Преобразователь переменного напряжения в код Советский патент 1982 года по МПК H03K13/02 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством. Известен преобразователь переменного напряжения в код, содержащий фазоинвертор, вход которого подкгвочен к входу преобразователя, а выходы к первым входам двух элементов И, вторые входы которых подключены к выходам компаратора, а выходы через элемент ИЛИ - к одному из входов третьего элемента И, другой вход ко торого подключен к выходу генератора им пульсов, а выход - к входу счетчика, блок управления и генератор пилообраз ного напряжения t1. Недостатком указанного преобразователя является его низкое .быстродействи и большая погрешность при измерении напряжения в области низких час тот. Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь переменного напряжения в код, содержащий фазоинвертор, выходы которого подключены к входам блока управления и к первым входам компараторов, вторые входы которых соединены с выходом генератора пилообразного напряжения, а выходы - с входами триггера, выход которого подключен к одному входу элемента И, другие входы которого подключены к первому выходу блока управления и к генератору импульсов соответственно, а выход элемента И подкгдачен к входу счетчика, установочный вход которого соединен с вторым выходом блока управления и с установочным входом триггера, а выход разрядов счетчика является выходом преобразователя 21. Недостатком известного преобразователя является низкая точность, обусловленная наличием погрешности

от неидентичности компараторов и частотной погрешности.

Цель изобретения - повышение точности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь переменного напряжения в код, содержащий фазоинвертор, выходы которого подключены к бло ку управления, генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен к одному входу компаратора, первый триггер, выход которого подключен к первому входу первого элеменjra И, второй и третий входы первого элемента И соединены соответственно с выходами генератора импульсов и блока управления, а выход подключен к счетчику, введены переключатель, второй триггер, второй и третий элементы И, двоичный умножитель, а счетчик выполнен реверсивным выход блр-. КЗ управления подключенк одним входам второго элемента И и второго триггера, выход которого подключен к одному входу третьего элемента И, другие входы второго и третьего элементов И соединены с генератором импульсов, а выходы подключены к входам двоичного умножителя, выход которого подключен к входу вычитания реверсивного счетчика, выход переполнения реверсивного счетчика подключен к другому входу второго триггера, выход компаратора подключен к счетному входу первого триггера, выходы которого подключены к управляющим входам переключателя, сигнальные входы которого соединены с выходами фазоинаертора, а выход переключателя подключен к другому входу компаратора.

На чертеже представлена структурная схема преобразователя.

Преобразователь переменного напряжения в код содержит фазоинвертор 1, вход которого подключен к входу преобразователя, а выходы - к входам блока 2 управления и к входам переключателя 3, выход которого подключен к одному из входов компаратора k, другой вход которого соединен с выходом генератора 5 пилообразного напряжения, а выход подключен к счетному входу триггера 6, выходы которого подключены к управляющим входам переключателя 3, выход блока 2 подключен к единичному входу триггера 7 и к первым входам элементов И 8 и 9, выход триггера 7 подключен к одиону входу элемента И 10, генератор

11 импульсов, подключенный к вторым входам элементов И,9-10, третий вход элемента И 8 соединен с выходом триггера 6, а выход элемента И 8 подключен к входу сложения реверсивного счетчика 12. Выходы элементов И 9 и 10 подключены к двоичному умножителю 13, состоящему из сметчиков Ц и 15, выходы которых подключены к блоку 16 элементов И, а выходы блока 16 подключены к элементу ИЛИ 17, выход которого, являющийся выходом двоичного умножителя 13, подключен к входу вычитания реверсивного счетчика 12. Выход переполнения реверсивного счетчика 12 подключен к нулевому входу триггера 7.

Блок 2 управления содержит двухпозиционный переключатель 18. выход которого через компаратор 19 подключен к счетному входу триггера 20, выходы которого подключены к управляющим вхЪдам переключателя 18.

Преобразователь работает следующим образом.

