Преобразователь напряжения в код грея

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В КОД ГРЕЯ, содержащий последовател но соединенные каскады преобразования , каждый из которых выполнен на операционном усилителе,, инвертирующий вход которого подключен к перво му выводу первого регистра и через последовательно соединенные второй резистор, а первый, диод - к выходу унизанного операционного усилителя, к входу цепи из последовательно соединенных второго и третьего диодов и через третий резистор к базе транзистора, коллектор которого под ключен к соответствующему разрядном выходу и через четвертый резистор соединен с шиной источника питания. а эмиттер - с шиной, от личающийся тем, что, с целью повышения Статической точности я упрощения преобразователя, в кгикдом каскаде г1реобразования выход цепи из последовательно соединенных второго и третьего диодов соединен с точкой соединения втгороро резистора и первого диода, а средняя точка указанной ц«пи через дополнительно бведенные в каждый каскад преобразования , кроме первого, первые диод и резистор подключена к неинверти- : рующему входу операционного уси/штеля и через дополнительный второй резистор к общей шине, йричем второй выыод первого резистора кг1ждьго каскада преобразования, кроме первого/ через дополнительный второй диод соединен с выходом операцио.нного усилителя предыдущего каскада пре.-.. образования, а второй вывод, первого резистора первого каскада преобразования соединен с шиной преобразуемого сигнала, при этом первый вывод первого резистора каждого каскада преобразования через дополнительный третий резистор соединен с шино эталонного напряжения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСтиЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

7(50 Н 03 К

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOM)4TET СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ/ (1

» ,«; -" -» ! ) («»

""«»«»«

«« J

««««»-.,р«

»««». Ф (21) 3383367/18-21 (22) 21.01.82 (46) .15.05.83. Бюл. Р 18 (72) И.Н. Ехин, A.В. Крупеник, Ю.В. Огородов и И.Д. Поляков (7l) Московский инженерно-физический ин сти тут (53): 681. 325 (088. 8) (56) 1. Патент США М 3577139, кл. 340-347, .12.06.67.

2. Electronic Design. 1968, Р 26, с. 71-73, рис. 18 (прототип). (54)(57)- ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

В КОД ГРЕЯ, содержащий последовательно соединенные каскады преобразования, каждый иэ которых выполнен на операционном усилителе, инвертирующий вход которого подключен к первому выводу первого регистра и через последовательно соединенные второй резистор, а первый диод - к выходу укаэанного операционного усилителя, к входу цепи из последовательно соединенных второго и третьего дио.— дов и через третий резистор к базе транзистора, коллектор которого подключен к соответствующему разрядному выходу и через четвертый резистор ,соединен с шиной источника питания, „„SU„„1018233, А а эмиттер — с общей шнной î r л ич а ю шийся тем, что, с целью

- повышения статической точности и упрощения преобразователя, в каждом каскаде преобразования выход цепи из последовательно соединенных второго и третьего диодов соединен с точкой соединения втврого резистора и первого диода, а средняя точка указанной цепи через дополнительно введенные.в каждый каскад преобразования, кроме первого, первые диод и резистор подключена к неинвертирующему входу операционного усилителя и через дополнительный второй резистор — к общей шине, йричем второй вывод первого резистора каждого ф каскада преобразования кроме первого, через дополнительный второй диод соединен с выходом операционного усилителя предыдущего каскада пре- С, образования, а второй вывод. первого: резистора первого каскада преобразоФ вания соединен с шиной преобразуемого сигнала, при этом первый вывод первого резистора каждого каскада преобразования через дополнительный третий резистор соединен с шиной эталонно%о напряжения. Об.

1018233

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть: использовано в телеметрических и аналого-цифровых вычислительных комплексах.

Известен преобразователь напряже ния в код Грея, содержащий в каждом разряде два операционных усилителя, четыре диода и шесть прецизионных резисторов $1 J.

Недостатком этого преобразователя 1 является сложность конструкции.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь напряжения в код Грея, содержащий последовательно соединенные Каскады преобра- 5 зования, каждый .из которых выполнен на операционном усилителе, инвертирующий вход которого подключен к первому выводу реэистора и через последовательно соединенные второй резистор и первый диод - к выходу указанного операционного усилителя, к. входу, цепи из последовательно соединенных второго и третьего диодов и через третий резистор к базе транзистора, коллектор которогс подключен к соответствующему разрядному выходу и через четвертый резистор соединен с шиной источника питания, а эмкттер . — с общей шиной (23, Недостатками известного преобра- . зователя являются сложность конструкции и низкая статическая точность, .обусловленная наличием двух операционных усилителей.

Целью изобретения являются павы- 35 шение статической точности и упроще.ние конструкции преобразователя.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователь напряжения в код Грея, содержащий последовательно сОедИненные каскады преобразования, каждый из которых выполнен на операционном усилителе, инвертирующкй вход которого подключен к первому выводу резистора и через последо- 45 вательно .соединенные второй резистор, а первый диод — к выходу указанного операционного усилителя, к входу цепи из последовательно соединенных второго и третьего диодов и через третий резистор к базе транзистора, коллектор к торого подключен к соответствующему. разрядному выходу и через четвертый резистор соединен с шиной источника питания, а эмиттер - с общей шиной, в каждом

Каскаде преобразования выход цепи иэ последовательно соединенных второго и третьего диодов соединен с точкой. соединения второго резисто-. ра и первого диода, а средняя точка 60 укаэанной цепи через дополнительно введенные в каждый каскад нреобразования, кроме первого, первые диод и резистор подключена к неинвертирующему входу операционного усилите- 65 ля и через дополнительнйй второй резистор — к общей шине, причем второй вывод первого резистора каждого каскада преобразования, кроме первого, через дополнительный второй диод соединен с выходом операционного усилителя предыдущего каскада преобразования, а второй вывод первого резистора первого каскада преобразо,вания соединен с шиной преобразуемо,го сигнала, при этом первый вывод первого резистора каждого каскада преобразования через дополнительный третий резистор соединен с шиной зталонного напряжения.

