Преобразователь напряжение-код сконтролем

 

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскнк

Социвлистическик

Реслублик (щ822342!

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (5!)м. кл.з (22) Заявлено 2804,79 (21) 2759494/18-21

Н 03 К 13/00 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 681.325 (088.8) Опубликовано 150481 Бюллетень ¹ 14

Дата опубликования описания 150481 (72) Авторы изобретения

В.A. Окружнов и В.И. Уваров (71) Заявитель

Ф с

1 (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИŠ— КОД

С KOHTPOJIEN

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования напряжения в код.

Известен аналого-цифровой преобразоватедь (АЦП), содержащий распределитель синхроимпульсов, триггерный регистр,,преобразователь код— напряжение, блок сравнения, элемент задержки и логические элементы И, ИЛИ НЕ (1J .

Недостатками данного АЦП являются невозможность прогнозирования исправного состояния на цикл измере- ний, наличие потери информации об измерении, в процессе которого не . произошло уравновешивания, при наличии неисправности в схеме контроля пропуск недостоверных результатов.

Цель изобретения — повышение эффективности контроля AIJII.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь напряжение — код с контролем, содержащий регистр управления преобразователем код - напряжение, формирователь тактовых импульсов, преобразователь код — напряжение, элемент 2И, формирователь синхроимпульсон, дна элемента НЕ, нуль-орган, дна элемента

ЗИ, группу элементов ЗИ, при этом первые прямые и инверсные входы триггеров разрядов регистра управления преобразователем код — напряжение соединены с соответствующими выходами формирователя тактовых импульсов, а выходы — с соответствующими входами преобразователя код напряжение, выход которого соединен с первым входом нуль-органа, выход которого соединен с входом перного элемента НЕ и со вторыми прямыми входами триггеров каждого разряда регистра управления преобразователем код — напряжение, а выход первого элемента НŠ— co вторыми инверсными входами триггеров каждого разряда регистра управления преобразователем код — напряжение, каждый выход группы элементов ЗИ сдрдинен с соответствующими входами "установки в ноль" триггеров разрядов регистра управления преобразонателем код — напряжение, вторые входы — с шиной "запуск" и со вторым входом элемента 2И, гретьи входы — c входом формирователя синхроимпульсов- шиной "устанонки в ноль" и со вторыми входами первого и второго элементон ЗИ, первые входы которых соединены с шиной "разре822342 шение контроля", третий вход первого элемента ЗИ соединен с шиной "код управления", а третий вход второго элемента ЗИ вЂ” с выходом формирователя синхроимпульсов, элемент 2И, вы,ход которого соединен с входами синхронизации триггеров разрядов регистра управления преобразователя код— напряжение и формирователем тактовых импульсов, а первый вход - с выходом формирователя синхроимпульсов, дополнительно введены образцовый источник напряжения, аналоговый переключатель, регистр управления контролем, первые входы каждого разряда которого соединены.с одним из выходов формирователя тактовых импульсов, второй вход первого разряда — с выходом первого элемента

ЗИ, третьи входы каждого разряда— с выходом второго элемента ЗИ, четвертый вход первого разряда — с выходом второго элемента НЕ, а выход каждого разряда регистра управления контролем — с первыми входами группы элементов ЗИ; выход аналогового переключателя соединен со вторым входом руль-органа, первый вход — с "информационной" шиной, второй вход — с образцовым источником напряжения, а третий — c шиной

"адрес".

На фиг. 1 приведена структурная схема преобразователя, на фиг. 2 временные диаграммы первого цикла контроля АЦП; на фиг. 3 — диаграммы второго цикла, на фиг. 4 — диаграммы третьего и четвертого циклов.

В качестве примера выбран 4-разрядный АЦП.

Схема содержит регистр 1 управления преобразователем код-напряжение (РУПКН), первые инверсные и прямые входы каждого разряда которого соединены с соответствующими выходами формирователя 2 тактовых импульсов, а выходы — с соответствующими входами блоков управления разрядными ключами преобразователя 3 код — напряжение, выход которого соединен с первым входом нуль-органа 4, выход . последнего соединен с входом элемента НЕ 5 .и со вторыми прямыми входами триггера каждого разряда РУПКН 1, а выход элемента НЕ - co вторыми инверсными входами триггеров каждого разряда РУПКН 1, элемент 2И 6, выход которого соединен с входом синзронизации каждого разряда РУПКН

1 и со вторым входом формирователя 2 тактовых импульсов, а первый вход— с выходом формирователя 7 синхроимпульсов, регистр 8 управления контролем; первые входы каждого разряда которого соединены с одним из выходов формирователя 2 тактовых импульсов, третий вход первого разряда — с выходом элемента ЗИ 9., а четвертый вход первого разряда—

