Многоканальный преобразователь напряжение-код

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах прецизионной коммутации и преобразования аналоговых сигналов, а также в системах сбора и обработки информации. В устройство , содержащее регистр 1 поразрядного уравновешивания, цифрраналоговый преобразователь 2, коммутатор 3, компаратор 4, два источника эталонных положительной 5 и отрицательной 6 полярностей, два резистора 8 и 9, с целью повышения быстродействия введены два сумматора 10 и 11 по модулю два и мультиплексор 12, 2 ил. с & ел Со со 00 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51)4 Н 03 И 1/38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3902636/24-24 (22) 03,06.85 (46) 23.03.87. Бюл.У 11 (72) И.Н.Колбанцев, В.М.Николаенко, Э.Я.Скегин и Л.Г.Ходаков (53} 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 413615, кл. Н 03 М 1/38, 1971.

Авторское свидетельство СССР

Р 917336, кл. Н 03 М 1/38, 1980, (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

НАПРЯЖЕНИŠ— КОД (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах прецизионной коммутации и преобразования аналоговых сигналов, а также в системах сбора и обработки информации. В устройство, содержащее регистр 1 поразрядного уравновешивания, цифроаналоговый преобразователь 2, коммутатор 3, компаратор 4, два источника эталонных положительной 5 и отрицательной

6 полярностей, два резистора 8 и 9, с целью повышения быстродействия введены два сумматора 10 и 11 по модулю два и мультиплексор 12, 2 ил, ! 12989

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть иснольэовано в устройствах прецизионной коммутации и преобразования аналоговых сигналов,.а также в системах 5 сбора и обработки информации.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства, На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 Ю диаграмма напряжений, поясняющая принцип работы предлагаемого устройства.

Устройство содержит регистр 1 поразрядного уравновешивания, цифроана- 15 логовый преобразователь (ЦАП) 2,коммутатор 3, компаратор 4, источники эталонных напряжений положительной 5 и отрицательной б полярностей, аналоговый переключатель 7, токоограни- 20 чивающие элементы 8 и 9, выполненные на резисторах, сумматоры 10 и 11 по модулю два, мультиплексор 12 °

Устройство работает следующим образом.

Входной коммутатор 3 подключает . с напряжение датчика к неинвертирующем1 входу компаратора 4. На вход разрешения аналогового переключателя 7 управляющее напряжение с выхода ре- 30 гистра 1 поразрядного уравновешивания не поступает (такт контроля еще не наступил), т,е. аналоговый переключатель 7 находится в закрытом состоянии. 35

В начале (в первом такте Т ) про-.. ! изводится определение знака напряжения подключенного датчика (фиг.2), При этом на выходе старшего (первого) разряда регистра поразрядного урав- 40 новешивания устанавливается напряжение логической "1", поступающее на первый вход второго сумматора 10 по модулю два и на вход управления аналоговым переключателем 7. Так как 45 при определении знака регистр 1 поразрядного уравновешивания находится в исходном состоянии ("!" — на выходе знакового первого разряда, на остальных выходах — уровни "0 ), то 50 на второй вход второго сумматора 10 по модулю два подается уровень логического "0", т.е, на первый вход первого сумматора 11 по модулю два подается уровень логической "1". 55

На инвертирующий вход компаратора 4 подается сигнал "0" с выхода ЦАП 2, на информационные входы которого

0 = Ь

=NK U, l9 2 поданы, уровни логического 0 от регистра 1 поразрядного уравновешивания через мультиплекcop 12. При положитепьном напряжении датчика на выходе компаратора 4 формируется уровень логической "1" и с выхода первого сумматора 11 по модулю два в знаковый разряд регистра 1 поразрядного уравновешивания записывается ! логический "0", В случае отрицательного напряжения датчика на выходе компаратора 4 формируется уровень логического "0" и в знаковый разряд регистра 1 поразрядного уравновешивания записывается сигнал логической п1п

Затем производится преобразование напряжения датчика в двоичный код.

