Преобразователь напряжения в код

 

ОПИСДНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()!) 605315

Соип Советских

Социалистйческих

Республик

1 г ! т (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.12.74 (21) 2086187/18-21 с присоединением заявки № (51) М. Кл. Н ОЗК 13/20 (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.04.78. Бюллетень ¹ 16 (53) УДК 681.325(088.8) (45) Дата опубликования описания 21.04.78

Государственный камкте T

Совета Министров СССР по делам изебретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

С. А. Скороход и А. И. Петров (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В KOgl, Изобретение относится к области автоматических систем управления и может быть использовано в устройствах для преобразования информации аналого-цифровых вычислительных комплексов.

Известны преобразователи напряжения в код, содержащие элемент сравнения, на первый вход которого поступает преобразуемый сигнал, генератор пилообразного напряжения, подключенный к второму входу элемента сравнения, выход которого соединен с блоком формирования импульса сравнения, выход послед-. него подключен к запрещающему входу триггера временного интервала, а разрешающий вход триггера — к клемме «Пуск» и к второму входу генератора пилообразного напряжения. К третьему входу упомянутого триггера подключен генератор импульсов, а к выходу— счетчик, выход которого является кодовым выходом преобразователя (1). Такие преобразователи обладают недостаточной статистической точностью, обусловленной шумами датчиков входных сигналов и приборными шумами преобразователя.

Наиболее близким к изобретению является преобразователь, реализующий метод цифрового интегрирования и содержащий элемент сравнения, один из входов которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, а выход — с входом блока формирования импульса сравнения. K одному из выходов этого блока подключен первый вход генератора пилообразного напряжения, а к другому его выходу — счетчик импульсов сравнения, выход которого присоединен к запрещающему входу триггера временного интервала. Разрешающий вход триггера связан с клеммой

«Пуск» и с вторым входом генератора пилообразного напряжения; к третьему входу триггера временного интервала подключен генератор импульсов, а к его выходу — счетчик, максимальное число ячеек которого соответствует количеству разрядов выходного кода и разрядов усреднения (2). Однако такой преобразо15 ватель характеризуется значительным временем, затрачиваемым на преобразование одного значения выходного кода. Так как скорость изменения входного сигнала может превышать несколько сотен вольт в секунду, преобразова20 ние сигнала происходит с динамическими ошибками, величина которых может превысить тот полезньш эффект, который дает применение такого преобразователя.

Целью изобретения является повышение

25 точности преобразования напряжения в код за счет автоматической компенсации динамических и статистических погрешностей. Поставленная цечь достигается тем, что в преобразователь введены формирователь входного

30 сигнала и анализатор ошибки, причем форми605315 рователь входного сигнала содержит блок дифференцирования, выход которого соединен с первым входом усилителя с переменным коэффициентом передачи. Выход усилителя через первый фазочувствительный выпрямитель подключен к первому входу сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго фазочувствительного выпрямителя. Вход последнего соединен с входом блока дифференцирования и шиной входного сигнала, а выход сумматора — с вторым входом элемента сравнения и входом анализатора ошибк I, содержащего усилитель, первый вход которого соединен с выходом сумматора, второй вход— с выходом интегратора, а выход — со входом интегратора и детектора. Выход детектора через сглаживающий фильтр связан со вторым входом усилителя с переменным коэффициентом передачи и вторым входом счетчика импульсов сравнения.

Влок-схема предлагаемого преобразователя приведена на чертеже.

Формирователь 1 входного сигнала содержит блок 2 дифференцирования, усилитель 3 с переменным коэффициентом передачи, первый фазочувствительный выпрямитель 4, сумматор 5 и второй фазочувствительный выпрямитель 6. Анализатор ? ошибки состоит из усилителя 8, интегратора 9, детектора 10 и сглаживающего фильтра 11. Кроме того, в состав преобразователя входят элемент 12 сравнения, счетчик 13 импульсов сравнения, генератор 14 пилообразного напряжения, блок 15 формирования импульсов сравнения, триггер

16 временного интервала, генератор 17 импульсов и счетчик 18. Вход блока 2 соединен со входом фазочувствительного выпрямителя

6 и шиной 19 входного сигнала, а выход — с первым входом усилителя 3, второй вход которого связан с выходом фильтра 11 и вторым входом счетчика 13, а выход через фазочувствительный выпрямитель 4 — с первым входом сумматора 5. Второй вход сумматора 5 соединен с выходом фазочувствительного выпрямителя 6, а выход подключен к второму входу элемента 12 и первому входу усилителя 8, второй вход которого соединен с выходом интегратора 9, а выход — с входом интегратора 9 и детектора 10.

Выход детектора 10 соединен со входом сглаживающего фильтра 11. Первый вход элемента 12 связан с выходом генератора 14, первый вход которого подключен к первому выходу блока 15, а второй вход — к второму входу триггера 16 и клемме 20 «Пуск». Выход элемента 12 соединен со входом блока 15, второй выход которого соединен с первым входом счетчика 13, а выход последнего подключен к первому входу триггера 16, третий вход которого соединен с выходом генератора 17, а выход — со входом счетчика 18.

