройства.

Устройствб содержит входной делитель 1, счетчики 2 и 3, преобразователь код-напряжение (ПКН) , триггер 5 управления, элементы И 6,7 и 8 узел 9 вычитания, блок 10 сравнения, шину 11 запуска, входную шину 12, генератор 13 тактовых импульсов.

Cyfb предлагаемого способа состоит в следующем.

Пусть величина эталонного кванта напряжения, формируемого 1при помощи преобразователя код-напряжение, а &Uj( величина входного кванта напряжения, полученного при преобразовании входного напряжения U)(. В частном случае это преобразование может быть выполнено, например, на многопозиционном делителе напряжения (последовательно соединенных одинаковых образцовых сопротивлениях) с известным коэффициентом деления А , т.е.

Пусть такжеди ц- величина требуемой погрешности квантования.

Поделим ди на у. получим два числа , а и Ь

AUx , Ayrr

&икб

Предположим, что эти числа целые. Очевидно, что они могут быть либо кратными, т.е. ё/Ь е , либо взаимно простыми. В первом случае на числовой оси имеют место совпадения точек kа и (где k 1,2... ). В случае взаимно простых а и b совпадающими точками будут точки k-a-b и КЬ- а .

Таким образом, при целых а и Ь всегда можно указать точки на число вой оси, которые образуются путем умножения на целый коэффициент и числа а, и числа Ь.

Кроме того, на промежутке от ka-b до (k+l)-a-b всегда можно найти числа S и t, где (k+1 ) k-b и (kH-1 ) , для которых выполняется условие

m in (a .

S«a - b«t cd, ,2 ,, , (-)

Таким образом.из приведенного можно сделать следующий практический вывод : при ...значениях л и aU, которые могут быть представлены в виде целых чисел, обязательно существуют равные напряжения и

Эг-Д1-1зт(фиг.

1 а).

N Причем

NX (

N9Tx

В случае же, когда значения dUgи дUx таковы, что а и Ь нецелые, то можно указать напряжения Му-дих и M9fuU3T разность между которыми не будет превышать единицы, разбиения чисел а и Ь - значения дУ дИсходя из вышесказанного, последовательность действий, составляющих предлагаемый способ, такова: необходимо сформировать эталонный квант

напряжения диз, путем деления входного напряжения сформировать входной квант , пои нерпвенстве дУ и д изу-производить последовательное суммирование соответственно квантов дих и квантов Ujj, после суммирования сравнивать получаемые сум0мы квантов с необходимой точностью, определяемой порогом . Сумма кванЛов, которая подвергается узеличенип, определяется в зависимости от знака разности имеющихся сумм кван5 товЕдУх ибдиэтУстройство, реализующее предлагаемый способ, работает следу1си4им образом.

Сигнал с шины 11 запуска поступает

0 на триггер 5 и опрокидывает его. В результате разрешается операция вычитания в узле 9 вычитания двух напряжений, т.е. одного с преобразователя код- напряжение (ПКН) и второго со

5 ВХОДНОГО делителя 1.В зависимости от знака разности вычитаемых напряжений на одном из двух выходов узла 9 вычитания появляется сигнал логической единицы. Так, при Mjf fiU этот

0 сигнал открывает элемент 11 7, а при

М)(Ди,( элемент И 8.

В первом исходном состоянии на выходе ПКН k напряжение равно дЦ-р, на выходе делителя 1 -ДУх. Тогда пЪс5 ле переброса триггера 5 открывается элемент И 7 и тактовый импульс с генерато э.а 13 пройдя открытые элементы И 6 и И 7. поступает на счетчик 2. В ПКН k появляе результате на выходе ся напряжение ZuUjy. При перемене зн ка разности сравниваемых в узле 9 вычитания элемент И 8, через которы тактовые импульсы поступают на счет чик 3, управлякмций вх-одным делителем 1. В результате на выходе после него появляется напряжение ZiUgr-, Таким образом устройство работает до тех пор, пока разность сравниваемых напряухенин и не становится меньше или равной некото рого порога определяющего тре буемую точность преобразования.В этом случае блок 10 сравнения выдает импульс, возвращающий триггер 5 исходное состояние и разрешающий сч тывание кодов эт с счетчиков и 3. Результат преобразования - код входного напряхсения Ux находится и выра)хения А -N эт Погрешность преобразования при этом равна dY5 . Коэффициент деления А входного делителя 1 икоэффициент умножения В, который должен обеспечиваться ПКН 4, определяются из условий Uxwiax Цхуглдх. ДУкв А- диусй Тогда Ux -sf-% а при выборе А йиэт/Д1.кб А Пэт этом и X mdx А и Кб 1 Т. е. произведение разрядов входного делителя 1 и ПКН характеризуют максимальную разрядность выходного кода преобразователя. Таким образом, предлагаемый способ позволяет преобразовывать U; в код, используя значения квантов ДУх и ди больше , чем погрешность преобразования. Так, например, при использовании четырехразрядного делителя 1 и четырехразрядного ПКН получить погрешность преобразования, соответствующую восьмиразрядному преобразователю напряжение -Код. Формула изобретения Способ преобразования напряжения в код, заключающийся в делении преобразуемого напряжения и выделении его кванта, отличающийся TeMj что, с целью повышения точности преобразования, одновременно с делением преобразуемого напряжения осуществляют деление эталонного напряжения и выделение его квзнт-т, nocrte чего сравнивают выделенные кванты и при их неравенстве суммируют последовательно соответственно кванты преобразуемого напрях{ения и кванты эта- . лонного напряжения и срс1внива10т полученные суммы квантов до их совпадения, причем увеличиваемую сумму квантов определяют по разности суммы квантов преобразуемого напряжения и суммы квантов эталонного напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Орпадский П. П. Автоматические измерения и приборы, 1973, с, 25k32. 2.Шляндин В. М. Цифровые измерительные преобразователи и приборы. 1973, с. 218-219 (прототип).

1

Н

1

5

f

к

1

Ы

к

к

:5

I I

I I I I I I I

H

I I I I I I I

ФигА