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

1

Изобретение относится к вычислительной технике и используется в контрольно-измерительных системах.

Известен преобразователь напря.жения в код, состоящего из п ступеней, где п - число разрядов, каждая из которых включает в себя орган сравнения и цифро-аналоговый преобразователь, управляемый выходными сигналами органов сравнения предыдущих Q ступеней, соответствующих старшим разрядам 1 .

Недостатком такого преобразователя является возможность получения неправильного результата, связанного с J5 ошибкой неоднозначности.

Известен преобразователь напряжения в код, содержащий последовательно соединенные блок формирования вы- ходных данных и блок логических эле- 20 ментов И, по два органа сравнения и по одному ЦАП в каждой разрядной ступени, причем входы ЦАП через элементы вычитания, вторые входы которых

соединены с источником опорных напряжений, подключены к входам органов сравнения соответствующих ступеней 2.

Недостатком данного устройства является возможность получения ошибочного результата.

Целью изобретения является повышение достоверности преобразования напряжения в код и быстродействие преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь напряжения в код с числом ступеней, равным числу двоичных разрядов преобразования, содержащий в первой ступени орган сравнения, первый вход которого соединен с входной шиной, второй вход - с выходом цифро-аналогового преобразователя первой ступени, а выход - с первым входом блока формирования выходных данных, а в второй и последующих ступенях по два органа сравнения, первые входы которых соединены с . входной шиной, при этом второй вход 396 первого органа сравнения - с выходом первого цифро-аналогового преобразователя соответствующей ci.ieHn, а вы ходы - с вторым и последующими выходами блока формирования выходных дЗн иых, введены в вторую и последующие ступени преобразователя напряжения в код вторые цифро-аналоговые преобразователи, а в третью и последующие ступени два блока управления, входы котбрых соединены с выходами блока формирования, выходных данных, а выходы - с входами первого и второго цифро-аналогового преобразователя третьей и последующих ступеней преобразователя напряжения в код, при этом выходы вторых цифро-анало.говыХ преобразователей второй и последующих ступеней соединены с вторыми входами вторых органов сравнения соответствующих ступеней. На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя напряжения а код; на фиг. 2 - принцип форми рования эталонных напряжений в преобразователе. Преобразователь содержит органысравнения 1-9, цифро-аналоговые преобразователи 10-18, блоки ig-Zt управления цифро-айалоговыми преобразо вателями, блок 25 формирования выход ных данных и входную шину 26. Преобразователь работает следующим образом. В исходном состоянии опорные напряжения на первых входах органов сравнения формируются цифро-аналоговыми преобразователями каждой из разрядных ступеней в соответц:твии с двоичным кодом, подаваемым на их входы, при этом на цифро-аналоговые преобразователи 10-18 подаются постоянные коды обеспечивающих формирование неизменных опорных напряжений, равных 1/2 Хтач V Xmdx, 3/ Хгпа- 1/8 3/8 Хгяах. 1/16 Хтс(х 3/1бу 1/32 ,, 3/32 Xv-ncix , где ма симальное значение входного напряжения. В общем случае текущие значения опорных напряжений, формируемых на выходах цифро-аналоговых преобразова гелей, равны: и1. mdx где U - эталонное напряжение подаваемое на первый вход органа сравнения; j - номер .органа сравнения, на вход которого подается напряжение с данного цифроаналогового преобразователя;i - номер разрядной ступени. При подключении преобразуемого напряжения к входной шине 26 опорные напряжения органов сравнения мпадших ступеней, начиная с третьей, изменяются в соответствии с состояниями органов сравнания данной и старших ступеней. При этом алгоритм изменения формируёт опорные напряжения органов сравнения младших ступеней таким образом, что к концу цикла преобразования опорные напряжения каждой из ступеней охватывали участок диапазона. внутри которого лежит преобразуемая величина. . Данный алгоритм обеспечивает условия , при которых по окончании процесса уравновешивания изменение состояния одного из органов сравнения, связанное с попаданием измеряемой величины в зону нечувствител-ьности. приводит к изменению эталона и состояния только второго органа срав. данной ступени, не вызывая изменения состояния органов сравнеия в других ступенях. Соответстенно- этому изменению состояний