Преобразователь напряжения в код Советский патент 1982 года по МПК H03K13/20 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В КОД

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения аналого-кодовых прео бр аз о в ате лей.

Известен преобразователь напряжения в КОД; содержащий последовательно соединенные оптроны, управляющие входы которого соединены с выходами управляющего фотоэлемента 1. Недостатками этого устройства являются низкие надежность и помехозащищенность, большая потребляемая мощность.

Известен преобразователь напряжения в код, содержащий преобразователь напряжения во временной интервал, блоки преобразования временного интервала в код, содержащие светоизлучатели, фотоэлементы, управляющие фотоэлементы, формирователи импульсов, квайтроны, развязывающие диоды, блок задержки и формирователь импульса сброса, причем выход преобразователя напряжения ро временной интервал через блок заДержки соеди- . нен со входом светоизлучателя первого блока преобразования временного интервала в код, а через формиро,ватель импульса сброса и развязывающие диоды соединены со входами сброса всех квантронов, первый оптический выкод счетоизлучателя каждого блока преобразования временного интервала в код оптически соединен с оптическим входом первого квантрона, а второй оптический выход светоизлучателя соединен с оптическим входом управляющего фотоэлемента, оптический выход каждого предыдущего квант10рона оптически соединен с оптическим входом каждого последующего квантрона, а оптический выход последнего квантрона соединен с оптическим входом фотоэлемента, выход которого

15 соединен с входом формирователя импульсов, а выход формирователя импульсов через первый диод соединен со входами сброса квантронов, а через второй диод соединен со входом

20 светоизлучателя последующего блока преобразования временного интервала в код, а модулирующий выход управлякицего фотоэлемента каждого блока преобразования временного интервала

25 в код соединен со всеми модулирующими входами квантронов и фотоэлемента данного блока, кггждый квантрон выполнен на светодиоде, диоде, фотодиоде, именуемом в дальнейшем как 30 фотоприемник и транзистор, база которого соединена с катодами диода и фотоприемника, коллектор - с анодом светодиода, эмиттер - с общей шиной, а оптический выход светодиода оптически соединен со входом фотоприемника 2 }. Недостатками такого устройства яв ляются невысокие надежность, помехозащищенность и большая потребляеМс1я мощность. Цель изобретения - повышение надежности, помехозащищенности и уменьшение потребляемоймощности. Указанная цель достигается тем, что в пре образователь напряжения в код. содержащий преобразователь напряжения во временной интервал, бло i задержки, формирователь импульса сброса и блоки преобразования временного интервала в код, каждый из которых выполнен на фотоэлементе,v формирователе импульсов, двух раз- вязывающих диодах и квантронах, а также преобразователь напряжения во временной интервал, выход которого через блок задержки соединен с входом первого блока преобразования вр менного интервала в код, а через фо мирователь импульса сброса и первые развязывающие диоды соединен с входами сброса всех квантронов, кроме первых, оптический выход каждого предыдущего квантрона оптически сое динен с первым оптическим входом ка дого последующего квантрона, а опти ческий выход последнего квантрона с оптическим входом фотоэлемента, в ход которого соединен с входом формирователя импульсов, а лыход формирователя импульсов через второй развязывающий диодсоединен с входом второго блока преобразования вр менного интервала в код, введен опт электронный элемент ИЛИ, а в Каждый блок преобразования временного интервала в код введены элемент НЕ и блок контроля, причем вход Каждого блока преобразования временного интервала в код соединен с входами ус тановки всех квантронов и фотоэлемента, выход элемента НЕ соединен с входом сброса первого квантрона, его вход - с входами сброса остальных квантронов, оптический выход. каждого квантрона оптически соедине соответственно с вторым оптическим входами каждого предыдущего квантрона и с соответствующим входом блока контроля, оптические выходы первого и последнего квантронов опт чески соединены соответственно с вторым и первым их оптическим входа ми, при этом выход каждого блока контроля оптически соединен с соответствующим входом оптоэлектронного элемента ИЛИ. Причем квант.рон выполнен на светодиоде, диоде, трех фотоприемникс1Х и транзисторе, эмиттер которого соединен с общей шиной, а коллектор через светодиод соединен с шиной питания и первым выводом первого фотоприемника, второй вывод которого соединен с базой транзистора, которая через второй фотоприемник соединена с общей шиной, через третий фотоприёмник - с входом установки квантрона; а через диод - с входом сброс квантрона, причем оптические входы первого, второго и третьего фотоприемаиков соединены соответственно с первым оптическим выходом светодиода и оптическим выходом : квантрона, первым и вторым оптическими входами квантрона. При этом блок контроля выполнен на трех пороговых оптронах, каждый из которых выполнен на светодиоде, транзисторе и фотоприемнике, кроме этого, третий пороговый оптрон содержит резистор, причем первый вывод фотоприемника каждого порогового оптрона подключен к база его транзистора, а анод светодиода - к коллектору транзистора, вторые выводы фотоприемников и катоды светодиодов первого и второго пороговых оптронов, а также катоды светодиода и второй вывод резистора третьего порогового оптрона подключены к источнику питания, первый вывод резистора соединен с базой транзистора третьего порогового оптрона, эмиттеры транзисторов и второй вывод фотоприемника третье-, го порогового оптрона подключены к общей точке, оптические входы фотоприемников первого и третьего пороговых оптронов соответственно оптически объединены, а оптические выходы светодиодов первого и третьего пороговых оптронов оптически соединены с первым и вторым входами фотоприемника второго порогового оптрона. На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого, устройства; на фиг. 2 - структурная электрическая схема квантрона; на фиг. 3 - структурная электрическая схема блока контроля; на фиг. 4 - временная диаграмма возбуждения и тушения квантронов. Преобразователь напряжения в код содержит блоки 1 и 2 преобразования временного интервала в код, преобразователь 3 напряжения во временной интервал, блок 4 задержки, формирователь 5 импульса сброса и оптоэлектронный элемент ИЛИ б. блок 1 и 2 содержит квантроны 7, фотоэлемент 8, формирователь 9 импульсов, элемент НЕ 10, развязываюище диода 11 и 12 и -блок 13 контроля. Квантроны 7 состоят из транзистора 14, светодиода 15, фотоприемников 16, 17, 18 и диода 19.Блок 13 состоит из пороговых оптронов 20, 21, 22, каждый из которых состоит из транзистора 23, светодиода 24 и фотоприемника 25, а третий пороговый оптрон 22 содержит резистор 26. В начальный момент времени временной интервсш с выхода преобразователя 3 через формирователь 5, развязывающий диод 12 поступает на входы сброса квантронов 7, кроме первых, и устанавливает их в нулевое состояние. Однов еменно импульс