В результате преобразования на выходах 1-и разрядов регистра 1 поразрядного уравновешивания формируется двоичный код входного напряжения, После окончания преобразования производится контроль исправности входного коммутатора 3, т.е ° выполняется один такт контроля (Т„ ) вход ного комумтатора, При этом на выходе

KoHTpoJA>Hollo и+1-го разряда регистра

1 поразрядного уравновешивания устанавливается сигнал логической "1", который устанавливает аналоговый переключатель 7 в активное (проводящее) состояние, а. уровнем выходного напряжения старшего разряда регистра 1 поразрядного уравновешивания подключается к неинвертирующему входу компаратора 4 в зависимости от состояния старшего разряда или, что то же самое, в зависимости от знека напряжения датчика эталонное напряжение положительной или отрицательной полярности через резистор 8 или 9.

Значение знакового регистра 1 поразрядного уравновешивания подается также на первый вход второго сумматора 10 по модулю два, с выхода которого инвертированное значение разряца поступает на знаковый вход IlATI 2.

Уровень логической "1", поступающий на вход управления мультиплексора 12, разрешает прохождение кода контропя

N на информационные входы ЦАП 2, При контроле исправности входного коммутатора 3 на входах компаратора

4 формируются следующие напряжения:

19 4

При обрыве подключенного канала входного коммутатора 3, т.е, г из выражения (2) следует, что

0 = -0

U =-U N

Таким образом, U U и на выходе компаратора 4 формируется уровень логического "0", на выходе первого сумматора 11 по модулю два формируется уровень логической "1", который записывается в контрольный разряд регистра 1 поразрядного уравновешивания, т.е. формируется сигнал неисправности канала входного коммутатора 3.

При отрицательном входном напряжении (напряжении датчика) в знаковый разряд регистра 1 поразрядного уравновешивания записывается уровень логической "1" и в такте контроля на первый вход первого сумматора 11 по модулю два подается логический

"0"

В такте контроля к неинвертирующе" му входу компаратора 4 подключается эталонное напряжение положительной . полярности через резистор 8 и анало" говый переключатель 7.

При исправном канале коммутатора где U — напряжение на неинвертирующем входе компаратора 4;

U — напряжение датчика

1

r — сопротивление открытого

К канала входного коммутатора 15

3;

r — сопротивление открытого каки нала аналогового переключателя 7;

R. — внутреннее сопротивление 20

1 датчика;

R, — сопротивление резистора

8или 9, Если после преобразования входного напряжения в код в старшем (энаковом) 25 разряде регистра 1 поразрядного уравновешивания записывается логический

"0", т.е. к неинвертирующему входу компаратора 4 приложено напряжение положительной полярйости, то в такте 3О контроля к неинвертирующему входу компаратора 4 подключается часть эталонного напряжения отрицательной полярности, на выходе ЦАП 2 устанавливается напряжение отрицательной полярности, величина которого зависит от кода контроля N „, 3

0 = 0

U = Nêи, .

35 т,е, О, U на выходе компаратора

4 — логический "0", на выходе первого сумматора 11 по модулю два — логический "0" и в контрольный разряд регистра 1 поразрядного уравновешивания записывается логический "0".

При неисправном канале входного коммутатора 3 r = . и из выражения

К (2) следует, что

При положительном напряжении датчика U после определения знака в знаковйй разряд регистра 1 поразрядного уравновешивания записывается логический "0", а на первый вход первого сумматора 11 по модулю два в такте контроля входного коммутатора 3 подается уровень логической "1", При исправном канале входного коммутатора 3 (нет обрыва) U,=U, и =ко следовательно,U > 0, а в младший (контрольный) разряд регистра 1 поразрядного уравновешивания записывается логическая "1", являющаяся сигналом неисправности входного коммутатора 3.

