Преобразователь код-напряжение с широтноимпульсной модуляцией

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<>79О283 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл.з (22) Заявлено 051278 (2() 2691592/18 21 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 231280. Бюллетень ¹ 47

Дата опубликования описания 231280

Н 03 К 13/02

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 681. 325 (088. 8) (72) Авторы изобретения

A. А. Лотто, Д. A. Диденко и Г. Х. Михайлов (71) Заявитель (54) ПРЕОЕРАЗОВАТЕЛЪ КОД вЂ” НАПРЯЖЕНИЕ

С ШИРОТНΠ— ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для точного преобразования кода в постоянное напряжение, а также в качестве быстродействующего 5 масштабного преобразователя постоянного напряжения в прецизионных вольтметрах, калибраторах напряжения и аналого-цифровых вычислительных устройствах. fp

Преобразователи кода в напряжение на основе широтно-импульсной модуляции позволяют сравнительно просто реализовать высокую точность и поэтому нашли широкое применение в измерительной технике.

Однако, их воэможность и область применения ограничены низким быстродействием, обусловленным необходимостью усреднения непрерывной последо- 2р вательности широтно-модулированных импульсов за много периодов повторения, необходимое количество которых растет при увеличении точности.

Известен преобразователь кода в постоянное напряжение с промежуточным преобразованием кода в длительность широтно-модулированных импульсов, содержащий регистр, генератор импульсов, счетчик, схему совпадения 3Q кодов триггер и фильтр нижней частоты.

Увеличение быстродействия такого преобра зова теля получают путем увеличения частоты и уменьшения амплитуды широтно-модулированных импульсов за счет многоканальности, реализуемой введением в схему декодирующей резистивной сетки и группы переключателей с формирователями на п каналов, а также нескольких сдвиговых регистров или счетчиков с дешифраторами 11 ) .

Недостатком такого преобразователя является высокая сложность, которая практически пропорциональна количеству каналов (фаз), т.е. степени увеличения быстродействия.

Известен преобразователь код-напряжение с широтно-импульсной модуляцией, содержащий приемный регистр генератор импульсов, соединенный со счетчиком, элемент совпадения, ЦСфильтр, сигнальный вход которого через ключи подключен соответственно к общей шине и источнику опорного напряжения, и триггер, вход которого соединен, соответственно с выходом счетчика и элемента совпадения, подключенного соответствующими вхо790283 дами к выходам приемного регистра и счетчика

На обычно заземленные конденсаторы RC-фильтра в известном преобразователе подается близкое по величине среднему значению дополнительное напряжение, формируемое быстродействующим цифроаналоговым преобразовате лем. Благодаря этому при скачкообразном изменении преобразуемого ко"* да, конденсаторы фильтра перезаряжа- @ ются на сравнительно малую величину, равную разности напряжения дополнительного цифроаналогового преобразователя и среднего значения выходного напряжения фильтра, Это увеличивает быстродействие преобразователя тем больше, чем выше точность и стаби ьность цифроаналогового преобразователя, быстродействие которого должно быть при этом выше быстродействия преобразователя (2) . фЯ

Однако, цифроаналоговый преобразователь с такими высокими метрологическими характеристиками (высокая точность, стабильность, разрешающаяспособность и быстродействие) пред ставляет собой сложное устройство,ко, личество разрядов которого равно или больше количества разрядов собственно преобразователя код-напряжение, Более того, быстродействие такого преобразователя ограничено даже при использовании точного цифроанало- гоного преобразователя, поскольку при уменьшении напряжения на конденсаторах фильтра уменьшается крутизна экспоненты и следовательно унеЛичивается время переходного процесса. Так например, время ус в а.н овле.ния напряжения на конденсаторе с точностью

1,0% ранно 7t, а с точностью QQ

0,00013- — 14Ъ, где Т =RC. Отсюда следует, что повышение точности цифроаналогового преобра зова теля на три поряцка (0,1Ъ - 0,0001%) увеличивает быстродействие всего н два ра за. другим фактором, ограничиваЮщим быстродействие известного преобразователя, является наличие пульсаций напряжения на конденсаторах фильтра, величина которых значительно увеличивается по мере удаления конденса-, тора от выхода фильтра. Большой, уровень переменной составляющей на конденсаторах вообще исключает возможность использования точного цифроаналогового преобразователя для повышения быстродействия.

