Преобразователь напряжения в цифровой код

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИС (11) 603116

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.07.74 (21) 2046698/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет

2 (51) М. Кл

Н 03 К 13/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изооретений и открытий (43) Опубликовано 1д.р4 78. Бюллетень №1 (53) УД1(681.325 (088. 8) (45) Дата опубликования описания 22.63 7g (72) Авторы изобретения

Э. И. Гитис, Г. А. Данилович и A. B. Торчинский

Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

В ЦИФРОВОЙ КОД

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в разомкнутых и замкнутых аналого-цифровых измерительных и автоматических системах.

Известен преобразователь напряжение-код следящего типа в комбинации с частотным преобразователем, в состав которого входят суммирующие усилители, частотный преобразователь и преобразователь код-напряжение (1).

Недостатком этого преобразователя является сравнительно низкое быстродействие.

Известен преобразователь напряжения в цифровой код с обратной связью следящего типа, содержащий суммирующие усилители, пороговые устроиства, реверсивный счетчик и пре- - образователь код-напряжение (2) .

Однако скорость работы реверсивного счетчика, определяющая быстродействие преобразо; вателя, выбирается из условия устойчивости всего преобразователя, а потому в сотни раз ниже достижимой в настоящее время скорости работы счетчиков, взятых в отдельности.

Цель изобретения заключается в повышении быстродействия преобразователя напряжения в цифровой код с обратной связью следящего типа. 25

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь напряжения в цифровой код, содержащий суммирующие усилители постоянного тока, входы которых соединены с шиной преобразуемого напряжения н выходом преобразователя код-напряжение, причем выход первого суммирующего усилителя постоянного тока через первое пороговое устройство соединен с первым входом первого элемента И, выход которого подключен ко входу сложения реверсивного счетчика, выход второго суммирующего усилителя постоянного тока через второе пороговое устройство соединен с первым входом второго элемента И, выход которого подключен ко входу вычитания реверсивного счетчика, вторые входы элементов И соединены с выходом генератора счетных импульсов, н выходы разрядов реверсивного счетчика подключены к входам преобразователя код-напряжение, дополнительно введены делитель частоты и генератор линеарнзуюшнх напряжений, пря мой выход которого соединен с входом первого суммирующего усилителя постоянного тока, ннверсный выход — с входоM второго суммирующего усилителя постоянного тока, а вход генератора линеаризующих напряжений подключен к выходу делителя частоты, вход которого соег03!!б у> З>3 у)ИСI! Vi<)CTК ны три pe3;li.;:Я ряб<.;гы: рассо<;13 СОВЯиие по,! Ож ит("il>HO и II0 ябсоЛ!ОТНОЙ Bt. j il+HHC ПРПВОСХОД!! " П(10Bfi Hgi B;()! младгпего разряда: р=образо!)f.f å»я; при:.-.том

НЯППЯжЕНИP C ВЬ ХОДЯ С>< !3!HP) ЮПЦ ГО HACH.. fHTC„<я 1 Бызы >3(т с p3(>c!T H! >я <1ие .!Op< iã<)ВОГO у(т-!

)ОЙства 3, I(TO„OP Оf f(pb!133<- T э. !(",)е!и И 5, и импу.1ьсь! Гсl<еряторя 7 пос i x i i» «)т 113 .В :-хйд

Глож(иия Р!Втчи!<3 8; каждый If)!f1 ;Iьс Бы:3ывает увеличе?!ие числа, пякоглеп! Ого в )с )cpi сиВИОм сч(. т -<и кс 8, Н3 с.< III!i?if) у!л)! ifilего 1)Язряда преобразователя, следствием чего явля >Т< я увеличение напряжения с в !хо.!а дскодипу?oi ще:с прсобраз< Вят(.1я 9 на величину 1;еса младшего разряда преобраз(патсля: ряссогlacOBÇH!IP отр-»IBT по BOB» x: -- »,! ) <щего разряда l;ip(0613330133TH„,f: ь это" сл, !30 ,пап<)я;кснне с Выходя с3 мxf Ifpvfol»c>ГО, сил итсл я

2 вызывает срабаты<вание порогового устройства 4, которое открывает элем131, E?»HoI!. fPHH0f () в csPTп!ение напр)1)кения с выхода преобразователя 9 па величину

Веса младшеГО рЯзрядЗ преобразователя; 50 абсолк<тная величина рассогласовани» меньше половины веса млад )его разряда преобразователя. Тогда пороговые устройства 3 и 4 не срабатывак)т, и элеме!Г)ы И 5 и 6 оставл lloT генератор 7 отключенным OT входов счетчика 8, число, накопленное в счетчике 8, а вместе с пим и напряжение с Вь<хода преобразователя код-напряжение 9 остаются неизменными; число, i!3копленное в реверсивном счс! ике 8, предст iBляет цифровой код напряжения подведещп)го ко входу 12 устройства. 60 динеH с Выходом ген(ря<ора сч:THbix импуль соь.