сброса посредством элемента НЕ 10 инвертируется, а потом установит первые квантроны 7 блоков 1 и 2 в единичное возбужденное состояние.Это состояние соответствует начальному состоянию устройства и свидетельствует о том, что оно не содержит информацию.

Каждый квантрон 7 работает следующим образом. При одновременной подаче, пременного интервала и оптического сигнала на входы фотоприемника 17 транэи стор 14 открывается, квантрон 7 переходит в возбужденное состояние, которое сохраняется за счет обратной связи светрдиодом 15 и фотоприемником 16. Время срабатывания квантрона равно Т. При воздействии оптического сигнала на выход фотоприемника 18 или же электрического сигнала на вход сброса квантрон 7 постепенно ослабит свой оптический выходной сигнал и через

.некоторое время, примерно равное т, произойдет полное тушение квант: рона.

После устанавки преобразователя напряжения в код в начальное состояние временной интервал через блок 4 поступает на входов установки квантронов 7. Согласно описанному принципу функционирования квантрона, сначала второй квантрон 7 сработает за строго фиксированное время Т, после чего оптический сигнал с его выхода, поступая на второй оптический вход первого квантрона, обнуляет его. Таким образом, за время Т после момента подачи временного интервала возбужденное состояние второго квантрона 7 соответствует единице (диаграммл на фиг. 4 ). При дальнейшей подаче временного интервала за время 21 сработает третий квантрон 7, оптическим выходным сигналом которого обнулится второй квантрон 7, а за время 3 i сработает четвертый квантрон 7, после че.го обнулится третий. После того, как последний квантрон 7 перешел в состояние засвечения, сработает первый квантрон 7. Таким образом, информация представляется одним возбужденным квантроном. Одновременно с процессом срабатывания первого квантрона .7 фотоэлемент 8 пропустит достаточный по величине сигнал через свой выход формирователя 9 импульсов. При этом длительность сформированного импульса совместно с временем срабатывания фотоэлемента 8 должно равняться т . Это позволит при достаточно малом времени срабатывания фотоэлемента 8 производить баз погрешности дальнейший процесс преобразования информации. Сформированный импульс через развязывающий диод 11 поступает на вход следукицего блока 2 и приведет к срабатыванию следующего его квантрона 7, оптический сигнал с выхода которого поступает на второй оптический вход ранее возбужденного квантрона 7 и обнуляет его.

После срабатывания первого квант0 рона блока 1 и передачи импульса с выхода формирователя 9 на блок 2 оптический сигнал с выхода первого квантрона 7, поступая на второй оптический вход последнего квантро5 на 7, обнуляет его и процесс срабатывания и обнуления квантронов 7 повторяется -аналогично. Такой процесс будет продолжаться до тех пор, пока не прекратится подача временного

интервала. После прекращения подачи

временного интервала (согласно изложенному принципу рае5оты квантрона 7) квантроны 7 возбуждаться-друг от друга не могут. Однако засвеченные квантроны сохраняют свое состояние и фиксируют аналоговую величину в единично-позиционном коде.