Кроме того, эффективность известного преобразователя увеличивается при уменьшении постоянной времени фильт- 4О ра =кС.Однако это увеличивает пульсации и уменьшает (при уменьшении R) точность из-за влияния конечного сопротивления переключателя н замкнутом состоянии. 65

Цель изобретения — повышение быстродействия преобразователя коднапряжения.

Поставленная цель достигатеся тем, что в преобразователь код-напряжение содержащий приемный регистр, генератор импульсов, ныход которого соединен со входом счетчика, элемент совпадения, RC-фильтр, сигнальный вход которого через первый и второй ключи подключен соответственно к общей шине и источнику опорного напря>кения, и первый триггер, входы которого со-

l единены соответственно с выходами " счетчика и элемента совпадения, к соответствующим входам которого под:лючены выходы разрядов приемного регистра и счетчика, введены блэк формирования модуля и знака приращений кода, цифровой компаратор, дна элемента И, биполярный источник тока, в торой TpHI"T ep первый вход которого соединен с установочными входами счетчика и приемного регистра и с шиной пуска, при этом входы цифрового компаратора соединены соответственно с кодовыми выходами счетчика и блока формирования приращений кода, а выход — со вторым входом нторого триггера и установочным входом блока формирования приращений кода, кодовые входы которого соединены с кодовыми входами и и выходами приемного регистра соответственно, а знаковый выход — с входом биполярного источника тока, подключенного выходом к конденсаторам RCфильтра через дополнительные ключи, управляющие входы которых соединены с выходом второго триггера и первым входом каждого элемента И, вторые входы которых подключены к соответствующим выходам первого триггера, а их выходы — к упранляющим входам первого и второго ключей соответственно.

Структурная электрическая схема преобразователя поясняется черте>ком.

Преобразователь код-напряжение содержит приемный регистр 1, на который поступает преобразуемый код, элемент совпадения 2, счетчик 3, соединенный с генератором импульсов

4, .первый и второй триггеры 5 и б, блок формирования приращений кода 7, цифровой компаратор 8, дна логических элемента И 9 и 10, биполярный источник тока 11, ключи 1 2, многозвенный

RC-фильтр 13, периодически подключаемый противофазно управляемыми ключами 14 и 15 к источнику опорного напряжения 16 и общей шине 17 преобразователя .соответственно и конденсаTGphl 1 8 .

Блок формирования приращений кода

7 определяет модуль и знак текущего приращения преобразуемого кода 4 N„.=

= М +, - М,, а биполярный источник тока 11 обеспечинает форсированный линейный заряд (при увеличении кода) 790283

ВНИИПИ Заказ 9073/65 Тираж 995 Подписное

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 ния, RC-фильтр, сигнальный вход которого через первый и второй ключи подключен, соответственно, к общей шине и источнику опорного напряжения, и первый триггер, входы которого соединены, соответственно,с выходами счетчика и элемента совпадения,к соответствующим входам которого подключены выходы разрядов приемного реги-, стра и счетчика, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения быстродействия, введены блок формирования модуля и знака приращения кода, цифровой компаратор, два элемента И, биполярный источник тока, дополнительные ключи и второй триггер, первый вход которого соединен с установочны- 15 ми входами счетчика и приемного регистра и с шиной пуска, при этом входы цифрового компаратора соединены, соответственно, с кодовыми выходами счетчика и блока формирования приращений кода,а выход — со вторым .входом: второго триггера и установочным входом блока формирования приращения кода, кодовые входы KoTopoI", соединены с кодовыми входами и выходами приемного регистра соответственно, а знаковый выход — с входом биполярного источника тока, подключенного выходом к конденсаторам RC-фильтра через дополнительные ключи, управляющие входы которых соединены с выходом второго триггера и первым входом каждого элемента И, вторые входы которых подключены к соответствующим выходам первого триггера, а их выходы — к управляющим входам первого и второго ключей соответственно.

Источники информации, приняте во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 423237, кл. Н 03 К 13/04,1972.

2. Научно-технический отчет

2610019042. Шифр "Введение — 1".

1973. Ч.1, с. 37-38, рис, 5.5 (прототип).