Преобразователь напряжение-код Советский патент 1982 года по МПК H03K13/02 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЕ-КОД

Изобретение относится к вьгчислитет - ной технике. Известен преобразоватепь напряжениекоо, соаержащий генератор импульсов, выход которого через ключ соединен с последовательно соединенными триггерами, выходы которых соеоинены с входами преобразователя код-напряжение, выход которого через блок сравнения соесинен с входом управляющего триггера, выхоц которого соединен с управлякяцим входом ключа Til. Недостатком устройства является низкая точность преобразования. Известен преобразователь напряжениекод, содержащий последовательно соединенные декадные преобразователи, напряжения, вход компаратора соединен с первыми входами первого элемента И и блока определения конца измерения, а выхоа с первыми входами формирователя управляющих сигналов и блока определения диапазона, первый выход которого через последовательно соединенные формирователь широких импульсов и первый элемент ИЛИ соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом декадного преобразователя напряжения первого разряда, второй выход - через последовательно соединенные второй элемент И, первый счетчик импульсов, блок сравнения и формирователь узких импульсов соединен с вторыми входами первого sjteMeHTa ИЛИ и блока определения конца измерения, третий выход - с вторым входом первого счетчика, импульсов, вход счетчика циклов через последова тельно соегшненные второй элемент ИЛИ, второй счегчик импульсов и дешифратор соединен с кодовыми входами дека оных преобразователей напряжения, а выхоас входом блока обработки информации, цифровые входы которого соеоинены с выходами декадных преобразователей напряжени51, .импульсные входы которых соединены с вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ, второй вход блока сравнения через третий счегчик HI пульсов соединен с первым входом второго счетчика импульсов и вторым выходом дешифратора, второй вход второго счетчика имгхульсов соединен с выходом блока сравнения, третий вход формирователя управляющих сигналов соединен с выходом блока определения конца измерения, а выход генератора импульсов соединен с вторым входом второго элемента И С2 Недостатком устройства является низкая точность преобразования. Цель изобретения - повышение точности преобразования. Указанная цель достигается тем, что в преобразователь напряжение-кос содержащий компаратор, вход которого соеди- . йен с первыми входами первого элемента И и блока определения конца измерения, а выход - с первыми входами формирователя управляющих сигналов и блока определения диапазона, первый выход которого через последовательно соединенные формирователь широких импульсов и первый элемент ИЛИ соединены с вторым входом первого элемента И, выход которо го соединен с входом декадного преобразователя напряжения старшего разряда, выход которого соединен с последовательно соединенными декадными преобразователями младших разрядов, второй выход блока определения диапазона соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход первого счет чика импульсов через последовательно со единенные блок сравнения и формирователь узких импульсов соединен с вторыми входами первого элемента ИЛИ и блока определений конца измерения, первый же вход первого счетчика импульсов соединен с первым выходом формирователя управляющих сигналов, второй вход которого соединен с выходом блока определения конца измерения, а третий вход соединен с вторым выходом блока определения диапазона, вход счетчика циклов через последовательно соединенные второй элемент ИЛИ, второй счетчик импульсов и дешифратор соединен с кодовыми входами декадаых преобразователей напряжения, а выход - с входом блока обработки информации, цифровые входы которого соединены с выходами декадных пре образователей напряжения, а вьтход - с входом цифрового отсчетноГо блока, импульсные входы которых соединены с вто рыми входами первого и второго элементов ИЛИ, второй вход блока сравнения через третий счетчик импульсов соединен с первым входом второго счетчика импульсов и вторым выходом дешифратора, второй вход второго счетчика импу-. льсов соединен с выходом блока сравнения, введены частотно-зависимый блок, умножитель частоты, причем выход компаратора через частотно-зависимый блок соединен с первым входом умножителя частоты а второй выход частотно-зависимого блока соединен с вторым входом формирователя широких импульсов, вьтход второго элемента И через умножитель частоты соединен с вторым входом пернвого счетчика импульсов. В формирователь широких импульсов, содержащий генератор импульсов, элемент И, выход которого соединен с входом расширителя импульсов, введен делитель частоты, причем второй вход элемента И через делитель частоты соединен с входом генератора импульсов. В устройство введен дополнительный делитель частоты, причем выход формирователя управляющих сигналов через дополнительный делитель частоты соединен с первым входом первого счетчика импульсов, а второй вход дополнительного делителя частоты соединен с третьим выходом частотнее-зависимого блока. На фиг. I приведена структурная электрическая схема первого преобразователя напряже.