65 ное половине дискрета младшего раэряда контролируемого АЦП, на время цикла контроля через аналоговый переключатель 24 поступает на один из входов нуль-органа 4, при этом по переднему фронту сигнала, поступаюс выходом элемента НЕ 10, вход которого соединен с выходом элемента

ЗИ 9, .а вторые входы каждого разряда - с выходом элемента ЗИ 11, выходы каждого разряда регистра 8 управления контролем — соответственно с первым входами элементов И 12-15, кажцый выход которых соединен с соответствующими входами установки в ноль триггеров 16-19 регистра 1 управления преобразователем код — напряжение, вторые входы — с шиной 20

"запуск" и со вторым входом элемента 2И 6, третьи входы — с входом формирователя синхроимпульсов, шиной 21 "установки в ноль" и со вторыми входами элементов ЗИ, 9, 11, первые входы которых соединены с шиной 22 "разрешение контроля", третий вход элемента ЗИ 9 соединен с шиной 23 "код управления", а третий

20 вход элемента ЗИ 11 — с выходом формирователя синхроимпульсов, причем выход аналогового переключателя

24 соединен со входом нуль-органа, первый вход — с "информационной" шиной 25, второй вход — с образцовым источником 26 напряжения, а третий— с шиной .27 "адрес".

Преобразователь код — напряжение (АЦП) со встроенным устройством контроля работает в двух режимах: контроль работоспособности АЦП с помощью встроенного контроля; преобразование напряжения внешних абонентов в код

Контроль работоспособности АЦП ведется в циклическом режиме. Целью контроля в первом цикле является контроль работоспособности АЦП в фиксированной точке шкалы преобразования и общего функционирования анало40 говой и цифровой. части АЦП. B исходном состоянии АЦП обнулен импульсным сигналом с уровнем логического

"0", поступающим на него по шине 21

"установка в ноль"..

4 При постУплении íà АЦП импульсных сигналов с уровнем логической "1" по шине 27 "адрес" на третий вход аналогового переключателя 24, по шине 21 "установка в ноль" на вторые о входы элементов ЗИ, 9, 11, по шине

23."код управления" на третий вход элементов ЗИ 9, по шине 20 "запуск" на вторые входы схем ЗИ 12-15, второй вход элемента 2И 6 и на первый вход формирователя 2 тактовых импульсов, импульсного сигнала с уровнем логического "0" по шине 22 "разрешение контроля" на первые входы ..элементов ЗИ 9, 11, напряжение с выхода образцового источника 26, рав822342 щего по шине 21 "установка в ноль", на вход формирователя 7 синхроимпульсов, последний вырабатывает синхкоторого связан с блоком управления следующим за старшим "по весу" разрядом ПКН 3, третий тактовый импульс подается на входы третьего триггера 18, выход которого связан с блоком

5. управления следующим "по весу" разрядом ПКН 3, четвертый тактовый импульс подается на входы четвертого триггера 19, выход которого связан с блоком управления младшим "по весу" разрядом ПКН 3.

При поступлении на входы синхро,низации (входы C) триггеров 16-19 синхроимпульсов с выхода схемы 2И б тактовые импульсы по заднему фронту последних записываются в соответствующие триггеры 16-19 регистра 1 управления ПКН. На выходе каждого триггера 16-19 регистра 1 управления

ПКН формируются сигналы управления разрядными ключами ПКН 3, на выходе

55 нуль-органа 4 формируется двоичный код с уровнем логической "1" — 1111, 60

65 роимпульсы, которые поступают на первый вход элемента 2 И б и третий вход элемента ЗИ 11. Поскольку по . шине 22 "разрешение контроля" поступает уровень логического "0", на выходаХ элементов ЗИ 9, 11 также устанавливаются уровни логического

"0". Уровень логического "0" с выхода элемента 3 И 9 поступает на третий вход первого разряда регистра

8 управления контролем и вход элемента "HE" 10, на выходе которого вырабатывается сигнал с уровнем логической "1", поступающий на четвертый вход первого разряда регистра. 8 управления контролем, при этом уровень логического "0" с выхода схемы "ЗИ" 11 поступает на вторые входы каждого разряда регистра 8, на входах регистра 8 отсутствуют управляющие импульсные сигналы, и на его выходах устанавливаются уровни логической "1", которые поступают на первые входы соответствующих элементов И 12-15, на вторые и третьи входы которых поступают импульсные сигналы с уровнями логической

"1" по шинам 21 "установки в ноль" и 20 "запуск". На выходах элементов

И 12-15 формируются импульсные сигналы с уровнями логической "1" на время цикла преобразования, которые поступают на соответствующие входы (входы R) "установки в ноль" триггеров 16-19 регистра 1 управления преобразователем код — напряжение.

