Преобразователь переменного напряжения в код

 

Изобретение относится к автоматике и вьршслительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с циф-. ровыми вычислительными устройствами. В устройство, содержащее фазоинвертор 1, два двухпозиционных переключателя 3,.два компаратора 4, генератор 5 пилообразного напряжения, три триггера 6,15,17, генератор 8 импульсов , три элемента И 7,10,13,элемент ИЛИ 12, блок элементов И, три счетчика 9,26,27, с целью повьшения быстродействия введены триггер,пять элементов 21,22,23,28,29 задержки. пять элементов И 14,16,25, 30,31,элементы ИЛИ 19,20, два регистра и один счетчик. 1 з,п. ф-лы, 2 ил. с S (Л cpus.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„1297226 дую Н 03 М 1/64

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3922098! 24-24 (22) 13.06.85 (46) 15.03.87. Бюл. Ф 10 (71) Специальное конструкторское бюро геофизического приборостроения

Института геологии АН АЗССР (72) В.Б.Брагимов и З.А.Тургиев (53) 681.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Н 222734, кп. Н 03 M 1/56, 1967, Авторское свидетельство СССР

Р 926764, кл. Н 03 M 1/64, 1980. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В КОД (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи ана" логовых источников информации с циф-. ровыми вычислительными устройствами.

В устройство, содержащее фазоинвертор 1, два двухпозиционных переключателя 3,, два компаратора 4, генератор 5 пилообразного напряжения, три триггера 6,15,17, генератор 8 импульсов, три элемента И 7, 10, 13,элемент HJIH 12, блок элементов И, три счетчика 9,26,27, с целью повышения быстрсрействия введены триггер, пять элементов 21,22,23,28,29 задержки, пять элементов И 14,16,25, 30,31,элементы ИЛИ 19,20, два регистра и один счетчик. 1 s.ï. ф-лы, 2 ил.

1297226

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровы— ми вычислительными устройстнами. 5

Целью изобретения является повышение быстродействия преобразователя переменного напряжения в код.

На фиг, 1 приведена структурная схема ус.ройства; на фиг. 2 — временные диаграммы работы устройства.

Преобразователь переменного напряжения в код содержит фазоинвертор 1, блок 2 управления, днухпозиционный переключатель 3, компаратор 4, генератор 5 пилообразного напряжения, перный триггер 6, первый элемент И

7, генератор 8 импульсов, первый реверсинный счетчик 9, второй элемент

И 10, двоичный умножитель 11, первый 20 элемент ИЛИ 12, третий элемент И 13, четвертый элемент И 14, второй триггер 15, пятый элемент И 16, триггер

17, шину "Пуск" 18, второй и третий элементы И 19,20, первый, второй, 25 третий элементы 21-23 задержки, регистр 24, шестой элемент И 25, счетчик 26 импульсов, нторой реверсивный счетчик 27, четвертый и. пятый элементы 28 и 29 задержки, седьмой и восьмой элементы И 30 и 31. Блок 2

1 управления выполнен на двухпозиционном переключателе 32, компараторе 33, триггере 34.

Двоичный умножитель 11 выполнен на регистре 35, блоке 36 элементов

И, элементе ИЛИ 37, счетчике 38 импульсов.

Устройство работает следующим образом. Переменное напряжение U =

U Qin Q t которое преобразуется в код, подается на фазоинвертор 1, имеющий два выхода. С первого выхода снимается напряжение П = U +

+ U sin Q t, совпадающее по фазе

Щ с напряжением U а с другого — напряжение U = U, — U sin Я t, находящееся с напряжением U В протинофа зе (фиг.2а).

