Преобразователь число-импульсного кода в напряжение постоянного тока

 

О П ¹C- A Ы

Союз Советских

Социалистических

Республик И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

«» 432674

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИвЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 03.05.72 (21) 1780247/26-9 с присоединением заявки %в (32) Приоритет—

Опубликовано 15,06.74. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 21.04.75 (51) М. Кл. H 03k 13/12

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681 325 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. М, Трохин, Ю. Н. Брауде, В. И. Энтина и А. М. Бродецкий (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧИСЛО-ИМПУЛЬСНОГО

КОДА В НАПРЯЖЕНИЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электронным устройствам, применяемым в вычислительной технике, автоматике и телемеханике.

Известны преобразователи число-импульсного кода в напряжение постоянного тока, содержащие генератор тактовых импульсов, три схемы синхронизации, выполненные на логических схемах «И», два счетчика, входы которых соединены с выходами соответствующих схем синхронизации, выходной триггер и сглаживающий фильтр.

Однако известные устройства не обеспечивают получения высокостабильных параметров схем, а следовательно, высокостабильных характеристик преобразования вход-выход.

Кроме того, диапазон преобразуемых частот сравнительно ограничен, а точность преобразования частота-напряжение оказывается зависимой от значения преобразуемой частоты.

С целью обеспечения точности преооразования и значительного расширения диапазона преобразуемых частот в предлагаемом преобразователе один выход генератора тактовых импульсов соединен с импульсными входами двух схем синхронизации, второй выход генератора тактовых импульсов подключен к импульсному входу третьей схемы синхронизации, на второй импульсный вход которой подаются импульсы преобразуемой частоты, а ее выход соединен со вторым счетным входом одного из счетчиков, выходы счетчиков подключены к единичным входам выходного триггера, выходы которого соединены со в одом сглаживающего фильтра и с соответствующим потенциальными входами двуx схем синхронизации.

На чертеже дана функциональная схема предл а га ем о го устройства.

Преобразователь содержит генератор 1 тактовых импульсов, вырабатывающий однополярные импульсы тактовых частот Fl и F, сдвинутых между собой во времени на одп1а паковые интервалы, схемы синхронизации 2, 3 и 4, представляющие собой логические cxeMbl «И» с п",ìÿòüþ, счетчики 5 и 6, являющиеся цифровым интегратором преобразователя, выходной триггер 7, преобразующий совместно с трпггсрными счетчш ами 5 и 6 преобразуемую частоту в широтно-импульсно-модулированные колебания, сглаживающий фильтр 8, выделяющий среднее значение напряжения постоянного тока из широтноимпульсно-модулированных колебаний выходного триггера 7.

Принцип работы преобразователя числоимпульсного кода в напряжение постоянного тока удооно рассматривать в двух режимах: соответственно при отсутствии импульсов

432674!

15

К

/хчввв и—

f»

«»ин

35

>»>,>» — К f в- >

65 преобразуемой частоты и при наличии импульсов преооразуемой частоты.

В первом режиме перед началом работы специальным импульсом установки начальных условий триггсрные счетчики б и б переводятся в нулевое состояние, а выходной триггер 7 в такое состояние, при котором на его втором выходе устанавливается высокий отрицательный потенциал, являющийся разрешающим для схемы синхронизации 2. Следовательно, создаются условия для прохождения импульсов тактовой частоты с генератора тактовых импульсов на вход триггерного счетчика б. При переполнении последнего изменяется состояние выходного триггера 7, разрешающий .потенциал подается на схему синхронизации 8, начинается заполнение триггерного счетчика б импульсами тактовой частоты Fl.

Поскольку счетчики б и б имеют одинаковую емкость, а частота колебаний генератора тактовых импульсов достаточно стабильна, то и время заполнения их одинаково, а, c;Icäîвательно, и период колебаний Bûxoäíoro триггера 7 остается в данном режиме постоянным. Среднее значение напряжения за период, выделенное сглаживающим фильтром

8, равно нулю.

