Преобразователь напряжение-код

 

Изобретение относится к информационно-преобразовательной технике, в частности к преобразователям напг ряжения в число импульсов, используемых в преобразователях аналог-код и, в первзпо очередь, в преобразователях напряжения в код в различных устройствах автоматики и телемеханики систем автоматического регулирования с использованием ЭВМ при работе с малыми входными сигналами. Цель изобретения - повышение точности при преобразовании малых входных сигналов. Преобразователь напряжение - код содержит последовательно соединенные генератор счетных импульсов н делитель частоты, преобразователи отрицательного и положнтепьного входных напряжений, подключенные управляющими входами к выходу делителя частоты непосредственно и через инвертор и содержавшие генератор пилообразного напряжения, источник порогового напряжения на диоде, компенсирующий элемент , аналоговый сумматор и сравнивающее устройство, четыре суммирующих резистора, источник опорного напряжения , два диода, компаратор, элеент И и счетчик. 1 ил. I (Л

СОЮЗ СОжТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) (51) 4 Н 03 М 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А STOPCHOMY ÑÂÈÄÅTÅËÜÑÒÂÓ

ГОСУДАРСТЭЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ3 (2!) 4290925/24-24 (22) 27.07.87 (46) 15.12.88. Бюл. В 46 (72) Г,А.Орлов и В.Н.Попов . (53) 681.325(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1001463, кл. H 03 М 1/56, 1983.

Авторское свидетельство СССР

0 119?082, кл. Н 03 М 1/56, 1985. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИŠ— КОД (57) Изобретение относится к информационно-преобразовательной технике, в частности к преобразователям нап» ряжения в число импульсов, используемых в преобразователях аналог-код и, в первую очередь, в преобразователях напряжения в код в различных устройствах автоматики и телемеханики систем автоматического регулирования с ! использованием ЭВИ при работе с малыми входными сигналами. Цель изобретения — повышение точности при преобразовании малых входных сигналов.

Преобразователь напряжение — код содержит последовательно соединенные генератор счетных импульсов н делитель частоты, преобразователи отрицательного и положительного входных напряжений, подключенные управляющими входами к выходу делителя частоты непосредственно и через инвертор и содержащие генератор пилообразного

) напряжения, источник порогового напрякения на диоде, Компенсирующий элемент, аналоговый сумматор и сравнивающее устройство, четыре суммирующих резистора, источник опорного напряжения, два диода, компаратор, элеМент И и счетчик. 1 ил.

1444951 г

Изобретение относится к информационно-преобразовательной технике, в частности к преобразователям напряжения в число импульсов, используемых в преобразователях аналог-код и, в первую очередь, в преобразователях напряжение — код в различных устройствах автоматики и телемеханики систем автоматического регулирования.

Цель изобретения — повышение точности при преобразовании малых сигналов.

На чертеже приведена структурная 15 схема преобразователя.

Преобразователь содержит генератбр 1 импульсов, делитель 2 частоты, преобразователь 3 отрицательного напряжения, выполненный на генераторе 4 20 пилообразного напряжения, источник 5 порогового напряжения, выполненный на диоде 6, накопительный элемент 7, выполненный на конденсаторе, токоогра ничивающем элементе 8, вь1полненном на 25 резисторе, буферном усилителе 9, сравнивающем устройстве 10, выполненном на операционном усилителе 11, токоограничивающих элементах 12 и 13, выполненных на резисторах аналоговом 30

7 сумматоре 14, выполненном на операционном усилителе 15, токоограничивающих элементах 16 и 17, выполненных на резисторах, компенсирующий элемент 18, выполненный на диоде, инвер- 35 тор 19 и преобразователь положительного напряжения 20, выполненный аналогично преобразователю 3 отрицательного напряжения, и включающий в себя аналоговый сумматор 21, выполненный 40 на операционном усилителе 22, токоограничивающих элементах 23-26, выполненных на резисторах, компенсирующем элементе 27, выполненном на диоде, сравнивающем устройстве 28, вы- 45 полненном на операционном усилителе

29 и токоограничивающих элементах 30 и 31, выполненных на резисторах, генераторе пилообразного напряжения 32, источнике порогового напряжения 33, выполненном на диоде 34, накопительном элементе 35, выполненном на конденсаторе, токоограничивающем элементе 36 и буферном усилителе 37, диоды 38 и 39, токоограничивающие элементы 40-43, выполненные на резисторах, источник опорного напряжения

44, компаратор 45, элемент И 46, счетчик 47. б

Преобразователь напряжение — код работает следующим образом.