При поступлении на первый вход элемента 2И б синхроимпульсов, а на второй вход — импульсного сигнала с шины 20 "запуск " с уровнем логической "1" импульсы синхронизации поступают на входы синхронизации (входы С) каждого триггера 16-19 и второй вход формирователя тактовых импульсов.

Формирователь 2 тактовых импульсов по заднему фронту первого синхроимпульса и переднему фронту импульса, поступающего по шине 20 "запуск", начинает формировать одиночные тактовые импульсы, причем каждый последующий тактовый импульс сдвинут относительно предыдущего на один период следования синхроимпульсов.

Сформированные формирователем 2 так-.. товых импульсов одиночные тактовые импульсы поступают на первые прямые входы (входы Л, ) и инверсные входы (входы К ) триггеров 16-19 регистра 1 управления ПКН, причем первый тактовый импульс подается на входы первого триггера 16, выход которого связан блоком управления старшим "по весу" разрядом ПКН 3, второй тактовый импульс подается на входы второго триггера 17, выход

ПКН 3 формируется напряжение величиHoliñîîòâåòñòâóþùåé "весу" каждого разряда, которое поступает на вход нуль-органа 4, к другому входу которого подключено напряжение образцового источника 26, равное половине дискрета младшего разряда контролируемого АЦП..Ввиду того что напряжение на выходе ПКН 3 изменяется по двоичному закону, в каждом из тактов преобразования должно соблюдаться соотношение

"вых.пкн Оовр., так как Овыхмр.пкн

>О оБР. ю где О хр.пкн — выходное напряжение

ПКН 3 в такте преобразования младшего разряда, U — выходное напряжение образцового источника

26 напряжения.

Если АЦП исправен, то на выходе нуль-органа 4 формируется импульсным сигналом с уровнем логической "1", который поступает на вторые входы (входы 32) каждого из триггеров16-19 регистра 1 управления ПКН, а на вторые входы (входы К2) через схему НЕ 5 поступает импульсный сигнал с уровнем логического "0" и подтверждает предыдущее состояние триггера 16.

Аналогично происходит уравновешивание в остальных тактах кодирования.

Таким образом, после завершения преобразования в первом цикле контроля и при условии правильного функционирования блоков АЦП на выходе который поступает в ЦВМ. Если информация АЦП выдана правильно, то ЦВМ переходит к следующему циклу контроля.

После завершения первого цикла контроля АЦП приводится в исходное

822342

15

40

Формула изобретения

d0

65 состояние уровнем логического "0" по шине 21 "установки в ноль".

Целью следующих циклов контроля является выявление параметрических отказов элементов преобразователя.

Во втором цикле контроля работа

АЦП происходит точно так же, как и в первом. Дополнительно по шине

22 "разрешение контроля", подключенной к первым входам схем ЗИ 9 и 11 подается импульсный сигнал с уровнем логического "1", который разрешает прохождение двоичного последовательного четырезразрядного кода управления, поступающего по шине 23

"код управления", на третий вход схемы ЗИ 9, с выхода которой двоичный код управления в виде 1111 поступает на третий вход регистра 8, на второй вход которого одновременно подаются и синхроимпульсы с выхода схемы ЗИ 11. Двоичный кбд записывается в регистре 8, .и на каждом его выходе устанавливаются уровни логической "1", которые воздействуют на первые входы элементов И 12-15 и разрешают прохождение импульсных сигналов с уровнями логической "1" на соответствующие входы (входы R)

"установки в ноль" триггеров.

Процесс преобразования происходит точно так же, как и в первом цикле контроля. Если двоичный код

1111 записался в регистр 8 управления без искажений, то на выходе нуль-органа 4 формируется двоичный код 1111. В этом цикле проводится проверка функционирования оборудования встроенного контроля путем записи контрольного кода в регистр

8 управления контролем. ЦВМ сравнива:от код управления и информацию с выхода АЦП и при условии совпадения кодов ЦВМ переходит к следующему циклу контроля.

ЦВМ выдает по шине 23 "код управления" двоичный код 1110. При этом на выходе регистра 8, связанного с первым входом элемента И 12, формируется-импульсный сигнал с уровнем логического "0", вследствие чего на его выходе устанавливается им.пульсный сигнал с уровнем логического "0". Воздействуя на вход (вход

R) "установки в ноль" триггера 19, .этот сигнал устанавливает на его выходе уровень логического "0".