Введение дополнительных диодов позволяет получить для усилителей всех разрядов передаточную характеристику идеального диода и осуществить коммутацию выходного напряжения каждого разряда в зависимости от его знака.

На фиг. 1 приведена общая схема предлагаемого преобразователя (показаны первые два разряда); на фиг. 2диаграмма, иллюстрирующая работу четырехраэрядного преобразователя.

Преобразователь содержит операционный усилитель 1, прецизионные резисторы 2 - 4, диоды 5 — 9, вспомогательные резисторы 10 и 11, транзистор 12, прецизионные резисторы

13 — 17, операционный усилител 18, диоды 19 — 21, вспомогательные резисторы 22 и 23, транзистор 24.

Преобразователь работает следующим образом.

На инвертнрующнй вход усилителя

1 через резисторы 2 и 3 подаются измеряемое отрицательное напряжение

U< и эталонное положительное напряжение, равное половине максимальноro значения измеряемого. При )Uxl)IU ) диоды 5 и 7 открыты, а диод 6 закрыт.

Напряжение в точке A положительно и составляет — 2 (Ux + ()э,)+ 2U а в точке Б составляет — 2 (О„+ б )+

+ О, . Номинал вспомогательного резистора 11 выбирается таким, чтобы при положительном напряжении в точке А„, большем или равном 20 транзистор 12 открывался, а напряжение в точке а „. соответствовало уровню логического нуля. Напряжение на неинвертирующем входе усилителя 18 составляет -2 (Ох+ U ), а так как такое же напряжейие устанавливается и на инвертирующем входе, то диод 8 оказывается запертым, и усилитель 18 сравнивает два положительных напряжения U, подаваемого на инвертирующий вход через резистор

14 и -2 (U „+ U),,подаваемое на неинвертирующий вход через резистор

15. Теперь, если -2 (Ux +2U ) U, то диоды 20 и 21 открыты, диод 19 закрыт и в точке А2 устанавливается положительное напряжение, равное 3 10182 ю

2(-.2(ux+ 0з ) - U +. 20 . Транзис-(-тор 24 открйт, в томке а2 напряжеwe соответствует уровню логического нуля. B точке В> ПВ2 =,2 (-2 (U>+

+ U ) - U ) +U -в противном случае в точке А отрицательное напряжение составит -2. (О . 2 (М„+

+ 2(U> +U )- П, трайзистор 24 закрыт и в точке* и устанавливается высокое напряжение, соответствующее уровню логической единицы. При

Лаях I Uýò. дважды. 5 и 7 закрыты, диод

6 открыт, а в точке А„- устанавливается отрицательное найряжение .-2(Оз, +

+ Uz) — uA. Тракзистор 12 закрыт. в .точке ca — высокое напряжение, со- (5 ответствующее уровню логической единицы. Тогда на инвертирующий вход усилйтеля 18 через резистор 13 пода;ется отрицательное напряжение -2(U + эт

+0,), а через резистор 14 - положи-,ф тельное напряжение U .. Диод 9 за- . перт.; и неинвертирующий вход усилителя 18 через резистор 16 соединяется с шиной нулевого потенциала. Да2(()зт + U„) > U т То 25 диод 19 закрыт, диоды 20 и 21 открыты, и напряжение в точке A,ïðëñæèтельное и составляет -2 (-2(U т+ .U )+

+ Uy>) + 20д,, в точке Б.2 -2 (.-2 (П т+

+ U„). + П .) + U транзистОр 24 g() открыт,и йапряжейие в точке 02 соЗЗ ответствует уровню логического нуля.

Если - 2(U т +Пх) < U » то диод

19 открыт, диоды 20 и 2l Закрыты, s точке A устанавливается отрицавельное напряжение -2 Я зт-2 (U „+ U ) . — П, транзистор 24 закрыт, и в точке b2 напряжение соответствует„,уров.ню логической единицы.

Таким образом, действителЬно введение диодов 8 и 9 позволяет получить для усилителей всех разрядов передаточную характеристику идеального дйьда и осуществить коммутацию выходного напряжения каждого разряда в зависимости,от -его знакаг отрицательное напряжение подается на инвертирукщий вход, а йодажительное — на неинвертирующий;вход увили« теля следукщего разряда.

По сравнению с прототипом исполь-. зование только одного операционного усилителя в каждом разряде позволяет снизить статическую погрешность, обусловленную смещением. нуля усилителей, уменьшить количество используемых усилителей в два раза, эа счет чего упростить конструкцию, и, кроме того, .повысить быстродействие, которое пропорционально чисду после" довательно .соединенных операционных усилителей.

ВНИИПИ Заказ 3560/53

Тираж 936 Подписное

М

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4