Преобразователь напряжение-код

 

Изобретение относится к цифровой измерительной и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования аналоговых величин в цифровые, для получения цифровой информации о расположении объектов в двумерной системе координат, а также при цифровой обработке аналоговых сигналов. Целью изобретения является расширение области применения, заключающееся в преобразовании напряжения в код с иррациональным основанием √2. Преобразователь напряжение - код содержит первый и второй блоки сравнения, генератор пилообразного напряжения, первый и второй триггеры управления, элемент И, генератор импульсов стабильной частоты, N-разрядный счетчик импульсов, 2N-разрядный выходной регистор, группу из 2N- элементов И, масштабирующий операционный усилитель, первый и второй аналоговые ключи. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (ц 4 Н 03 И 1/56

q. Е".ОВЗНАЯ ЫЫ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Рх Ux

N = — — -= — —— х=о 0 = „„.м

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4380698/24-24 (22) 18.02.88 (46) 15.09.89. Ьюл. 1» 34 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Модуль Винницкого политехническог о института и Винницкий политехнический институт (72) А.П,Стахов, H.À.Квитка, В.А,Лужецкий, A.È.Êoðîíoâñêèé и 10.А.Петросюк (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1184093, кл . Н 03 И 1/38, 1985.

Гитис Э.И. и др. Аналого-цифровые преобразователи, И.: Энергоиздат, 1981, с. 218, рис. 6-4г. (54), ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЕ

КОД (57) Изобретение относится к цифровой измерительной и вычислительной техниИзобретение относится к цифровой измерительной и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования аналоговых величин в цифровые, для получения цифровой инфорI мации о расположении объектов в двухмерной системе координат, а также при цифровой обработке аналоговых сигналов.

Целью изобретения является расширение области применения преобразователя, заключающееся в дополнительном преобразовании напряжения в код с ир.рациональным основанием 42.

„„SU„„ 1508343

2 ке и может быть использовано для преобразования аналоговых величин в циф- ровые, для получения цифровой информации о расположении объектов в двухмерной системе координат, а также при цифровой обработке аналоговых сигналов, Целью изобретения является расширение области применения, заключающееся в преобразовании напряжения в код с иррациональным основанием 42.

Преобразователь напряжение — код содержит первый и второй блоки сравнения, генератор пилообразного напряжения, первый и второй триггеры управления, элемент И, генератор импульсов стабильной частоты, и-разрядный счетчик импульсов 2п-разрядный выходной регистр, группу из 2п элементов И, масштабирующий операционный усили- . тель, первый и второй аналоговые клю- С чи. 1 ил.

Преобразователь предназначен для преобразования аналоговой величины в зависимости от режима преобразования либо в двоичный код, либо в код с иррациональным основанием 42 . Выходной сигнал N в идеальном двухкомпараторном ПНК последовательного счета имеет следующий вид . где N> — цифровой эквивалент преобразуемого электрического напряжения Uy, 1508343

55 f.„ — временной интервал, пропорционален входному напряже-. нию UI,3 ь — период следования импульсов г,и 5 генератора импульсов стабильной частоты; скорость изменения напряжения ГПН.

Выходной 2п-разрядный код с основанием - 2 можно изобразить так:

Их=а „, (.12) +агн-г Я2) " +...+

+а (P) +a, (2) +а (K

15 где а принимают значения 0 или 1.

Веса разрядов данного кода составляют последовательность степеней основания 42: ... 16)2, 16,8 2, 8, 4 - 2, 4, 2 2,20

2, 42,1.

Из этого выражения следует, что четные степени являются весами разрядов двоичного кода, а нечетные — весами двоичного кода, умноженными на

42. С учетом этого выходной код гй- — 2n-2 1 ф ,7 а;2 + 0 а 2

j=o 30 где а;,а (0,t) и являются цифрами

У 1 двоично-кодированной системы счисления с основанием Г2, à i,j для 2празрядных чисел принимают значения

iG (1,3,5,...,2п — 11;

jr(0,2,4,...,2п-2 .

Первый член формулы. составляет сумму нечетных разрядов кода И„, а второй член — сумму четных разрядов щ этого же кода. Особенностью выражения является то, что в нем г 1 - 1 2 -а

12 а,2 и а 2

j --! j=-î позволяют изображать п-разрядные дво-"5 ичные коды. С учетом этого

11 - 1

И„=(»)2+1),7 а; 2 =(-)2+1) И, =( где а с(0,1) à i d(0,1,.2,...,n-1, ;

И вЂ” двоичный код, пропорциональ- 50 ный аналоговой величине, Подставив последнее выражение в первые, получим

Пк

Ф

i, „„a(42+1) Последнее выражение является исходным в разработке преобразователя напряжение — код с цифровым выходным сигналом в двоичном коде и коде с иррациональным основанием.

Кроме того, анализ выражений показывает, что для получения кода

И„ необходимо входное напряжение разделить на (0+1), а затем с помощью цифровых элементов преобразователя умножить двоичный код И на (42+1), На чертеже представлена функциональная схема преобразователя напряжение — код.