НЯ фи, 1 !юказяия структурная схем: предлагаемого преобразо< ятеля; I!;i фиг. 2 — — эп!оры !?3ïpë)Hpf HI? в разл«иных точках сх-мы.

П реобразо )атель Idfjp Hil(СPHllt -цифровой код включает В ссбя ДB3 л л),!иру!0<(«fx усили геля 1 и 2 постоянног< г;.) Я, JB» юро OBblx ),стройствя 3 и 4, дпа элемента И 5 и 6, генератор

7 счетных импульсов, рсверсивный счетчик 8, декодирук)щий преобразователь код-H»ffpH)KP. ние 9. делитель;)crOTbl 10 и генератор !1 линеяризую!цих напряжений с прямым и и!?Версным выходами, шины 2 преобразуемого пяпрягкения.

При p330!!É HI!<)ОбразОВятс.lь напi)Hxi(< ния н и ифроBOif к0.1 С Оорат?!О ., Гя)l)i><() С (11Г1(» Г< l!!l;3.

) 3< > .)т<, x.<лОВ 0 !1231 .< я т В< лi! ч а» и я с< (, <3—

C0j33HHH -, (C, :f !; !l-,:<)К(нГт!)О!! тв)!» il i и1 ?< спи" <)()ратной связи с B!>Iх(;"„»; !<го<):.:: 3«<» геля код-:,!3" и р яж <: н и < .,! ! я i! p i !(i i i i f i, p 0. ; ) (; < 1 и; );1,!.: b l i o ( р Я С С О ГЛ я Г О!3 , (<) О р )! f f П у 1 ., Л! М l i 1) у,, )!! j!! P усилител!? I и 2 ио тон»ног< :(,:,3.

Работу преобразователя при подключенных г>ыходах генератора линеаризующих напряжений 1,1 поясняют эпюры напряжений в различных .Гочка ; блок-схема преобразователя (эпюры не учитывают переходные процессы в узлах преобразователя) . При подключении выходов генератора линеаризующих напряжений, в отличие от рассмотренного случая работы при разомкнутых выходах, значительно уменьшен период повторения импульсов генератора 7 до величины, при которой еще нормально работает счетчик 8; остальные узлы преобразователя, работа которых рассмотрена в случае разомкнутых выходов генератора ll, предполагаются неизменными. Коэффициент деления делителя частоты 10 (целое положительное число, зна15 чительно превосходящее единицу) должен быть выбран таким, чтобы период повторения выходfbfx импульсов делителя частоты 10 не превосхохил Г, Выходные импульсы де

Форма выходных колебаний генератора 1! может быть различной, однако желательно обесf1(>

Осталыгое время периода положительно. Форма

О изображенных на эпюрах напряжений с выходов генератора 11 удобна для пояснения работы преобразователя, а их период взят равным

Рассмотрим основные режимы работы преобразователя.

Рассогласование положительно и по абсолютной величине превосходит половину веса младшего разряда преобразователя. При этом напряжение с выхода суммирующего усилителя 1 на некотором интервале времени превышает уровень срабатывания устройства 3 и остается меньше уровня срабатывания устройства

3 во все остальное время периода Т,. Пока напряжение с выхода суммирующего усилителя превосходит уровень срабатывания устройства 3, элемент И 5 оставляет открытым путь импульсам генератора 7 на вход сложения реверсивного счетчика 8; каждый импульс вызывает увеличение числа, накопленного в счетчике 8, ня единицу младшего разряда преобразователя, следствием чего является увеличение напряжения с выхода преобразователя на величину веса младшего разряда преобразователя. Отличие от работы преобразователя напряжение-цифровой код с обратной связью следящего типа здесь проявляется в том, что в зависимости от длительности интервала времени, на котором напряжение с выхода суммирующего усилителя 1 превышает уровень срабатывания порогового устройства 3 на вход сложения счетчика 8 могут проходить не только один, но и несколько импульсов генератора 7; количество импульсов, достигающих входа сложения счетчика 8 в каждом периоде, зависит

603116 как от величины рассогласования в этом периоде. так и от формы напряжения с прямого выхода генератора 11. На прилагаемых эпюрах напряжений в одной периоде проходит три счетных импульса, на что в преобразователе напряжение-цифровой код с обратной связью следящего типа потребуется три периода работы, что и доказывает повышение быстродействия предлагаемого преобразователя.

