Преобразователь напряжения в циклический код

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

„,, 738144 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.01,76 (21) 2314752/18-21 с присоединением заявки ¹ (51) М. Кл. ,Н 03 К 13/02

Гнаударатвенный кнмнтет

СССР (23)Приоритетаа делам кзобретеннй н атхрытнй

Опубликовано 30 05 80 Бюллетень № 20 (53) УДК 681. .325(088.8) Дата опубликования описания 30.05.80 (72) А втор изобретения

И. К. Безродный

<7Б

J (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ЦИКЛИЧЕСКИЙ

КОД

Изобретение относится к технике презбразования аналоговых величин в пифро- вые и может быть использовано в качестве устройств связи источников аналоговой.информации с UBM.

Известен преобразователь напряжения

5 в.код (ПНК), выполняющий преобразование входного напряжения в циклический двоичный код, содержащий нуль-орган в каждом разряде. Уравновешивание преобразуемого напряжения опорными весовыми напряжениями осуществляется при помощи ряда последовательно включенных операционных суммирующих и инвертирующих усилителей, число которых равно

2 N,,где N — число разрядов преобразователя (1

Недостатком преобразователя является малое быстродействие, так как время преобразования в нем определяется временем йрохожденияя сигнала через 2 г( операционных усилителей с учетом времени затухания переходных пропессов в них с необходимой точностью.

Наиболее близким по технической сущности является преобразователь напряжения в циклический код, содержащий в каждом из последовательно соединенных разрядов первый еталонный источник, выход которого соединетт со входом нуль-орга на f2)

Однако и етот преобразователь не обеспечивает достаточного быстродействия.

Цель изобретения — повышение быстродействия преобразователя напряжения в код.

Поставленная пель достигается тем, что в преобразователь напряжения в пиклический код, содержащий в каждом из последовательно соединенных разрядов первый эталонный источнику ВыхОд которого соединен со входом нуль-органа, дополнительно введен преобразователь напряжения в ток и в каждый разряд — четыре повторителя тока и "вгброй еталонный источник, причем выходы первого и второго повторителей тока данного разряда соединены

738144

3 с входами второго и третьего повторите лей тока и выходом второго эталонного источника последующего разряда, выходы третьего и четвертого повторителей тока данного разряда соединены со входами пер5 вого и четвертого повторителей тока и вы.ходом первого эталонного источника последующего разряда, входы первого и чет вертого повторителей тока старшего раз ряда подключены к первому, а входы второго и третьего повторителей тока стар-. "шего разряда — к второму выходу преобразователя напряжения в ток, вход которого подключен к входной шине, выходы первого и второго повторителей тока 15 младшего разряда соединены с первой, а третьего и четвертого - с второй шинами питания.

На фиг. 1 предстаыена структурная

f электрическая схема устройства; на фиг.2- 20 пример конкретной реализации устройства, ПНК содержит преобразователь 1 входного напряжения в ток (ПНТ) с выходами положительного и отрицательного токов (направления токов указаны стрел- 25 ками). В каждом разряде ПНТ содержит два эталонных источника 2, 3, 4, 5, 6;

7 весовых токов положительного и отрицательного, повторители токов (положнтельных) 8,9,10,11р„., 12,13 и повто- 30 рители токов (отрицательных) 14, 15, 16, 17...,18,19. Величина весовых токов равна 1 /2„, где ll — номер разряда

ПНК, . начиная со старшего.

Входы нуль-органов 20,21,,22 соединены, соответственно, с выходами эталонных источников весовых токов 2, 4,..., 6 йли 3,5,..., 7. начение весоОтрицательного

-32 -16 -8, -4 вых токов эталонных источ—

Положительного +32 + 16 "+8 — +4 ников

+2 +1

Отрицательного

Раэностный ток на выхо+22,5 +6,5 -1,5 -2,5 +0,5 -0,5 дах эталонных источников

Положительйо-22,5 -6,5 + 1,5 + 2,5 -0,5 +0,5 го

1 - 0

Код на выходе нуль-ортанов- -" циклический код

Двоичный позиционный код

4 .Выходы нуль-органов являются выходными шинами ПНК.