На выходе ПКН 3 и в четвертом такте устанавливается нулевое напряжение, если в тракте младшего разряда АЦП, нуль-органе 4, схеме

HE 5 имеет место неисправность или параметрический отказ и не выполняется соотношение

"выл, Пкн "оьр, где ц „„ Н „ — выходное напряжение пкн 3;

М авр. — выходное напряжение образцового источника.

Нуль-орган 4 и в четвертом такте кодирования формирует значение логической "1". При исправной работе в этом такте должен сформироваться логический "0".

Двоичный код 1111 или 1110 с выхода нуль-органа поступает в ЦВМ, где сравнивается с кодом управления

1110, поступающим по шине 23 "код управления". Если совпадение кодов нет, дальнейший контроль прекращается и происходит переключение на следующий АЦП. Если сравниваемые коды совпадают ЦВМ, переходит к следующему циклу контроля.

Дальнейший контроль прсобразователя происходится аналогично предыдущему циклу путем задания различных значений кода управления по шине 23, при этом объем контроля определяется программой, заложенной s ЦВМ.

При поступлении по шине 27"адрес" импульсного сигнала с уровнем логического "0" АЦП переходит в режим преобразования напряжения внешних абонентов в код. При этом аналоговый переключатель 24 отключает источник 26 образцового напряжения от входа нуль-органа 4 и подключает к нему "информационную" шину 25.

Одновременно необходимо по шине 22

",разрешение контрбля" подать сигналы с уровнем логического "0", который приводит регистр 8 управления контролем в исходное состояние.

Данное техническое решение позволяет осуществить проведение полной проверки АЦП перед серией измерений с целью замены неисправного преобразователя на исправный без потери информации при использовании системы по целевому назначению.

Преобразователь напряжение — код с контролем, содержащий регистр управления преобразователем код — напряжение, формирователь тактовых импульсов, преобразователь код - напряжение, элемент 2И, формирователь синхроимпульсов, два элемента НЕ, нуль-орган, два элемента ЗИ, группу элементов ЗИ, при этом первые прямые и инверсные входы триггеров разрядов регистра управления преобразователем код — напряжение соединены с соответствующими выходами формирователя тактовых импульсов, а выходы — с соответствующими входами преобразователя код — напряжение, выход которого соединен с первым входом нуль-органа, выход которого соединен с входом первого элемента

НЕ и со вторыми прямыми входами триггеров каждого разряда регистра. управления преобразователем код — напряжение, а выход первого элемента

822342

НŠ— co вторыми инверсными входами триггеров каждого разряда регистра управления преобразователем код напряжение, каждый выход группы элементов ЗИ соединен с соответствующими входами "установки в ноль" 5 триггеров разрядов регистра управления преобразователем код — напряжение, вторые входы †. с шиной "запуск" и со вторым входом элемента 2И, третьи входы — с входом формирователя синхроимпульсов, шиной "установки в ноль" и со вторыми входами первого и второго элементов ЗИ, парные входы которых соединены с шин.-.. разрешение контроля", третий вх д:.ер-. вого элемента ЗИ соединен с шиной

"код управления", а третий вход второго элемента ЗИ вЂ” с выходом формирователя синхроимпульсов, выход элемента 2И соединен с входами синхронизации триггеров радрядов регист-. 20 ра управления преОбразователя код— напряжение и формирователем тактовых импульсов, а первый вход — с выходом формирователя синхроимпульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности контроля, в преобразователь введены образцовый источник напряжения, аналоговый переключатель, регистр управления контролем, первые входы каждого разряда которого соединены с соответствующим выходом формирователя тактовых импульсов, второй вход первого разряда — с выходом первого элемента ЗИ, третьи входы каждого разряда — с выходом второго элемента ЗИ, четвертый вход первого разряда — с выходом второго элемента НЕ, а выход каждого разряда регистра управления контролем — с первыми.входами группы элементов ЗИ, выход аналогового переключателя соединен со вторым входом нуль-органа, первый вход — с "информационной" шиной, второй вход — с образцовым источником напряжения, а третий— с шиной "адрес".

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

P 358779, кл. H 03 К 13/17, 03..11.72 (прототип).

822342

Ы к22 х2/ йх/2

Юык/б

Фб1х/7

ku/// ббпр 6

kn3

&27

Ы5

Ыд к2/

Ь/хУ

Йа//

Ьхб и хЮ

kn/2-/5

An@

A/x/7 й/х Ю

Й/х/У

Йхд

Йа4

ФигЗ

822342

А/ /

Редактор М. Циткина

Заказ 1892/82 Тираж 988 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва; Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 юю йа/

ЙаЮ й(к5 йла Ю

Мд

Составитель A. Кузнецов

Техред М.Федорнак КорректорН. Вабинец