Аналого-дискретный преобразователь

 

пц677074

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.04.77 (21) 2477025/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.07.79. Бюллетень № 28 (45) Дата опубликования описания 30.07.79 (51) М. К .

Н ОЗК 3/29

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 681.325 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. А. Погрибной и М. П. Цырульник (71) Заявитель (54) АНАЛОГО-ДИСКРЕТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области импульсной и вычислительной техники, в частности аналого-дискретных преобразователей на многоустойчивых элементах для использования в системах автоматического контроля и распознавания образов.

Известен оптронный многоустойчивый элемент (ОМУЭ), содержащий избирательный усилитель, фазовый детектор, фильтр нижних частот, оптрон и преобразователь 10 сопротивления в фазу, соединенные последовательно, Эта схема позволяет получать дискретные уровни выходного постоянного напряжения, дискретную фазу выходной импульсной последовательности и дискретные уровни яркости свечения источника света оптрона в зависимости от управляющей величины (1).

Недостатком его является сравнительно низкое быстродействие.

Известен оптронный аналого-дискретный преобразователь, содержащий оптронный многоустойчивый элемент, делитель частоты и логические схемы ЗАПРЕТ, ИЛИ, И (2). Коэффициент деления т делителя частоты зависит от быстродействия оптронного многоустойчивого элемента и соответствует количеству тактов, необходимому для установления оптронного многоустойчивого элемента в новом устойчивом состоянии.

Известное устройство имеет тот недостаток, что преобразование .входной величины происходит за 3 — 5 периодов опорной частоты f, что заметно ограничивает ее быстродействие.

Цель изобретения заключается в повышении быстродействия. Эта цель достигается тем, что в аналого-дискретный преобразователь, содержащий элемент ИЛИ и оптронный многоустойчивый элемент, состоящий из последовательно соединенных пикового детектора, разрядного устройства, согласующего усилителя, оптрона, преобразователя сопротивление — напряжение, порогового устройства, триггера, вход установки в нуль которого соединен с клеммой источника опорного прямоугольного напряжения, а клемма источника опорного пилообразного напряжения соединена с одним из входов порогового устройства и сигнальным входом пикового детектора, выход триггера соединен с одним из входов элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом детектора, введены компаратор, дополнительный триггер и элемент ЗАПРЕТ, причем клемма источника входного сигнала соединена с одним из входов компаратора, второй вход компаратора соединен с клеммой источником опорного пилообразного напряжения, выход компаратора соединен

677074 с входом установки в единицу дополнительного триггера, выход которого соединен с сигнальным входом элемента ЗАПРЕТ, второй вход которого соединен с клеммой источника сигнала на запоминание, выход элемента ЗАПРЕТ подключен к второму входу элемента ИЛИ, а вход установки в нуль дополнительного триггера соединен с клеммой источника опорного прямоугольного напряжения.

На фиг. 1 изображена структурная схема оптронного аналого-дискретного преобразователя; на фиг. 2 и 3 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Оптронный аналого-дискретный преобразователь включает в себя оптронный многоустойчивый элемент 1, элемент ИЛИ 2, компаратор 3, дополнительный триггер 4, элемент ЗАПРЕТ 5. Блок элемента 1 в свою очередь состоит из пикового детектора б, линейного разрядного устройства 7, согласующего усилителя мощности 8, оптрона 9, линейного преобразователя сопротивление — напряжение 10, порогового устройства

11, триггера 12, клеммы 13 источника опорного прямоугольного напряжения, клеммы

14 источника опорного пилообразного напряжения, клеммы 15 источника входного сигнала, клеммы 16 источника сигнала на запоминание, выхода 17 преобразователя.

Опорное пилообразное напряжение подается на один из входов порогового устройства 11, компаратора 3 и сигнальный вход пикового детектора б. На второй вход порогового устройства 11 подается напряжение обратной связи с выхода линейного преобразователя 10. Выход порогового устройства соединен с входом установки в единицу триггера 12, на вход установки в нуль которого подается опорное прямоугольное напряжение частоты с клеммы 13. Выход триггера 12 соединен с одним из входов элемента ИЛИ 2, второй вход которой соединен с выходом элемента ЗАПРЕТ 5. Выход элемента ИЛИ 2 соединен с управляющим входом пикового детектора 6. Выход пикового детектора 6 соединен через разрядное устройство 7 с согласующим усилителем 8.

Выход усилителя 8 соединен со входом преобразователя сопротивление †напряжен

10. Входное напряжение U,x поступает на первый вход компаратора 3, выход которого соединен со входом установки в единицу триггера 4. На вход установки в нуль триггера 4 подается опорное прямоугольное напряжение частоты с клеммы 13. Выход блока 4 соединен с сигнальным входом элемента ЗАПРЕТ 5, на запрещающий вход которого подается команда на запоминание с клеммы 16 в виде уровня постоянного напряжения.

Оптронный аналого-дискретный преобразователь работает следующим образом.

Величина входного сигнала У„с клеммы

15 не превышает единицы дискретности уст5

1О

ЗО

35 ао

65 ройства. При этом устройство находится в нулевом устойчивом состоянии, которое характеризуется дискретными значениями выходного напряжения U»„, силы света

Ф„„источника света оптрона и фазы живых выходной импульсной последовательности.