Если для преобразования напряжения в код используется двоичная система счисления, то количество квантронов 7 в каждом блоке 1, 2 будет 2, а количество блоков 1, 2 будет зависеть от количества двоичных разрядов. Если используется десятичная система счисления, то количество

квантронов 7 в каждом блоке 1,2 будут 10, а количество блоков 1, 2 будет зависеть от количества десятичных разрядов.

Так как информация представляется в единично-позиционном коде, то в каждом блоке преобразования времен- . ного интервала в код в возбужденном состоянии может находиться только

один квантрон 7. Нарушение этого условия означает, что в преобразователе произошла ошибка.

Существует два типа ошибок, обнаруживаелых в предлагаемом устрой60стве.

Более одного квантрона 7 находятся в состоянии возбуждения, т.е. сигналы, представляющие цифры.

Ни один квантрон 7 не находится в состоянии возбуждения, т.е.

отсутствует сигнал, представляющий цифру.

При возникновении ошибки первой какатегории первый пороговый оптрон 20 блока 13 сработает. Многовходовой фотоприемник 25 этого оптрона подобран так, что он чувствителен к свету только при подаче одинаковых по уровню яркости высвечивания оптичес ких сигналов на два или более входы. Такой уровень яркости равен Ъ ( диаграмма на фиг. 4 ). Как и квантроны, пороговые оптроны также срабатывают за фиксированное время , поэтому для полного срабатывания порогового оптрона 20 время подачи световых сигналов с Уровнем яркости -Ь на два или более его входы должно / Т.

При возникновении ошибки второй категории, т.е. информация вовсе потеряна, сработает третий пороговый оптрон 22. При этом напряжения питания через резистор 26, поступая в базу транзистора 23, открывает его. Фотоприемник 25 порогового оптрона 22 подобран так, что он чувствителен к свету при подаче оптического сигнала даже на один из его входов, т.е. пороговый элемент 22 работает как элемент ИЛИ-НЕ.

При сра.батывании одного из пороговых оптронов 20,22 оптический сигнал с одного из их выходов через второй поро.говый оптрон 21 (элемент ИЛИ), через элемент ИЛИ 6 поступая на выход контроля преобразователя напряжения в код, сообщает о том, что в нем произошла ошибка.

Благодаря использованию пороговых элементов и введению принципа позиционного представления, обладаюпего естественной контрольной способностью и представляющего любую цифру в том числе и нуль одним возбужденным квантроном, в предлагаемом устройстве ошибки из-за помех, сбоев, неисправностей обнаруживгиотся. При этом нет необходимости введения избыточной контрольной информации. Предлагаемое устройство обладает

V оптимальной энергетической характеристикой за счет уменьшения до минимума мощности.

Формула изобретения

первого блока преобразования временного Интервала в код, а через формирователь импульса сброса и первые развязывающие диоды соединен с входами сброса всех квантронов, кроме первых, оптический выход каждого предыдущего кваНтрона оптически соединен с первым оптическим входом каждого последующего квантрона, а оптический выход последнего квантрона с оптическим входом фотоэлемента, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, а выход формирователя импульсов через второй развязывающий диод соединен с входом второго блока преобразования временного интервала в код, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, помехозащищенности и уменьшения потребляемой мощности, в него введен оптоэлектроннь1й элемент ИЛИ, а в каждый блок преобразования временного интервала в код введены элемент НЕ и блок контроля, причем вход каждого блока преобразования временного интервала в код соединен с входами установки всех квантронов и фотоэлемента, выход элемента НЕ-соединен с входом сброса первого квантрона, а его вход - с входами сброса остальных квантронов, оптический выход каждого квантрона оптически соединен соответственно с вторым оптическим входом каждого предыдущего квантрона и с соответствующим входом блока контроля, оптические выходы первого и последнего квантронов оптически соединены соответственно с вторым и первым их оптическим входами, при этом выход каждого блока контроля оптически соединен с соответствующим входом оптоэлектронного элемента ИЛИ.

onxpoHcix, каждый из которых выполнен на светодиоде, транзисторе и фотоприемнике, кроме этого, третий пороговый оптрон содержит резистор причем первый вывод фотоприемника каждого порогового оптрона подключен к базе его транзистора, а анод светодиода - к коллектору транзистора, вторые выводы фотоприемников катоды светодиодов первого и второго пороговых оптронов, а также катоды светодиода и второй вывод резистора третьего порогового оптрона подключены к источнику питания, первый вывод резистора соединен с базой транзистора третьего порогового опТрона эмиттеры транзисторов

второй вывод фотопрлемника третьего порогового оптрона подключен к общей точке,оптические входы фотоприемников первого и третьего пороговых оптронов соответственно оптически объединены а оптические выходы светодиодов первого и третьего пороговых оптронов оптически соединены с первым и вторым входами фотоприемника второго i порогового оптрона.

0

,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5 (прототип).

Фаг.Э