Работа ПНК осуществляется следующим образом.

Входное напряжение U подаетс я на вход преобразователя 1, где оно преобразуется одновременно в пропорциональ-, ные положительный и отрицательный токи. В старшем разряде ПНК происходит сравнение (вычитание) входных токов и весовых токов противоположной полярности. Разностные токи старшего разряда, в зависимости от знака проходят через соответствующие повторители таким образом, чтобы в следующем разряде снова происходило их сравнение с. весовыми токами противоположной полярности. Разностные токи второго разряда через соответствующие повторители проходят для дальнейшего сравнения с весовыми токами третьего разряда и т.д. Выходы первого и второго повторителей тока младшего разряда соединены с первой, а третьего и четвертого — с второй шинами питания.

Значения каждого разряда определяются нуль-органами по знаку разностных токов (полярности напряжений) в суммирующих точках, т.е. на выходах эталонных источников весовых токов каждого разряда.

Результаты кодирования представлены в таблице, при кодировании напряжения

QsX =54,5 В, крутизне ПНТ равной - Ми цене младшего разряда 1 ма.

5 738144

Как видно иэ таблицы, на выходе нуль- терах транзисторов Т Т относительно

2 органов формируется циклический двоич- их соединенных баз, существует положиный код, соответствующий величине вход- тельное напряжение, равное по величийе ного напряжения. падению напряжения на открытом базоПереход к позиционному двоичному 5 вом переходе. .коду осуществляется при помощи зави-. На эмиттерах транзисторов Т Т

9 4--симостей относительно их соединенных баз при этом

К будет напряжение -U .

Q = Х „, К=г,,, Если 10„i (-,то на эмиттерах тран10 зисторов Т,Т и Т,, Т, относительно к 5аз существуют. напряжения, соютветста с Ъ М=а,4,Ь, 1=1 вен но — (3 и+О э0 э

При переходе значения тока I „черазряды Моэиционного двоич- рез значение равное на эмиттерах

К

НОГО Кода И транзисторов Т Т2 и Т Т относительно

Ъ,4 .Π— разряды циклического кода1 баз происходит скачкообразное измене g — номер разряда, причем разря- ние,напряжения от +U до — 0, или эб эБ ды пронумерованы слева на- наоборот, право от старшего разряда к Таким образом, по знаку напряжений младшему.. 20 на эмиттерах транзисторов относительно

Суммирование производится по модулю баэ, можно судить о знаке раэностных два. Если циклический код, как указано токов в суммирующих точках.t Для опрев таблице, равен 110010е то соответст- деления знака разностных токов (знака вуюший ему позиционный двОичный кОд ;напряжения Ц, ) установлен нуль-орган .равен 110i10, 25 выполненный в виде дифференциального

На фиг. 2 представлен один из воз- усилителя постоянного тока, один вход можных вариантов реализации схемы, на- которого соединей с суммирующей точкой, пример трехразрядного ПНК. На фиг 2 а второй с базами транзисторов Т, Т

Г приняты следующие обозначения: Нуль-орган усиливает напряжение в сумΠ— . входное преобразуемое напри- 30 мируюшей точке до величины достаточВ4

Э жение; ной для,срабатывания стандартного лоПНТ вЂ” преобразователь напряжения в .. Гического элемента. ток; Напряжения на выходах эталонных иск входные токи старшего раэря- точников положительного и отрицательнода преобразователя, пропорцио- gg г6 тока (в суммируюШих т4чках) в каждо нальные входному напряжениюе дом разряде изменяются совершенно сим— о - значения токов эталлонных ио-.. метрично, поэтому.в каждом разряде дос2й. точников, таточно установить один нуль-орган. т Т т т Г т - транзисторы и-р-и типа Если llgg(>) ф) (по модулю ), то раэ 4 0 Ч (повторители тока); 40 постные токи Протекают Через однонаправт Т T T T Т вЂ” транзисторы р-и-р типа пенные повторители тока, выполненные (повторители така); на основе транзисторов ТО, Т4, включенU — напряжения смешения, ных по схеме с обшей базой. при этом ц )>1g <>i 4$ Повторители тока, выполненные на транзисторах Т1, Тетри этом закрыты, E источники напряжения питания Если )I@ Д <(я.,то открываются транповторителей младшего раз-, эисторы Т4, Т а Т, Т закрываются;. ряда;:

Если пренебречь велйчиной токов, НΠ— нуль-органы. 50 ответвляюшихся в базе транзисторов

Работа ПНК осуществляется следую- - Т1 — Т4, то можно считать, что через дим образом. объединенный выход транзистооов Т, Т <

Положительный и отрицательный токи всегда протекает ток +) I@ --201,а через

+I и = Хв, вытекающие из выходов объединенный выход транзисторов Т Т

ПНТ, сравниваются, соответственно, с SS протекает ток - 1 „-у1. Эти токи ! опорными токами старшего разряда, ПНК постуйают на выход второго разряда пре

?о о, ?о

- — и + — Если I>Ä! ) 1 —. по модулк . бразователя, гле сравниваются с опооны-

2 2 ВА то в суммирующих точках, т.е. на амит ми токами — — - и ы

738144

Работа второго и последующих разрядов происходит совершенно аналогично работе первого разряда.

Однонаправленные повторители токов (т.е. повторители, которые пропускают ток только одного определенного знака), выполнение на транзисторах ТА Т„одновременно являются и автоматйческими (не требующими дополнительных устройств, управления) коммутаторами раэностных токов, причем коммутация происходит с автоматическим учетом знака разностных токов таким образом, чтобы в каждом разряда происходит сравнение токов противоположного знака. 15

Нуль-органы не принимают непосредственного участия в процессе кодирования„ а являются лишь индикаторами знакбв разностных токов в каждом разряде.

Таким образом, время преобразования щ в предлагаемом. ПНК определяется временем преобразования входного напряжения в ток и временем прохождения разностных токов .через N последовательно соединенных транзисторов, включенных по схеме с общей базой, где N — коли- . чество разрядов ПНК.

Так как время преобразования входного напряжения в ток соизмеримо с временем прохождения сигнала через один операционный усилитель, а время прохождения его через N повторителей тока, выполненных, например, на основе составного или одиночного транзистора, вклю-. ченного по схеме с общей базой, значи- 55 тельно {в десятки раз) меньше времени прохождения его через 2 Я операционных усилителей, то очевидно, что быстродействие предлагаемого ПНК на порядок выше чем у известного. 40 Ь!

Формула изобретения

Преобразователь напряжения в циклический код, содержащий в каждом из последовательно соединенных разрядов первый эталонный источник, выход которого соединен со входом нуль органа, о т л ичающ ийс я тем, что,с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введен преобразователь напряжения в ток и в каждый разряд- четыре повторителя тока и второй эталонный ис точник, причем выходы первого и второго повторителей тока данного разряда соединены с входами второго и третьего пов торителей тока и выходом второго эталонного источника последующего разряда

t выходы третьего и четвертого повторителей тока данного разряда соединены с входами первого и четвертого повторителей тока и выходом первого эталонного источника последующего разряда, входы первого и четвертого повторителей тока старшего разряда подключенык первому, а входы второго и третьего повторителе и тока старшего разряда — к второму выходу преобразователя напряжения в ток, вход которого подключен к. входной шине, выходы первого и второго повторителей тока младшего раз- ряда соединены с первой, а третьего и четвертого - с второй шинами питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ЕЫс Оазис Dewing и", М". 26, с. 71-73, 1968.

2. Авторское свидетельство по заявке № 1916094/21, кл. Н 03 К 13/02, 11.05.73 (прототип).