Переменное напряжение V - siJiQt, которое преобразуется в код, подаетт ся на фазоинвертор 1, имеющий два выхода. С одного выхода снимается напряжение V VQ + Vrr,siiiut, совпадающее по фазе с напря): ениеи V, а с другого - напряжение VQ -Vg-VjYiSinSt , находящееся с напря : ением V в противофазе.

Напряжения V и Vq поочередно в зависимости от положения переключателя 3 подаются на вход компаратора , который сравнивает их с пилообразным напряжением генератора 5, частота повторения выходных сигналов которое го значительно больше частоты входного напряжения. В моменты равенства входных напряжений компаратор k формирует импульсы, перебрасывающие триггер 6 по счетному входу из одного положения в другое. В результате на выходе триггера за полпериода входного напряжения образуется последовательность прямоугольных импульсов, длительность которых пропорциональна мгновенным значениям входного напряжения.

Аналогичный принцип однокомпараторного преобразования применяется и в блоке 2 управления, на входы которого подаются выходные напряжения V, и Vii фазоинвертора 1 . В результате .на единичном выходе триггера 20 формируется импульс с длительностью. равной полупериоду преобразуемого напряжения. Временные интервалы, сформиро1ванные триггером 6, за полпериода входного напр{|жения заполняются импульса-ми генератора 11, Сформированные в ре зультате пачки импульсов с выхода элемента И 8 поступают на вход сложения реверсивного счетчика 12, Число импульсов, подсчитанное счетчиком 12, будет равно Ng,. В течение полупериода входного напряжения импульсы с выхода генератора 11 проис;ходят также не вход счетчика 1 через элемент И 9. Счетчик I формирует код, равный Np. Задним фронтом выходного сигнала блока 2 триггер 7 устанавливается в единичное состояние и открывает элемент И lil. Выходные . импульсы генератора 11 через Элемент И 10 поступают на вход счетчика 15 двоичного умножителя 13. На выходе двоичного умножителя 13 Формируются импульсы G частотой . frw 1 СО где ги частота выходных импульсов генератора 11; NQ - число разрядов двоичного умножителя 13 При этом реверсивный счетчик 12 работает в режиме вычитания. В момент нулевого значения реверсивного счетг чика 12 триггер 7 устанавливается в ноль, и цикл измерения заканчивается Время t, в течение которого был открыт элемент И 10, равно t . . За это время счетчик 15 заполняется импульсами генератора 11. Показания счетчика 15 в конце цикла измерения будут равны N ги- t .- (3) С уметом соотношений (1) и (2) резул тат измерения представляют в виде N N ей Таким образом, в преобразователе исключена погрешность от неидентично ти компараторов и частная погрешност т.е. выходной код N не зависит от соотношения частот входного сигнала и генераторов 5 и 11. 92 « Экономический- эффект от использования преобразователя бпределяется его техническими преимуществами. Формула изобретения Преобразователь переменного напряжения в код, содержащий фазойнвертор, выходы которого подключены к блоку управления, генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен к одному входу компаратора, первый триггер, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, второй и третий входы первого элемен- та И соединены соответственно с выходами генератора импульсов и блока управления, а выход подключен к счетчику, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены переключатель, второй триггер, второй и третий элементы И, двоичный умножитель, а счетчик выполнен реверсивным, выход блока управления подключен к одним входам второго элемента И и второго триггера, выход которого подключен к одному входх третьего элемента И другие входы второго и третьего элементов И соединены с генератором импульсов, а выходы подключены к входам двоичного умножителя, выход которого подключен н входу вычитания реверсивного счетчика, выход, переполнения реверсивного счетчика подключен к другому входу второго триггера, выход компаратора подключен к счетному входу первого триггера, выходы которого подключены к управляющим входам переключателя, сигнальные входы которого соединены с выходами фазоинвертора, а выход переключателя подключен к другому входу компаратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Кирьянов В. П. и др. Преобразование интегральных характеристик периодических напряжений во временной интервал. - Автометрия% 1969. № 2, с. 20-29. у -v в- 2. Авторское свидетельство СССР № 22273, кл. Н 03 К 13/02, 1.9б7 (прототип).