Напряжения U, и П поочередно— в зависимости от положения переключателя 3 — подаются на вход компаратора 4, который сравнивает их с n@- 55 лообразным напряжением генератора 5, изменяющимся с частотой Й, значительно большей частоты F преобразуемого напряжения, т.е. Е„ » F (фиг.2а). В моменты равенства напряже ий компаратор 4 формирует импульсы (фиг.2н), преобразовывающие триггер 6 по счетному входу из одного положения в другое. В результате на выходе триггера за олпериода преобразуемого напряжения образуется последовательность прямоугольных импульсов, длительность которых пропорциональна его мгновенным значениям где а = К U — максимальная длительность импульсов;

К вЂ” коэффициент, обратно пропорциональный крутизне S пилообразного напряжения;

U — амплитудное значение преобразуемого напряжения.

Триггер б одновременно управляет положением днухпозиционного переключателя 3: потенциал "!" с прямого выхода триггера 6 (фиг.2г) устав-;.>ливает этот переключатель н положение " 1", подключая к входу компарао тора 4 напряжение U, а потенциал

"1" с инверсного выхода (фиг.2д) н положение "2", подключая к тому же входу компаратора 4 напряжение

Диаграмма напряжений на выходе указанного переключателя представлена на фиг. 2б.

Аналогичный принцип однокомпараторного преобразования использован и в блоке 2 управления, на первый и второй входы которого подаются выходные напряжения соотнетстненно U„ и U фазоинвертора 1. По моментам перехода через нулевое значение (в определенном направлении, например из отрицательной области в положительную) указанных напряжений, поочередно подключаемых — через двухпозиционный переключатель 32, управляемый триггером 34, — к входу компаратора 33, последний срабатывает и ньщает импульсы (фиг.2e), которые перебрасывают триггер 30 по счетному входу из одного положения в другое. В результате на инверсном (фиг.2ж) или прямом (фиг.2з) ныходы триггера 34, связанных с первым и вторым выходами блока 2 соответственно, формируются строб-импульсы

1292226 4 с длительностью Т/?, пропорциональные полупериоду преобразуемого напряжения. Одни из них снимаются с второго выхода блока 2, подготавливая элементы И 10 и 14, и разрешают работу реверсивного счетчика (РС) 27 в режиме сложения счетных импульсов генератора 8, следующих с частотой а счетчика 9 — в режиме вычитания импульсов двоичного умножителя

11 (до момента времени, соответствующего обнулению PC 9), другие импульсы(снимаются с первого выхода блока 2), подготавливая элементы И

7 и 16, разрешают работу PC 9 в режиме сложения счетных импульсов генератора 8, a PC 27 — в режиме вычитания импульсов двоичного умножителя 11 (до момента времени, соответствующего обнулению PC 27). Таким >0 образом, в каждом полупериоде преобразуемого напряжения (кроме первого после годачи сигнала на установочную шину 18 "Пуск" ) один из реверсивных счетчиков работает в режиме сложения счетных импульсов генератора 8, а другой — в режиме вычитания импульсов двоичного умножителя 11.

В исходном состоянии триггеры 15, 12 и регистры 24,35 находятся в положении "0", при этом потенциал "0" с прямого выхода триггера 15 (фиг.2о) запрещает прохождение счет" ных импульсов генератора 8 на первый вход двоичного умножителя 11, 35 блокируя элемент И 13, а потенциал

"1" с инверсного выхода триггера 17 устанавливает в нуль (и "держит" в нулевом положении) оба реверсивных счетчика 9 и 26 через элемент ИЛИ

20 и счетчик 38 импульсов двоичного умножителя 11 (через счетчик 26 импульсов и элемент ИЛИ 19).