Во втором режиме работы ня вход схемы синхронизации 4 подаются импульсы преобразуемой частоты F,, которые запоминаются устройством памяти данной схемы и синхронно с импульсами тактовой частоты F2 вводятся на второй счетный вход триггерпого счетчика б, заполняя его.

Следовательно, триггерный счетчик б заполняется импульсами тактовых частот Fl u

F, а счетчик 5 — только импульсами тактовой частоты Fl. Зто приводит к уменьшению относительной емкости триггерного счетчика б и изменсншо скважности импульсного напряжения триггера 7 и появленшо на выходе сглаживающего фильтра 8 напряжения постоянного тока, величина которого проиорционял1 на преобразуемой частоте где К вЂ” коэффициент, увп1тывяlо1ций >IIIc 70 разрядов триггерного счетчика и передаточный коэффициент сглаживающего фильтра.

Следовательно, иреооразовятель можно рассматривать как цифровой интегратор, охвачсниьш жесткой отрицательной обратной связью, в результате чего достигается получение хороип1х метрологических характеристик преобразователя.

Диапазон преобразуемых частот f, определяется следующими условиями: максимальное значение преобразуемой частоты f«„„„, ие должно превосходить значения Р,, т. е.

f,,:F2, так как ири нарушении этих условий происходит безвозвратная потеря информации.

Минимальное значение преобразуемой частоты ),. в, определяется параметрами сгла>кива1ощего фильтра 8 и допустимым коэффициентом пульсаций выходного напряжения

V в»»:.

При значениях преобразуемой частоты меньше 5 Гц необходимо использовать сглаживающий фильтр с большой постоянной времени, что значительно ухудшает динамические показатели преобразователя.

Следовательно, используя в схеме преобразователя достаточно быстродействующие логические элементы, можно получить диапазон перекрытия преобразуемых частот, исчисляемый сотнями тысяч.

Статическая точность всего преобразователя определяется методической и инструментальной ошибками.

Методическая ошибка преобразователя статическом режиме определяется дискретностью преобразования (выбранным уровнем квантования Ilo амплитуде и периодом квантования ио времени) .

Величина и знак инструментальной ошибки в статическом режиме зависят от линейности характеристики сглаживающего (1>и.чьтра 8 и стабильности источника питания.

При использовании соответствующих элементов с высокостабильными характеристиками статическая точность всего преобразователя может достигать 0,1о/о.

Динамическая точность преобразователя определяется значениями постоянных времени отдельных звеньев и их передаточными ко40 эффициентами, При тактовых частотах F, и

F порядка нескольких мегагерц чистое запаздывание триггерного счетчика и постоянная времеги1 сглаживающего фильтра оказываются незиячительнымп, и д1шамическая точность

45 преобразователя может достигать порядка

О 5 — О 7 о/о

Прсдмет изобретения

Преобразователь число-импульсного кола в напряжение постоянного тока, содержащий генератор тактовых импульсов, три схемь1 синхронизации, выполненные на логи 1еских схемах «И», два счетчика, входы которых соединены с выходами соответствующих схем синхронизации, выходной триггер и сглаживающий фильтр, от,1 ичаюи4ийся тем, что, с цел>яо обеспечения точности преобразования и значительного расширеги1я диапазона преобразуемых частот, один выход генератора тактовых импульсов соединен с импульсными входами двух схем синхронизации, второй выход генератора тактовых импульсов подключен к импульсному входу третьей схемы синхронизации, на второй импульсный вход ко432674

Составитель А. Кузнецов

Техред А. Камышникова

Корректор В. Гутман

1 едактор T. Морозова

Заказ 250/567 Изл. ¹ 1724 Тираж 811 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва„Я(-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» тоРой ПОДа1отсЯ ими) льсы ПРеоОРазуемой частоты, а ее выход соединен со вторым счетным входом одного из счетчиков, выходы счетчиков подключены к единичным входам выходного триггера, выходы которого соединены со входом сглаживающего фильтра и с соответствующими потенциальными входами двух схем синхронизации.