ние-код; на фиг. 2 -структурная электрическая схема второго пресгбразователя напряжение-код; на фиг, 3 и 4 - временные диаграммы работы устройства. Первый преобразователь напряжениекод (фиг. 1) содержит компаратор 1, овределяющий переход, напряжения через нуль, блок 2 определения диапазона,, частотнозависимый блок 3, формирователь 4 управляющих сигналов, блок 5 определения конца измерения, декадные преобразователи 6, 7 и 8 напряжения блока 9 обработки информации, счетчик циклов 10, цифровой отсчетный блок 11, элементы ИЛИ 12 и 13, формирователь 14 узких импульсов, дешифратор 15, счетчика 16, 17 и 18 импульсов блока 19 сравнения, элементы И 20, 21 и 22, генераторы 23 и 24 импульсов, делитель 25 частоты,умножитель 26 частоты, расширитель 27 имnyJbcoB. Формирователь 28 широких импульсов включает генератор 23 импульсов, делитель 25 частоты, эшмент И 22 и расширитель 27 импульсов. Второй преобразователь напряжениекод (фиг. 2) содержит компаратор 29, oi ределякаций момент ггерехода напряжения 594 через нуль, блок 30 сравнения пиапазона 2, частотно-зависимый блок 31, форми рователь 32 управляющих сигналов, схемы блока 33 определения кониа измерения, цекацные преобразователи 34, 35 и is6 напряжения блока 37 обработки инфор мации, счетчика 38 циклов, цифровое от счетное устройство 39, элементы ИЛИ 40 и 4 1, формировате;ш 42 узких имttУльсов, дешифратор 43, счетчики 44, 45 и 46 импульсов, блок 47 сравнения, эле менты И 48, 49 и 5О, генераторы 51 и 52 импульсов , целители 53 и 54 частоты, умножитель 55 частоты, расширитель 56 импульсов. В формирователь 57 широких импульсов входят генератор 51, делитель 53, элемент И 49 и расширитель 56, На временной диаграмме (фиг. 3) o6cv значено напряжение 58 на входе устрой- ства, напряжение 39 на выходе формирователя 28, напряжение 6О на выходе формирователя. На временной диаграмме (фиг. 4) обо значено напряжение 61 на входе устройства, напряжение 62 на вьосоте блока ЗО напряжение 63 на выходе делителя 54, напряжение 64 на выходе формирователя 57. Кодирование входного сигнала (измерение мгновенного значения входного напряжения) производится следующим образом. Измеряемое напряжение поступает на вход компаратора I, а через элемент И 2О - на последовательно соединенные декадные преобразователи 6, 7 и 8, где производится кодирование. В компараторе I после дифференцирования входного сигнала выделяется последовательность импульсов, соответствукяцая моментам перехода через значение входного напряжения. По этой последовательнос ти в блоке 2, цикле подготовки преобразователя напряжение-код к измерению on ределяется частота входного сигнала, а в частотно-зависимом блоке 3 в зависимости от частоты входного сигнала определяется частота строб-импульсов, во время действия которых производится измерение мгновенных значений входного сигнала. Дальнейшая работа устройства зависит от частоты входного сигнала. Если кодируются сигналы, лежащие в области йюкних частот, с выхода блока 2 выоа, ется разрешающий потенциал на элемент И 22 и первый полу ериод входного сигнала в цикле измерения (фиг. 2). Че6рез него начинает проходить последгфательность импульсов,, которые пссле достижения определенной длительности в. расширителе 27 поступают с выхода для запуска декадных преобразователей 6, 7 и 8, а через элемент ИЛИ 12 для стробирования входного сигнала в элементе И 20. Данная последовательность импульсов формируется из сигнале: генератора 23 в делителе 25. Управлени делителем 25 осуществляет частотно-зависимый блок 3, который в зависимости от частоты входаого сигнала изменяет коэффициент деления делителя 25. При этом весь диапазон нижних частот разбивается на несколько иоддаапазонов, внутри которых длительность между строб-импупьсами остается посто)й1ной .Это приводит к тому, что максимальное количество измерений мгновенных значений входного сигнала внутри каждого поддиапазона Практически остается одинаковым. Количество измерений мгновенных значений входного сигнала за его полупериод при постоянстве частоты следования имГ ульсов делителя 25 внутри каждого поддиапазона зависит от частоты входного сигнала. В связи с этим в блоке 9 производятся функциональные преобразования, необходимые для вычисления действующе- го значения напряжения, вводится количество измерений мгновенных значений входного сигнала, проведенных за его полупериод. Попечет количества измерений производится счетчиком 1О, на который через делитель ИЛИ 13 поступают сигналы формирователя 28. Пуя работе в области верхних частот, в связи с тем, что декадные преобразователи 6, 7 и 8 не успевают закодировать мгновенное значение входного сигнала за время оействия узкого строб импульса, ко-, дирование производится поэтапно. В первый период входного сигнала кодируется i, первый разряд этого сигнала, во второй период - второй разряд вхоцнопа сигнале и т.д. Выбор режима работы в области верхних частот осуществляется блоком 2, с выхода 3 которого выдается разрешающий потенциал на элемент И 2 1, ас другого выхода «. сигна; изменяющий работу формирователя. Последовательность узких строб-импульсов при поэтапном кодирюании мгновенного значения входного сигнала, ntxiry(шкяцих через элеменг ИЩ 12 с формирователя 14, вырабатываете; следующим образом. С выхоца формирователя в каждый пе риод входного сигнала в момент его пер хода через О в первый подупериод на ну левой вход счетчика 16 посгупаюг сигна лы обнулвни$г. При равенстве входов в счетчике 16, на который поступает после довательность импульсов с умножителя 26, и в счетчике 18 срабатывает блок . 