Технический эффект от использования предлагаемого изобретения заключается в повышении быстродействия устройства путем сокращения времени контроля исправности канала входного

u,=u,;

0 =-Ии и, следовательно, U U т.е. на выходе компаратора 4 устанавливается напряжение логической "1", и в конт- 55 рольный (n+1) разряд регистра 1 поразрядного уравновешивания записывается логический "0".

3 12989 где U — напряжение на инвертирующем входе компаратора 4;

U — напряжение источника этапонэт ного напряжения положительной или отрицательной полярности; и — код контроля;

u = - -- ----- "- -- - - --" (2)

R, + rÄ + Р„ + rÄÄ

129891 где ь — постоянная времени цепи перезаряда выходной емкости коммутатора 3. 20

Переключение коммутатора 4 произо- йдет при U+ U где U -О й„, отсюда

- -й :

2е 25

1= -Й и к

tn----

1 "М„ (3) Так как в известном устройстве

u -u. ----u(1---)

U„ ф 2и у 2"

1 т.е. и 1 - 2„-, то из вйражения к (3) время устайовления в известном устройстве.г„„ i (n+1) fn2.

Так как в большинстве случаев может выполняться, 1 И с (1 - - }

t C .МеР

Формула изобретения

Многоканальный преобразователь напряжение - код, -copepa A регистр поразрядного уравновешивания, цифро 4> аналоговый преобразователь, коммута-, тор, компаратор, источники эталонных. напряжений положительной и отрицательной полярностей, аналоговый переключатепь, выход которого объединен с выходом коммутатора и подключен к неинвертирующему входу компаратора, коммутатора на один такт, а также за счет сокращения длительности такта контроля.

Длительность такта контроля может быть сокращена по сравнению с извест- 5 ным устройством за счет сокращения времени установления (t ) напряжения на неинвертирующем входе компаратора 4 (О+) при обрыве канала коммутатора 3 (фиг.2). t0

При включении аналогового переключателя 7 происходит перезаряд емкости на выходе входного коммутатора 3 и напряжение U.+ при этом изменяется в соответствии с формулой 15

О+ О. (2е - 1), -Ц

9 6 инвертирующий вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, первый и второй аналоговые входы которого подключены соответственно к выходам источников эталонных напряжений положительной и отрицательной полярностей и к первым выводам первого и второго токоограничива" ющих элементов, выполненных на рези-. сторах, вторые вь|воды которых подключены соответственно к первому и второму информационным, входам аналогового переключателя, информаци онные входы коммутатора являются входными шинами, а управляющий вход— шиной управления, тактовый вход и . вход управления регистра поразрядного уравновешивания являются соответственно тактовой шиной и шиной

"Пуск", а выходы с первого по и раз.рядов являются информационными вы, ходными шинами, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с "целью повышения быстродействия, в него введены первый и второй сумматоры по модулю два и мультиплексор, информационные выходы которого соединены с одноименными информационными входами цифроаналоговoro преобразователя, знаковый вход которого объединен с первым входом первого сумматора по модулю два и подключен к выходу второго сумматора по модулю два, первый и второй входы которого соответственно объединены с входами управления и разрешения аналогового переключателя и подсоединены к первому и и+1-му выходам регистра поразрядного уравновешивания, и+1 выход которого подсоединен также к управляющему входу мультиплексора и является выходной шиной сигнала неисправности, выход компаратора соединен с вторым входом первого сумматора по модулю два, выход которого подключен к информационному входу регистра поразрядного уравновешивания, выходы с второго по п разрядов которого соединены соответственно с первыми информационными входами мультиплексора, вторые информационные входы которого являются шиной кода контроля устройства.

) 298919 иг.

Составитель 10.Спиридонов

РедактоР Л,ГРатилло ТехРед М. оданич Корректор О,Луговая

Заказ 899/60

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4

М <ип

- < m(1-g ЭФ

Тираж 902 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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