Цикл измерений начинается с подачей сигнала "Пуск" в виде потенциала

45 высокого уровня "I": (фиг.2и) на шину

18 устройства и с него — на информационный вход триггера 18. Допустим, что до этого момента времени триггер блока 2 управления находился в поло50 жении "1" (фиг.2ж), а двухпозиционный переключатель 32 — в положении "1", при котором к компаратору 33 было подключено напряжение L . .Тогда при 2 55 переходе этого напряжения через нулевое значение компаратор 33 срабатывает и импульс с его выхода (фиг.2е) перебрасывает триггер 34 в положение

В течение времени, пропорционального согласно уравнению (1) длительности прямоугольных импульсов с прямого выхода триггера 6 (фиг.2г), счетные импульсы генератора 8 проходят, пока есть строб-импульсы на втором выходе блока управления 2, (фиг.2з) через элемент И 7 на вход сложения реверсивного счетчика 9 (фиг.2м) и подсчитываются им. Одновременно начинается счет импульсов генератора 8 счетчика 26 импульсов.

В конце первого полупериода преобразуемого напряжения в PC 9 и счетчике

26 импульсов формируются коды

И Е Е f T U, (2) и

Т f (3 г!о где U, — средневыпрямленное значение преобразуемого напряжения.

При переходе через нулевое значение напряжения 1;„ что соответствует окончанию первого полупериода преоб"О", при котором потенциал "1" с инверсного выхода триггера 34 (фиг.2) устанавливает переключатель 32 в положение "2" (к компаратору 33 под" ключается напряжение U ) и одновре1 менно поступает на первый вход блока

2 и далее — на управляющие входы элементов И 7 и 16 подготавливая их.

Кроме того, этот импульс подается на третий выход блока 2 и далее — на вход синхронизации триггера 17, устанавливая его в положение "1" (фиг.2к), при этом блокирующий потенциал "1" с входов обнуления реверсивных счетчиков 27 и 9 и счетчиков 26,38 импульсов снимается и эти счетчики готовы к работе в режиме счета импульсов. Вместе с тем, триггер 15 остается в первом (после прихода сигнала

"Пуск" ) полупериоде преобразуемого напряжения в положение "0" (фиг.2о), так как скачок потенциала на прямом выходе триггера 17 (фиг.2к) задерживается элементом 22 задержки (фиг.2л) и первый импульс компаратора 33 с третьего выхода блока 2 управления (фиг.2е) не может пройти через элемент И 25 (фиг.2у) на вход установки в " 1" триггера 15. Поэтому в данном полупериоде импульсы на выходе двоичного умножителя 11 не формируются. Ц

АУ N и (4) где N, — емкость счетчика 31.

Эти импульсы, проходя через элемент И 14 (фиг.2н) на вход вычитания

PC 9, начинают "списывать" его содержимое Ny. Одновременно импульсы ге. — .

5 1297? разуемого напряжения, компаратор 33 блока 2 управления вновь срабатывает и импульс с его выхода (фиг.2е) перебрасывает триггер 34 в положение

"1", при котором потенциал "1" с е-о прямого выхода (фиг.2ж) возвращает переключатель 32 в положение "1" (к компаратору 33 вновь подключается напряжение U ) и одновременно посту2 пает на второй выход блока 2 управ- 10 ления и далее — на управляющие входы элементов И 10 и 14, подготавливая их. Кроме того, этот импульс снимается с третьего выхода блока 2 управдения, проходит через открытый 15 к этому моменту времени потенциалом

"1" с выхода элемента 22 задержки (фиг.2л) элемент И 25 (фиг.2у) и устанавливает триггер 15 в положение

"1", при котором элемент И 13 откры- 20 вается потенциалом "1" с прямого выхода триггера 15 (фиг.2б) и счетные импульсы генератора 8, проходя на первый вход двоичного умножителя 11, начинают заполнять счетчик 38 импуль- 25 сов (фиг.2п). Импульс проходит на второй вход двоичного умножителя 11 и.далее — на вход записи регистра 35, разрешая перезапись в него кода И, сформированного в счетике 26 импуль- 30 сов, и с некоторой задержкой (обеспечиваемой элементом 23 задержки и удовлетворяющей условию at, < 1/Е,, проходит на вход обнуления счетчика

26 импульсов через элемент ИЛИ 20 и 35 сбрасывает его в нуль, после чего указанный счетчик импульсов вновь начинает формирование кода Ит > пропорционально текущему полупериоду преобразуемого напряжения. Далее 40 через элемент И 30 импульс принудительнсс но кратковременно устанавливает триггер 6 в положение "1", соотверствующее положению триггера 34, в дальнейшем триггер 6 перебрасыва- 45 ется выходными импульсами компаратора 4 (фиг.2в).