19. Сигналы блока 19 поступают через формирователь 14 и элемент ИЛИ 12 для стробирования входного сигнала в элементе И 20 и на счетный вход счетчика 17. Количество срабатываний блока 19 при измерении одного мгновенного значения напряжения равно числу десятичных разрядов кода преобразователя (числу декад). При посгуплении импульса блока 19 (первый период входного сигнала) счетчик 17 через дешифратор 1 управляет кодированием гтервого разряда входного сигнала. При поступлений вт рого импульса с блока 19 (второй перио входного сигнала) на счетчик 17 дешифратор 15 включает декадный преобразователь 7, сигнал блок 19 включает декадный преобразователь 8. На этом кодирование 1 -го мгновенного значения вхооного сигнала заканчивается. Перехо)5 на Кодирование ( +1) мгновенного значения входного сигнала осуще ствляется в результате того, что дешифратор 15 после поступления в счетчик 17п импульсов, соответствующих числу декад, обнуляет счетчик 17, а в счетчик 18 добавляет единицу. Поэтому блок 19 срабатывает в момент t +1 относительно начала периода входного сигнала. Умножитель 26 из поступивших на не го через элемент И 21 сигналов генератора 24 формирует последовательность и пульсов, в которой интервал между Шзумя смежными импульсами равен длительнос ти двумя смежными мгновенными значениями входного сигнала, которые не обходимо определить. Управление умножителем 26 осуществляет частотно-зависимый блок 3,. который в зависимости от частоты входного сигнала изменяет его коэффициент умножения. При этом весь диапазон верхних частот разбивается на несколько поддиапазонов, внутри которых длительность между узкими строб импульсами остается постоянной. Это пр водит к тому, что максимальное количест во измерений мгновенных значений входного сигнала внутри каждого поддиапазона практически остается одинаковым. Окончание кодирования мгновенных знаений входного -сигнала при работе в области верхних частот происходит после срабатывания блока 5, который выдает сигнал на окшчание измерительного процесса на вход 5 формирователя 4. Он срабатывает при поступлении на него первого сигнала блока 19 во второй полупериод измеряемого сигнала ( отрицательная полуволна). Преобразователь напряжение-код, схема которого приведена на фиг. 3, работает аналогично выше рассмотренному устройству. Отличие состоит лишь в том, когда частота входного сигнала подходит к пределу, при котором время преобразования преобразователя напряжение-код становится равным интервалу межау узкими стробимт1ульсами, частотно-зависимый блок 31 изменяет коэффициент деления делителя 54, т.е. поэтапное кодирование входного сигнала производится через несколько периодов измеряемого напряжения, число которых зависит от частоты входного сигнала. При дальнейшем увеличении частоты этого сигнала коэффициент деления делителя 54, определяемый частотно-зависимым блоком 3, пропорционально увеличивается. Формула и в обр е т е н и я 1. Преобразователь напряжение-код, ct цержащий компаратор, вход которого сое- динен с первым входом первого элемента И и блока определения конца измерения, а выход - с первыми входами формирователя управляшэщих сигналов и блока определения диапазона, первый выход которого через прследовательно соединенные формирователь широких импульсов и первый элемент ИЛИ соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом декадного,преобразователя нап ряжения старшего разряда, выход которого соединен с последовательно соединенными декадными преобразователями младших разрядов, второй выход блока определения диапазона соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соедини с выходом генератора импульсов, а выход первого счетчика импульсов через последовательно соединенные блок сравнения и формирователь узких импульсов соединен с вторыми входами первого Элемента ИЛИ и блока определения конца измерения, первый же вход первого счетчика импульсов соединен с первым выхоцом формировагеля управляющих сигналов, второй вхоц когорого соединен с выходом блока определения конца измерения, а третий вход соединен с вторым выходом блока определения диапазона, вход счетчика циклов через последовательно соединенные второй элемент ИЛИ, второй счетчик импульсов дешифратор соединен с кодовыми входами декадных преобразование лей напряжения, а выход - с входом блока .обработки информации, цифровые входы которого соединены с выходами декадных преобразователей напряжения, а выход с входом цифрового отсчетного блока, импульсные входы которых соединены с вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ, второй вход блока сравнения через третий счетчик импульсов соединен с первым входом второго счетчика импульсов и вторым выходом дешифратора, ВТОрой вход второго счетчика импульсов соеоинен с выходом блока сравнения, о т личающи йся тем, что, с целью повышения точности преобразования, введены частотно-зависимый блок, у тожи- тель частоты, причем выход компаратора через частотно-зависимый блок соединен с первым входом умножителя частоты, а второй выход частотно-зависимого блока соединен с вторым входом формирователя широких импульсов, выход второго элемента И через умножитель частоты соединен с вторым входом первого счетчика импульсов.

Приоритет по пунктам 21.06,77 по п. 3.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. Н ОЗ К 3/О2, О6.О6.76.

:fcz

59

Ю

Чо

4J

4J

V4

44