Рассогласование отрицательно и по абсолютной величине превосходит половину веса младшего разряда преобразователя; в этом случае напряжение с выхода суммирующего усилителя 2 на некотором интервале времени заходит за уровень срабатывания устройства 4 и не достигает уровня срабатывания устройства 4 во все остальное время периода Т,. Пока напряжение с выхода суммирующего усилителя постоянного тока 2 заходит за уровень срабатывания порогового устройства 4, элемент И 6 оставляет открытым путь импульсам генератора счетных импульсов 7 на вход вычитания реверсивного счетчика 8; каждый импульс вызывает уменьшение числа, накопленного в счетчике 8, на единицу младшего разряда преобразователя, следствием чего является уменьшение напряжения с выхода декодирующего преобразователя 9 на величину веса младшего разряда преобразователя. Отличие от работы преобразователя напряжение-цифровой код с обратной связью следящего типа здесь проявляет ся в том, что в зависимости от длительности интервала времени, на котором напряжение с выхода суммирующего усилителя 2 заходит за уровень срабатывания устройства 4, на вход вычитания счетчика 8 могут проходить не только один, но и несколько импульсов генератора счетных импульсов 7; количество импульсов, достигающих входа вычитания реверсивного счетчика 8 в каждом периоде, зависит как от величины рассогласования в этом периоде, так и от формы напряжения с инверсного выхода генератора 11. На прилагаемых эпюрах напряжений в одном периоде проходит три счетных импульса, на что в преобразователе напряжение-цифровой код с обратной связью следящего типа потребуется три пери< да работы, что также доказывает повышение быстродействия преобразователя.

Абсолютная величина рассогласования меньше половины веса младшего разряда преобразователя; при этом напряжения с выходов суммирующих усилителей 1 и 2 не заходят за уровни срабатывания пороговых устройств 3 и

4, элементы И 5 и 6 оставляют генератор счетных импульсов Отключенным от входов счетчика 8 в течение всего периода Т, накопленное в реверсивном счетчике 8 число, и вместе с ним и напряжение с выхода декодирующего преобразователя 9 остаются неизменными; число, накопленное в счетчике 8, г<редставляет код напряжения, подведенного ко входу усилителяля 2.

Форлула изобрстс-ния

Преобразователь напряжения в цифровой код, содержащий суммиру1ощие усилители постоянного тока, входы которых соединены с ши-ной преобразуемого напряжения и выходом преобразователя код-напряжение, приче< 1 выхоп первого суммирующего усилителя постоянного тока через первое пороговое устройство соединен с первым входом первого элемента И, выход которого подключен ко входу сложения реверсивного. счетчика, выход второго суммирующего усилителя постоянного тока через второе пороговое у стройство соеди11ен с первь(м Входом второго элемента И. выход которого подключен ко входу вы <итания реверсивного счетчика, вторые входы элементов И соединены с выходом генератора счетных импульсов, и выходы разрядов реверсиьного счетчика подключены к входам преобразователя код-напряжение, отличающийся тем, что, с целью увеличеЗО ния быстродействия преобразователя, в него введены делитель частоты и генератор линеаризующих напряжений, прямой выход которого соединен с входом первого суммирующего усилителя постоянного тока, инверсный выход— с входом второго суммирующего усилителя постоянного тока, а вход генератора линеаризу1Ощих напряжений подключен к выходу делителя частоты, вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов.

Источники информации, принятые Но внимание при экспертизе:

1. Шляндин В. М. цифровые измер цельныее преобразователи и приборь1, М, «Высшая школа», 1973, с. 269 — 271.

2. Преобразование информации в аналогоцифровых вычислительных устройствах и системах, под ред. Г. М. Петрова, М., «Машиностроение», 1973, с. 184 — 201.

603ll6 игг гг григ г ягг г

Редактор Н. Зайцева

Заказ t87655 сгНИИПИ Государственно о комитета Совета Министров СССР по делам изобрстеиий .и огкрьгтий

i I 3035. Москва, .Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 игюг ! hlA lu иа„и ибрай г игпи г игр

V „.ä

Ф "

Составитель Д. Голубович

Техред О. Луговая Корректор Н. Тупица

Тираж 086 Подписное