Генератор 1 импульсов вырабатывает счетные импульсы, которые поступают на второй вход элемента И 46 и вход делителя 2 частоты. На выходе делителя 2 частоты вырабатываются тактовые импульсы, период Т которых определяет такт работы преобразователя напряжение — код. Эти тактовые

Импульсы поступают на управляющий вход преобразователя 3 отрицательного напряжения и через инвертор 19 на управляющий вход преобразователя 20 положительного напряжения и через суммирующий резистор 42 на неинвертирующий вход компаратора 45, на инвертирующий вход компаратора 45 поступает положительное напряжение по величине больше, чем положительное напряжение логического нуля тактовых импульсов и при отсутствии нанряжений (импульсов) на выходах преобразователей 3 и 20 отрицательного и положительного напряжений, на выходе компаратора 45 вырабатываются положительные импульсы, совпадающие по времени с импульсами на выходе инверо тора 19 и сдвинутые на 180 относительно импульсов на выходе делителя частоты 2. Эти положительные импульсы разрешают прохождение счетньа импульсов с выхода генератора 1 импульсов через элемент И 46 на вход счет". чика 47, устанавливая на его выходе код, соответствующий нулевому входному сигналу и равному по времени половине тактового интервала.

В генераторах 4 и 32 пилообразноro напряжения вырабатываются в разные полупериоды положительные пилообразные импульсы, причем, в данном случае, пилообразный положительный импульс на выходе генератора 4 совпадает с тактовым импульсом, а на выходе генератора 32 совпадает с паузой тактовых импульсов.

Положительные пилообразные импульсы с выхода генераторов 4 и 32 пилообразных напряжений поступают соответственно на входы источников

5 и 33 пороговых напряжений, где через диоды 6 и 34 заряжают конденсаторы 7и 35 до своих амплитудных значений. Положительные напряжения кон-. денсаторов 7 и 35 через буферные усилители 9 и 37 поступают соответственно на первые входы сравнивающих

1444951 устройств 10 и 28, устанавливая на их выходах отрицательное напряжение, которое из-эа диодов 38 и 39 не проходит на входы компаратора 45.

В то же самое время с выходов генераторов 4 и 32 пилообразных напряжений положительные пилообразные импульсы через компенсирующие элементы 18 и 27 поступают на вход сумматоров 14 и 21 и через резисторы 17 и

24 на инвертирующий и неинвертирующий входы операционных усилителей 15 и

22 соответственно.

При отсутствии входного напряже- 15 ния на выходе сумматора 14 формируется отрицательный пилообразный импульс, амплитуда которого по модулю в момент прихода пилообразного импульса равна постоянному напряжению 70 на выходе источника 5 порогового напряжения, а на выходе сумматора 21 формируется положительный пилообраз" ный импульс, амплитуда которого равна положительному напряжению на выходе 25 источника 33 порогового напряжения.

Таким образом, при отсутствии входного сигнала напряжения на выходах сумматоров 14 и 21 не могут быть больше по модулю опорных напряжений 30 источников 5 и 33 пороговых напряжений соответственно, и на выходах сравнивающих устройств 10 и 28 поддерживается отрицательное напряжение, не проходящее на входы компаратора

45, и на выходе счетчика 47 продолжает оставаться код, соответствующий нулевому входному сигналу. Данный.код, воздействуя на систему автоматического регулирования, поддер- 40 живает систему в положении, соответствующему нулевому входному напряжению.

В моменты пауз,. когда пилообразные импульсы на выходах генераторов 45

4 и 32 пилообразных напряжений отсутствуют, конденсаторы 7 и 35 в источниках 5 и 33 пороговых напряжений разряжаются через резисторы 8 и 36 до величины большей, чем ожидаемое изменение амплитуды пилообразного напряжения. При этом, на выходах сравнивающих устройств 10 и 28 поддерживаются отрицательные напряжения, и на выходе нереверсивного счет-55 чика поддерживается код, соответствующий нулевому входному сигналу, продолжая воздействовать на систему ав томатического регулирования.

В следующем периоде тактовых импульсов, в генераторах 4 и 32 пилообразных напряжений вырабатываются новые пилообразные импульсы, которые заряжают конденсаторы 7 и 35 источников 5 и 33 порогового напряжения до новых амплитудных значений и на выходах сравнивающих устройств 10 и:

28 продолжает оставаться отрицательное напряжение и на выходе преобраэователя поддерживается код, соответствующнй нулевому напряжению на входе преобразователя.