Для перехода многоустойчивого элемента в более высокое устойчивое состояние на вход устройства необходимо подать соответствующую величину входного напряжения U,, (фиг. 2). На компараторе 3 происходит сравнение опорного пилообразного напряжения с величиной входного напряжения U».

В момент сравнения на выходе компаратора 3 генерируется импульс U3, который перебрасывает триггер 4 в единичное состояние, Последний будет находиться в этом состоянии до момента прихода ближайшего импульса опорного прямоугольного напряжения, который перебрасывает триггер 4 в нулевое состояние, в результате чего формируются импульсы U4 (фиг. 2).

Отсутствие команды на запоминание импульс U4 через элементы 5 и 2 поступает на управляющий вход детектора 6. В этом случае ключ детектора 6 замкнется. Напряжение на конденсаторе U, (фиг. 2) пикового детектора увеличится при этом до величины пилообразного напряжения, соответствующей моменту времени 1д . Это напряжение, пройдя через усилитель 8, вызовет изменение свечения источника света оптрона, а тем самым величины напряжения обратной связи U«на выходе преобразователя 10.

В результате этого изменится момент равенства величин напряжения U o и опорного напряжения частоты f, определяемый с помощью устройства 11, и, как следствие, на выходе триггера 12 сформируется импульсное напряжение U», соответствующее новому устойчивому состоянию. Напряжение

Un, пройдя через элемент 2, поступает на управляющий вход пикового детектора 6, поддерживая тем самым устойчивое состояние устройства.

Подобным образом устройство переходит с К-того состояния в любое более высокое состояние, вплоть до последнего, и-го (на фиг. 2 показан переход устройства с 1-ro в и-ое состояние).

Рассмотрим работу устройства при переходе с более высокого устойчивого состояния на более низкое (фиг. 3).

Как и в предыдущем случае, управление зарядом конденсатора С пикового детектора 6, начиная с момента времени 1 после уменьшения входного сигнала, осуществится с помощью напряжения U4, сформированного на выходе триггера 4. Напряжение U4, пройдя элементы 2 и 5 (при отсутствии команды на запоминание), замкнет ключ пикового детектора 6 в момент времени 4, соответствующий новому устойчивому состоянию устройства, в результат чего, под

677074 воздействием пилообразного напряжения, изменится величина напряжения на конденсаторе С блока 6 и, в результате, напряжение обратной связи U o.

При этом сформируется напряжение U

Напряжение U<, проходя через элемент 2 на управляющий вход блока 6, поддерживает новое устойчивое состояние устройства.

Для обеспечения работы в режиме запоминания на запрещающий вход элемента 5 подается команда «ЗАПОМИНАНИЕ» в виде соответствующего уровня постоянного напряжения.

При подаче этой команды устройство будет находиться в устойчивом состоянии, имевшем место перед поступлением этой команды, на всем протяжении ее существования независимо от величины входного электрического сигнала U„„â этом случае переход устройства в другое устойчивое состояние будет возможен лишь при наличии внешнего воздействия на величину светового потока оптрона. При отсутствии команды запоминания устройство будет производить следящее преобразование входного аналогового напряжения U,, в дискретные значения выходного постоянного напряжения, сдвига фаз и силы света.

Таким образом, аналого-дискретный преобразователь позволяет выполнять следящее преобразование входной электрической аналоговой величины постоянного напряжения в дискретные значения выходного напряжения, сдвига фазы, силы света, причем преобразование входной величины происходит за время, не превышающее один период опорной частоты, что значительно (в 3—

5 раз) превышает быстродействие известных устройств на многоустойчивых элементах.

Формула изобретения

Аналого-дискретный преобразователь, содержащий элемент ИЛИ и оптронный мно5 гоустойчивый элемент, состоящий из последовательно соединенных пикового детектора, разрядного устройства, согласующего усилителя, оптрона, преобразователя сопротивление — напряжение, порогового устрой10 ства, триггера, вход установки, в нуль которого соединен с клеммой источника опорного прямоугольного напряжения, а клемма источника опорного пилообразного напряжения соединена с одним из входов по15 рогового устройства и сигнальным входом пикового детектора, выход триггера соединен с одним из входов элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом детектора, отличающийся тем, 2р что, с целью повышения быстродействия, в него введены компаратор, дополнительный триггер и элемент ЗАПРЕТ, причем клемма источника входного сигнала соединена с одним из входов компаратора, второй вход компаратора соединен с клеммой источника опорного пилообразного напряжения, выход компаратора соединен с входом установки в единицу дополнительного триггера, выход которого соединен с сигнальным входом элемента ЗАПРЕТ, второй вход которого соединен с клеммой источника сигнала на запоминание, выход элемента ЗАПРЕТ подключен к второму входу элемента ИЛИ, а вход установки в нуль дополнительного триггера соединен с клеммой источника опорного прямоугольного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

4p № 422079, кл. Н ОЗК 3/29, 30,12.64.

2. Заявка № 2066025/21, 08.10.74, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.

677074

+ng о

Vt (Пцг. 3

Составитель Д. Голубович

Редактор Е. Караулова Корректор И, Позняковская

Заказ 1690/8 Изд, № 454 Тираж 1060 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2