Преобразователь напряжение — код содержит первый 1 и второй 2 блоки сравнения, генератор 3 пилообразного напряжения, первый 4 и второй 5 триггеры управления, элемент И 6, генератор 7 импульсов стабильной частоты, и-разрядный счетчик 8 импульсов, 2п-разрядный выходной регистр 9, выходы которого являются выходной шиной (не показана) группу 2 и элементов И 10, масштабирующий операционный усилитель 11, первый 12 и второй 13 аналоговые ключи, шину 14 запуска, входную шину 15, первую 16, вторую 17 и третью 18 шины управления, выходную шину t9.

Преобразователь напряжение — код в режиме преобразования напряжения Uz в код с иррациональным основанием 42 работает следующим образом.

Преобразованию предшествует установка элементов и узлов схемы в исходное состояние, которому соответствует нахождение триггеров 4 и 5 управления в нулевом положении и нали чие в счетчике 8 импульсов, выходном регистре 9 нулевой информации. В дан ном состоянии генератор 3 пилообразного напряжения не вырабатывает сигналов, входное напряжение U промасштабированное масштабирующим операционным усилителем 11, присутствует на втором входе второго блока 2 сравнения, а импульсы генератора 7 импуль.сов стабильной частоты на счетный вход счетчика 8 импульсов не поступают. Преобразователь напряжение код готов к работе. В момент поступления в шину 14 запуска генератора 3 пилообразного напряжения запускается и начинается формирование сигнала.

Когда пилообразное уравновешивающее напряжение проходит через нуль„ блок 1 сравнения срабатывает, вследствие чего триггер 4 управления устанавливает 150834 входам первого триггера упраавления, единичный выход которого соединен с первым входом элемента И, к второму входу которого подключен генератор импульсов стабильной частоты, а выход элемента И соединен со счетным входом п-разрядного счетчика импульсов, выходы которого являются первой выходной шиной, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения области применения преобразователя, заключающегося в дополнительном преобразовании напряжения в код с иррациональным основанием 42, в него введены 2п-разрядный выходной регистр, группа 2п элементов И, масштабирующий операционный усилитель, первый и второй аналоговые ключи и второй триггер управления, единичный и нулевой входы которого являются первой и второй шинами управления соответственно, а прямой и инверсный выходы соединены с управляющими входами соответственно первого и второго аналоговых ключей, причем информационные входы первого аналогового клю ча непосредственно, а второго аналогового ключа через масштабирующий операционный усилитель соединены с входной шиной, выходы аналоговых ключей подключены к второму входу второго блока сравнения, при этом выход

i-ro разряда (i=1,2,...,è) и-разрядного счетчика импульсов подключен к первым входам 2i ãî и (2i-1)-го элементов И группы, вторые входы которых являются третьей шиной управления, а выходы подключены к соответствующим входам 2п-разрядного выходного регистра, выходы которого являются второй выходной шиной.

В режиме преобразования напряжения Пгг в двоичный код триггер 5 управляющим сигналом, поступившим íà 45 шину 16, устанавливается в единичное состояние, подключая первыгл аналоговым ключом 12 напряжение U„ к второму, входу второго блока 2 сравнения, минуя масштабирующий операционный уси- 50 литель 11. Процесс преобразования в данном режигле в остальном аналогичен ранее рассмотренному. При этом .в работе не прйнимают участия масштабирующий операционный усилитель 11, второй аналоговый ключ 13, группа 2п элементов И 10 и выходной регистр 9.

Цифровая величина в виде двоичного ся в единичное положение, разрешая поступление импульсов стабильной частоты через элемент И 6 на вход счетчика 8 импульсов. Идет процесс преобразо

5 вания напряжег1ия У„ — — во временной

1+42 интервал, который заполняется импульсами генератора 7. Количество этих импульсов регистрируется счетчиком 8. Наступит момент, когда текущее значение пилообразного напряжения будет равным

1 напряжению U„- ----, блок 2 сравнения

1+ 2 15 сработает и его выходным сигналом первый триггер 4 управления установится в нулевое состояние, прекратив тем саглым поступление импульсов на счетчик 8. 20

Двоичный код И на счетчике 8 будет пропорционален временному интервалу

Т1, который, в свою очередь, будет

U 25 пропорционален напряжению . Для

1+ JZ, получения кода с иррациональным основанием 42 следует подать управляющий сигнал на третью шину 18 управления. З0

Тогда каждая i-я единица двоичного кода счетчика 8 поступит через 2i-й и (2i-1)-й И 10 на два рядом стоящих входа выходного регистра 9 и запишется в соответствующие разряды его. Ta- g5 ким образом будет выполнена операция умножения (1+42) N и окончательно сформирован код Nx с основанием 42, пропорциональный входному напряжению

40 4 °

3 е кода N>, пропорциональная входному напряжению U, формируется в счетчике 8 импульсов, Формула изобретения

Преобразователь напряжение — код, содержащий первый и второй блоки сравнения, первые входы которых подключены к выходу генератора пилооб-:, разного напряжения, вход которого является шиной запуска, второй вход первого блока сравнения подключен к общей шине, а выходы первого и второго блоков сравнения подключены соответственно к единичному и нулевому

1508343

Составитель В.Михнанов

Редактор Е.Копча Техред А.Кравчук Корректор Л.Бескид

Заказ 5552/57 Тираж 884 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101