При поступлении на вход устройства е положительного напряжения, напряже- . ние на выходе аналогового сумматора

14 по модулю становится меньше, чем постоянное напряжение на выходе источника 5 порогового нанряжения на величину входного сигнала и на выходе сравнивающего устройства 10 поддерживается отрицательное напряжение, не проходящее на неинвертирующий вход компаратора 45. В это же самое время на выходе аналогового сумматора 21 напряжение становится больше на величину входного напряжения, чем на выходе источника 33 порогового напряжения, на выходе сравнивающего устройства 28 вырабатывается положительный импульс амплитудой большей, чем амплитуда тактового импульса на выходе инвертора 19 и длительностью, пропорциональной величине входного положительного напряжения, причем задний фронт этого импульса совпада-, ет с задним фронтом тактового импуль са на выходе инвертора 19. В результате на выходе компатора 45 вырабатывается положительный импульс длительностью, меньшей, чем Т/2 на величину, пропорциональную величине положительного входного напряжения, на выходе элемента И 46 количество импульсов уменьшится на величину, пропорциональную величине положительного входного напряжения, и на выходе преобразователя (счетчика 47) вырабатывается число (код), меньше, чем при Т/2 на величину, пропорциональную величине положительного напряжения за такт (период) работы устройства.

При поступлении на вход устройст ва постоянного отрицательного напряжения, напряжение на выходе аналогового сумматора 21 по модулю будет меньше, чем на выходе источника 33

14 порогового напряжения на величину выходного напряжения и на выходе сравнивающего устройства 28 установится отрицательное напряжение, которое не проходит на инвертирующий вход компаратора 45.

В то же самое время на выходе аналогового сумматора 14 напряжение по модулю будет больше, чем на выходе источника 5, порогового напряжения на величину входного отрицательного напряжения, на выходе сравнивающего устройства 10 вырабатывается положительный импульс, длительностью, пропорциональной величине входного отрицательного напряжения, причем зад. ний фронт этого импульса совпадает с передним фронтом тактового импульса на выходе инвертора 19, в резуль тате чего на выходе компаратора 45 вырабатывается положительный импульс, длительностью большей, чем Т/2 на величину, пропорциональную величине отрицательного входного напряжения, на выходе элемента И 4б коли" чество импульсов увеличится на вели" чину, пропорциональную величине отрицательного входного напряжения, и на выходе преобразователя (счетчи.ка 47) вырабатывается число (код), больше, .чем при Т/2 на величину, пропорциональную величине отрицательного напряжения эа.такт (период) работы устройства.

Таким образом, на выходе преобра; зователя за тактовый интервал Т будет число (код) импульсов, количество которых будет больше или меньше коли" чества, соответствующего половине тактового интервала Т/2 на величину, пропорциональную величине отрицательного или положительного входного сигнала, и будет максимальным за период при максимальном отрицательном сигнале на входе и равно нулю при максимальном положительном сигнале на входе.

Устройство обеспечивает более точное приведение системы автоматического регулирования к нулю, sa счет того, что в районе нуля на выходе реверсивного счетчика всегда присутствует число (код) импульсов (в каждом такте работы), которое участвует в управлении системой автоматического регулирования и изменение числа

44951 6 (кода) происходит плавно (линейно), что не приводит к перерегулированию системы автоматического регулированияе

Формула и э о б р е т е н и я

Преобразователь напряжение — код, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов и делитель частоты, выход которого соединен с входом преобразователя отрицательного напряжения и через инвертор — с входом преобразователя положительного напряжения, каждый из преобразователей выполнен на генераторе пикообразного напряжения, управляющий вход которого является входом соответствующего преобразователя, а выход соединен с входами компенсирующего элемента и источника порогового напряжения, выход которого соединен с первым входом сравнивающего устройства, второй вход которого соединен

2б с выходом аналогового сумматора, первый вход которого соединен с шиной преобразуемого напряжения, а второй вход — с выходом компенсирующего элемента, и элемент И, первый вход

Зо которого соединен с выходом генератора импульсов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности при преобразовании малых входных сигналов, в него введены два детекторных элемента, выполненных на первом и втором диодах, четыре токоограничивающих элемента, выполненных на резисторах, компаратор, счетчик и источник опорного напряжения, при40 чем выход компаратора подключен к второму входу элемента И, а неинвертирующий вход через первый резистор подключен к выходу инвертора и через последовательно соединенные второй резистор и первый диод к выходу сравнивающего устройства преобразователя отрицательного напряжения, инвертирующий вход компаратора через третий резистор подключен к выходу источника опорного напряжения и через последовательно соединенные четвертый резистор и второй диод — к выходу сравнивающего устройства преобразователя положительного напряжения, при этом выход элемента И подключен к входу счетчика, выход которого является выходной шиной.

1444951

Составитель Н.Козлов

Техред, Л.Сердюкова Корректор Л.Пилипенко

Редактор И.Сегляник

Заказ 6515/57 Тираж 929 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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