оранов сравнения изменяется только ифра в одном разряде выходного коа и ошибка цифрового представления реобразуемой величины при этом не ревышает одного кванта. Сигналы с выходов органов сравнения поступают на блок 25 формирования выходнцх данных и на логические блоки управления цифро-аналоговыми преобразователями, на выходе которых формируются сигналы управления, с помощью которых реализуется данный алгоритм. В соответствии с алгоритмом опорное напряжение четного органа сравнения третьей ступени принимает значение 5/8 при попадании входного сигнала в интервал от 3/3 х до и остается равным 1/8 при входном сигнале от О до 3/8 опорное напряжение нечетного органа сравнения увеличивается до 7/8 х при входном сигнале от 5/8 до х,, и остается прежним при входном сигнале от О до 5/8 хт«х. Аналогично формируются опорные напряжения младших разрядных ступе ней, при этом 8 общем случае текущие значения опорных напряжений, формируемых на входе j-ro органа сравнения -ой ступени, определяет ся выражением: и olfAx. Ч 1 -шах ,. 1где d - выходные логические пере менные (управляющие сигн лы ) блоков управления со ответствующими цифро-ана говыми преобразователями вычисленными по формулам i a-i4 . -i-M о; vo|-:c(l5, vd. С , а; с(1 va d 4,Г -1 ol --oi-l i 1 , 4д 4, 35.. .: « va3c.c.N 5 4 va J а|а-| , ;VS H i«l4 VQl,. /Гг. 1 .«f . 5. Vci;V ;V vc,Ja1vc,Jc,J; 2- ;«i-«j«5v«- i« 1«3 5 «7«3«b В - номер входа цифро-анало.го гопреобразователя. разряд старший. Выходные логические переменные ганов сравнения определяются в соо ветствии с выражением: 1, при X UaTi О, при X и 3Ti I где i - номер разрядной ступени пре-, образователя; j - 1 для органов сравнения старшей ступени и четных органов сравнения последующих младших ступеней; j я О для нечетных органов сравнения разрядных ступеней начиная с второй; X - текущее значение преобразуемого напряжения. В соответствии с изменением входного кода цифро-аналоговыхпреобразователей меняются значения эталонных : напряжений, подаваемых на соответствующие органы сравнения, что приводит к формированию новых значений входных кодов цифро-аналоговых преобразователей. Код на выходе формирователя выходных данных определяется выражением: . -, : . где д - логическая функция, определяющая 1 или О в i-OM разряде кода. Первый радряд старший. логическая переменная, описывающая состояние J-ro органа сравнения 1-6й ступени, Единицам в выходном коде преобразователя в этом случае соответствуют участки диапазона, отмеченные на фиг. 2 отрезками линий. Процесс продолжается до тех пор, пока не наступит соответствие кода формирователя выходных данных значению входного напряжения. Предлагаемый преобразователь обеспечивает положительный эффект, закпючающийся в повышении достоверности преобразования входного сигнала в код путем устранения ошибки неодноэначности считывания. Формула изобретения Преобразователь напряжения в код, содержащий в первой ступени орган сравнения, первый вход которого соединен с входной шиной, второй вход с выходом цифро-аналогового преобразователя первой ступени, а выход - с первым выходом блока формирования выходных данных, а в второй и последующих ступенях по два органа сравнения, первые входы которых соединены с входной шиной, при этом второй вход первого органа сравнения каждой ступени - с выходом первого цифро-аналогового преобразователя со ответствующей ступени, а выходы - с вторым и последующим выходами блока формирования выходных данных, отличающ.ийся -тем, что, с целью повышения быстродействия и достоверности преобразования напряжения в код в вторую и последующие ступени преобразователя напряжения, в код введены вторые Цифро-аналоговые преобразователи, а в третью и последующие ступени два блока управления, входы которых соединены с соответствующими выходами блока фЪр,мирования выходных данных, а выходы58с входами первого и второго цифроаналогового преобразователя третьей и последующих ступеней преобразователя, при этом выходы вторых цифрою аналоговых преобразователей второй и последующих ступеней соединены с вторыми входами вторых органов сравнения соответствующих ступеней. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Беломе.стных-8. Д., Касперовим А. Н. . Бьютродействующий-аналого-цифровой преобразователь с набором пороговых элементов. - Автометрия, 1970, № 2. 2.Авторское свидетельство СССР № 507930, кл. Н 03 К 13/17, .1976 (прототип). iS(L 1i I I М I } f I j I I I I I (I i «/ i«2 Y t-3 / 5.2 H-r-r( t «i/ 4.2Ч/ f-:f I{j- 5 у 5,25 Фи,2 32л I М I I Г I И ( I I I И ,1 I-Ч V- .-j 2