На выходе двоичного умножителя 11 появляются импульсы следующие с частотой 50

М

fA) Иа о

fî т1д (5) и эа этот интервал времени подсчитал число импульсов, равное с учетом выражений (2), (3) и (5) gt Е = 2И K f У

N = (6) = К, К -Uð

Р где К = 2N = const

K =F(Kf ) - EoS H+HeHT 9BHHcHщий от параметров генератора 5 пилообразного напряжения, К концу второго полупериода преобразуемого напряжения в РС 27 и счетчике 26 импульсов сформируются коды, определяемые согласно уравнениям (2) и (3) . При переходе через нулевое значение напряжения U что соответ Э ствует окончанию указанного полупериода, срабатывает компаратор 33 блока 2 управления, импульс с выхода которого (фиг ° 2е) определяет последовательность операций, аналогичную рассмотренной, перебрасывает триггер

26 6 нератора 8 за время, пропорциональное длительности прямоугольных импульсов с инверсного выхода триггера

6 (фиг.2д), проходят через элемент

И 10,пока есть строб-импульс на первом выходе блока 2 управления (фиг.2ж), на вход сложения PC 27 (фиг.2с) и подсчитываются им.

В момент времени, соответствующий переполнению PC 9, импульс с его выхода (фиг.2р) проходит через элемент

ИЛИ 12 и возвращает триггер 15 в положение "0" (фиг.2о), при этом элемент И 13 закрывается и поступление счетных импульсов генератора 8 на счетчик 38 импульсов прекращается (фиг ° 2п). Далее импульс проходит на вход записи регистра 24 и разрешает перезапись в него кода N счетчика 38 импульсов, соответствующего первому результату преобразования, и с некоторой задержкой, обеспечиваемой элементом 21 задержки и удовлетворяющей условию nt = At проходит на

3 вход обнуления счетчика 38 импульсов через элемент ИЛИ 19 и сбрасывает его в нуль. Таким образом, счетчик 38 импульсов двоичного умножителя 11 работал в течение интервала Ы времени, равного с учетом уравнения (4) 1297226

34 в положение "0", при этом потенциал " 1" с инверсного выхода триггера 34 устанавливает переключатель 32 в положение "2", подключая к компара— тору 33 напряжение U, а строб-импульс с первого выхода блока 2 управления подготавливает элементы И 7 и

16; пройдя через элемент И 25 (фиг.2у), устанавливает триггер 15 в положение "1", при этом начинается заполнение счетчика 38 импульсов импульсами генератора 8 через элемент И 13 (фиг.2п), разрешает перезапись кода N счетчика 26 импульсов в регистр 35 двоичного умножителя 11 и с некоторой задержкой, определяемой элементом 23 задержки,сбрасывает указанный счетчик в нуль, и т.д. При этом содержимое PC 27 начинает списываться импульсами двоичного умножителя 11, проходящими на его вход вычитания через элемент И 16 (фиг.2т) — до момента обнуления PC

27, соответствующего считыванию очередного результата преобразования (кода счетчика 38 импульсов) в регистр 24; реверсивный счетчик 9 начинает заполняться импульсами генератора 8, проходящими на его вход

30 сложения через элемент И 7 за время, пропорциональное длительности прямоугольных импульсов с прямого выхода триггера 6 (фиг.2м).