Модулированный сигнал переменного тока поступает на входы блока 2 и фазочувствительного выпрямителя 6. На выходе блока 2 появляется напряжение, пропорционально"

ЗО

5ä

ü 5 скорости изменения входного сигнала, которое поступает на усилитель 3. Модулированное напряжение переменного тока с усилителя 3 подается на фазочувствительный выпрямитель 4, ФазочуHcTBHTcëüíûå выпрямители 4 и

6 выделяют огибающую переменного тока, которая поступает IIa входы сумматора 5. На выходе сумматора получается сумма двух сигналов, искаженная шумами, поступающими от датчика входного сигнала и фазочувствительных выпрямителей, и шумами, возникающими при дифференцировании входно-о сигнала.

Сигнал с выхода сумматора 5 поступает на второй вход элемента 12, на первый вход коTopoI о подается пилообраз110е IIHIIpHIKQHIRL QT генератора 14. По гактовой команде «Пуск» одновременHO II CI IIIOTCII TCIIC1I TO1I 14 H триггер 16. Триггер 16 устанавливается в положение, при котором в счетчик 18 начинают поступать импульсы пз генератора 17. В момент сравнения мгновенного значения напряжения на входе элемента 12 с напряжением, вырабатываемым гснсратором 14, на выходе блока 15 формируется импульс, который поступает на счетчик 13. Одновременно блок 15 производит запуск генератора 14. Процесс сравнения и выработка импульса сравне. ия повторяется многократно. Счетчик 13 производит подсчет заданного количества импульсов сравнения например, десять) и последним импульсом переводит триггер 16 в положение, при котором прекращается заполнение счетчика 18 импульсами от генератора 14. С выхода счетчика 18 cнимается двоичный код, пропорциональный входному сигналу. Затем преобразование начинается вновь подачей команды «Пуск». Параметры устройства выбираются таким образом, чтобы запаздывание, возникающее в результате преобразования, компенсировалось дополнительным значением входного сигнала, пропорционального производной. Такими параметрами являются количество рaçðÿäoB счетчика 13 и коэффициент передачи усилителя 3.

Если интенсивность ошибок во входном сигнале заранее неизвестна или случайным образом меняется в широких пределах, то преобразователь работает следующим образом.

С выхода сумматора 5 сигнал поступает на вход следящей системы, состоящей из усилителя 8 и интегр"ò"îðà 9 с жесткой обратной связью. Параметры следящей системы выбираются так, чтобы она имела широкую полосу пропускания при достаточном запасе устойчивости. Сигнал на выходе усилителя 8 представляет собой флуктуирующую составля:ощую ошибки входного сигнала, который детектируется в детекторе 10 и поступает далее на сглаживающий фильтр 11. Сигнал с выхода фильтра 11 управляет счетчиком 13 таким образом, что при увеличении интенсивности флуктуационной составляющей ошибки входного сигнала увеличивается количество подсчитываемых импульсов, т. е. сигнал усредня605315 ется на большем временном интервале. Чтобы при этом не увеличилась динамическая ошибка, сигнал с выхода фильтра 11 подается на усилитель 3 с переменным коэффициентом передачи и воздействует на него так, что коэффициент передачи при производной o;" входного сигнала возрастает.

Таким образом, преобразователь обеспечивает одновременную автоматическую компенсацию динамических и статистических ошибок и тем самым значительное повышение точности преобразования напряжения в код по сравнению с известными преобразователями.

Формула изобретения

Преобразователь напряжения в код, содержащий элемент сравнения, первый вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, а выход — с входом блока формирования импульсов сравнения, первый выход которого подключен к первому входу генератора пилообразного напряжения, а второй выход соединен с первым входом счетчика импульсов сравнения, выход которого подключен к первому входу триггера временного интервала, второй вход которого соединен с клеммой «Пуск» и со вторым входом генератора пилообразного напряжения, третий вход подключен к выходу генератора импульсов, а выход соединен со входом счетчика, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразования напряжения в код за счет автоматической компенсации динамических и статистических погрешностей, в него дополнительно введены формирователь входного сигнала и анализатор ошибки, причем формирователь входного сигнала содержит олок дифференцирования, вы;од которого соедин".í с первым входом усилителя с переменным коэффициентом передачи, выход которого через первый фазочувствительный выпрямитель подключен к первому входу сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго фазочувствительного выпрямителя, вход которого соединен с входом блока дифференцирования и шиной входного сигнала, выход сумматора соединен с вxoäoì элемента сравнения и входом анализатора ошибки, содержащего усилитель, первьш вход которого соединен с выходом сумматора, второй вход — с выходом интегратора, а выход сое20 динен со входом интегратора п детектора, выход которого через сглаживающий фильтр соединен со вторым входом усиЛителя с переменным коэффициеигом передачи и вторым входом счетчика импульсов сравнения.

25 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заволокин Л. 1 . Последовательные преобразователи непрерывных величин в числовые эквиваленты. Госэнергопздат, М., 1962, с. 37—

30 48.

2. Патент СШЛ М 3051939, кл, 340 — 347, 1962.

605315

Составитель И, Стом

Тсхрсд А. Камышникова

Корректоры: Л, Котова н О. Тюрина

Редактор А. Громов

Подписное

Тппографг., пр. Сапунова, 2

Заказ 592/18 Изд. М 412 Тираж 1087

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская паб., д. 4 5