Устройство для преобразования напряжения в цифровой код Советский патент 1982 года по МПК G01R19/25 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕО№АЗОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В ЦИФРОВОЙ КОД

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при разработке цифровых вольтметров повышенной точности. По основному авт. св. M 8734О7 иэвестно устройство для преобразования напряжения в цифровой коц, содержащее два генератора линейно-изменяющегося напряжения, два нуль-органа, два триггера, генератор опорной частоты, ключ и счетчик l. Недостатком этого устройства являетс то, что оно не обеспечивает высокой точности преобразования напряжения в ци(| РОВОЙ код наличия нелинейности генераторов развертывающих напряжений. Цель изобретения - повышение точности преобразования напряжения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для преобразования напряжения в цифровой код, содержащее первый нуль-орган, первый вход которого ct еданен с шиной входного сигнала, второй вход соединен с выходом первого генератора линейно-изменяющегося напряжения, с первым входом второго нуль-органа, а выход подключен к первому входу первого триггера, второй вход Которого подключен к первому вхооу второго триггера и к выхосу второго нуль-органа, а инверсный вь(Ход через второй генератор линей«о-измен5пощегося напряжения соединен с вторым входом второго нуль-органа, при Этом второй вход второго триггера соединен с шиной управления, в выход его - с входом первого генератора линейно-чтзменяющенося напряжения, кроме того выХод генератора образцовой частоты соединен с первым входом ключа, выход которого соединен с входом счетчика, введены третий и четвертый триггеры и генератор импульсов, выход которого соедггаен со счетными входами первого и второго триггеров, а вход соештен с инверсным выходом третьего триггера, первый вход которого соединен с 1тверсным выходом первого триггера, Q второй вход соединен с выходом второго нуль-оргпиа и ггорвым

входом четвертого триггера, второй вход которого соеш1нен с шиной управления, а выход его соед1шен с вторым входом ключа.

На фиг. 1 и 2 показаны функдиональная схема устройства и временная циаграмма его работы.

Устройство аля преобразования жения в цифровой код (фиг. 1) содержит первый, второй, третий и четвертый триггеры 1-4, генератор образцовой частоть 5, первый и второй генераторы 6 и 7 линейно-изменяющихся напряжений, генератор 8 импульсов, ключ 9, и ВтОрой нуль-органы Ю и 11, счетчики 12 импульсов, шину 13 входного сигнала и шину 14 управления. Причем сигнал начала преобразования подается на входы установки в единичное состояние триггеров 2 и 4, выходы которых соответственно подключены к входам генератора линейно-изменяющегося напряжения 6 и ключа 9. Выход генератора образцовой частоты 5 подключен К второму входу Ключа 9, выход которого соединен со счеТ чиком 12. Преобразуемое напряжение U j подаётся на первый вход нуль-органа lOj а второй вход объединен с перВыМ входом нуль-органа 11 и подключен К выхору генератора линейно-изменяющегося напряжения 6. Выход нуль-органа 10 соединен с вторым входом триггера 2. Вход генератора импульсов 8 подключен к выхору триггера 3, вход установки, которого в ешшичное состояние соединен с входом генератора линейно-изменяющегосяНапря жения 7 и подк лючен к Bbixof y триггера 1. Кроме того, выход генератора импульсов 8 соединен со счетными входами триггеров 1 и 2, а выход генератора линейно-изменяющегося апряжения .7- с входом нуль-органа 11, Выход которого подключен к цепям установки всех триггеров в нулевое состояние.

Временная диаграмма {фиг. 2), поясняющая работу устройства, содержит выхопной сигнал 15 триггера 3, ynpaBnsno- щий импульс, характерисующий начало преобразования 16, выход 17 нуль-органа 1О, преобразуемое напряжение 18,-выхоЕН ные напряжения. 19 и 2О генераторов 6 и 7 т нейно-изменяющихся напряжений, выхосшой сигнал 21 триггера 2, выходной сигнал 22 триггера I, выходные сигаалы 23 генератора 8 импульсов, выходной сигнал 24 )Е-туль-органа 11,выходаой сигнал 25 триггера 4, выходные сигналы 26 генератора образцовой частоты 5, вьпсодные сигналы 27 ня выходе ключа 9.

I4

Устройство работает следующим обра зом.

Перед началом преобразования все триггеры,находятся в состоянии 0, генераторы отключены.

В момент времени t по {трихоцу сигнала управление, разрешающего измеренир с помоийзЮ триггера 2 запускают генератор 6 линейн6-иэмен5пощегося напряжения, который формирует напряжение 19 . 2).. Одновременно переключается триггер 4 и его выходным сигналом открывается ключ 9 и счетчик 12 подсчитывает Количество импульсов, прошедших через Ключ от генератора образцов ой частоты 5. Измеряемое напряжение U jj и линейно-изменяющееся напряжение 19 (фиг. 2) постоянно сравниваются с нульорганом 1О.

В момент времени 12 равенства напряжений и)( и 19 (фиг. 2) выходным сигналом нуль-органа 10 дополнительный триггер 1 переключается в состояние 1 Который запускают вспомогательный генератор 7 линейно-измешпощегося напряжения и с помощью триггера 3 генератор 8 импульсов. Импульсы генератора 8 с помощью триггеров 1 и 2 управляют работой генераторов линейно-изменякще- гося напряжения: в момент прихода каждого очередного импульса генератора 8 изменяется наклсн развертываемых напряжений.

При этом величины. линейно-язменяющихся напряжений 19 и 2О (фиг. 2) постоянно сравниваются нуль-органом 11.

В момент времени i л равенства напряжений 19 и 20 (фиг. 2) выходным сигналом нуль-органа 11 все триггеры устанавливаются в исходное состояние и прекращается работа генераторов 6 и 7 -линейно-изменяющихся напряжений генератора 8 импульсов. Ключ 9 закрывается и прекращается подсчет импульсов счетчиком 12. Число импульсов N),зафиксированное счетчиком 12, считывают как цифровой результат преобразования. На этом цикл преобразования заканчивается.,

Повышение точности преобразования напряжения в цифровой код достигается за счет дополнительного масштабного преобразования временного интервала. Пропорционального преобразуемому напряжению. При этом не требуется увеличения частоты следования счегаых импульсов-и, следовательно, повышения быстродействия используемых элементов схемы Кроме того, периодическое и синхронное изменение направления изменегшя наклонов линейно-измен5пощихся напряжений обеспечивает возможносгь преобразования независимо ог цлительносги рабочего хсм да и амйлигуцы развертывакяаих напряже- j кий, а также скоростей их изменения, что достигается соответствующим Выбором частоты Колебаний генератора импульсов. Это позволяет снизить требования к указанным параметрам генераторов линейно- ю изменяющихся напряжений.

Повышение точности достигается также за счет уменьшения влияния нелинейности используемых линейно-изменяюшихся напряжений, что обеспечивается выбо- ts ром режима работы генераторов на нача-. льном линейном участке..

Формула изобретения

Устройство для преобразования Hanps - 20 ения в цифровой код по авт. св.

NI 8734О7, отличающее с я тем, что, с депью повышения точности преобразования напряжения, введены тре« тий и четвертый триггеры и генератор импульсов, выход которого соешгаен со счетными входами первого и второго три1 геров, а вход соединен с инверсным выхог дом третьего триггера, первый вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера, а второй вход соединен с выходом второго нуль-органа и первым входом четвертого триггера, второй вход которого соединен с шиной управления, d выход соединен с вторым входом ключа..

Источники информации, принятые во внимание при осспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 873407, Kn.q 01 R 19/25, 09.О8.79.