Таким образом, в каждом полупериоде входного напряжения (кроме перво-35 го после подачи сигнала "Пуск" ) предложенное устройство обеспечивает формирование и считывание результата преобразования, пропорционального

U, что позволяет повысить его быс40 тродействие вдвое по сравнению с известным устройством, где считывание искомого результата возможно только один раз за период преобразуемого

45 напряжения.

Формула изобретения

1. Преобразователь переменного

50 напряжения в код, содержащий два триггера, фазоинвертор, вход которого является входной шиной, а первый и второй выходы подключены соответственно к первому и второму входам блока управления и первому и второму информационным входам двухпозиционного переключателя, выход которого по „ключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, а выход — co счетным входом первого триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами двухпозицонного переключателя, первый элемент И, первый вход которого соединен с пер вым выходом блока управления, второй вход — с прямым выходом первого триггера, третий вход объединен с первыми входами второго и третьего элементов И и подключен к выходу генератора импульсов, а выход первого элемента И соединен с входом сложения первого реверсивного счетчика, прямой выход второго триггера подключен ко второму входу третьего элемента И, выход которого подсоединен к первому входу двоичного умножителя, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены регистр, третий триггер, второй реверсивный счетчик, счетчик импульсов, пять элементов задержки, три элемента ИЛИ, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой элементы И, первый вход четвертого элемента И объединен с вторым входом второго элемента И, со входом пятого элемента задержки и соединен со вторым выходом блока управления, второй вход четвертого элемента И объединен с первым входом пятого элемента И и подключен к первому выходу двоичного умножителя, а выход четвертого элемента И соединен с входом вычитания первого реверсивного счетчика, выход переполнения которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу переполнения второго реверсивного счетчика, третий вход второго элемента И соединен с инверсным выходом первого триггера, а выход — с входом сложения второго реверсивного счетчика, второй вход пятого элемента И объединен с входом четвертого элемента задержки и соединен с первым выходом блока управления, а выход — с входом вычитания второго реверсивного счетчика, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом первого элемента задержки, входом записи регистра и входом установки в "0" второго триггера, вход установки в

-"1" которого подключен к выходу шес1297226 того элемента И, первый выход которого соединен с выходом второго элемента задержки, а второй вход объединен с первыми входами седьмого и восьмого элементов И, с выходом третьего элемента задержки, вторым вхо дом двоичного умножителя, входом синхронизации третьего триггера и подключен к третьему выходу блока управления, третий вход двоичного 10 умножителя подключен к выходу второго элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого и второго реверсивных счетчиков и подключен к инверсному выходу третьего 15 триггера, информационный вход которого является шиной "Пуск", а прямой выход соединен с входом второго элемента задержки, счетный вход подключен к выходу генератора импульсов, 2О а вход обнуления соединен с ныхоцом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу третьего элемента задержки, выходы двоичного умножителя подключены к одноименным информационным входам регистра, выход четвертого элемента зацержки соецинен с вторым входом седьмого элемента И выход которого подключен к входу установки в "1" первого триггера, вход установки в "О" которого соединен с выходом восьмого элемента И, второй вход которого подключен к выходу пятого элемента задержки.

2, Преобразователь по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что двоич ный умножитель выполнен на регистре, информационные входы и вход записи которого являются соответственно одноименными четвертыми входами и вторым входом двоичного умножителя, а выходы подключены к первым одноименным входам блока элементов И, вторые входы которого подключены к первым одноименным информационным выходам счетчика импульсов, а выходы соединены с одноименными входами элемента

ИЛИ, выход которого является первым выходом двоичного умножителя, вторые информационные выходы счетчика импульсов являются одноименными вторыми выходами двоичного умножителя, а вход обнуления — третьим входом двоичного умножителя, первым входом которого является счетный вход счетчика импульсов.

1297226

5 д е г и

К

Л

Составитель Ю. Спиридонов

Редактор Н.Швыдкая Техред А.Кравчук Корректор А. Ильин

Заказ 793/61 Тираж 902 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r Ужгород, ул.Проектная,4