Способ преобразования напряжения в код

 

ОП ИСАНИЕ

И 306РЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ >875619

Сюк з Советских

Социалистических

Республик (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 11,92.80.(21) 2878981/18-21 (5l)M. Кл.

Н 03 К 13/17 с присоединением заявки ¹

Гееударстнанний кеиитет

СССР па Аннам нзаеретеннй и открытий (23) Приоритет (53) УДК 681 (088.8) Опубликовано23.10.81. Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 25.10.81 р " (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

В КОД ний g2).

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в информационно - изме-: рительных системах.

Известны способы преобразования напряжения в код с промежуточным пре .образованием ттапряжения во временной интервал или частоту импульсов и последуюшим кодированием последних (1 ).

Недостатками этих способов являют- .. то ся малая точность из-эа отличия функции вспомагательного преобразования .от номинальной, сложйость технической реа-. лизации. т5

Наиболее близким к предлагаемому по технической сушности и достигаемому эффекту является способ преобразоsaws напряжения в код, заключающий» ся в формировании несколысих различных по значению эталонных напряжений и уравновешивании преобразуемого напряжения . суммой укаэанных эталонных напрятке

Недостаток этого способа - малая точность, определяемая величиной наименьшего по значению формируемого эталонного напряжения. Уменьшение же последнего ограничивается конструктив ными сложностями реализации

Цель изобретения - повышение точности преобразования.

Бель достигается тем, что согласно способу преобразования, напряжения в код, заключаюшемуся в формировании различных по значению эталонных напря жвний и уравновешивании преобраэуемо го напряжения суммой указанных эталонных напряжений, увеличивают преобразуемое напряжение и набранную сумму. эталонных напряжений в целое число раз, уравновешивают полученные напря» жвния, суммируя с меньшим иэ них целое М число наименьших по значению эталонных напряжений, и .уменьшают по лученное тй число наименьших эталонных напряжений в И раз.

875619

Уравновешивание при этом производится с более высокой точностью, которая может быль повышена в наихудшем случае во столько раз, во сколько раз увеличены преобразуемое напряжение и 5 сумма эталонных напряжений и определяется только точностью сравнения уравиовешиваемых напряжений. Суммарное повышение точности преобразования при этом складывается из повышения точности, получаемого при более точном уравновешивании напряжений и повышения точности, получаемого благодаря увеличению входного сигнала и находится,в. квадратичной зависимости от увеличения входного сигнала. Так, например, для повышения точности в, 100 раз,. необходимо в худшем случае увеличить входной сигнал в 10 раз., На фиг. 1 приведена диаграмма напряжений, иллюстрирующая способ; на фиг. 2структурная схема устройства, реалиэующего способ.

Сущность способа состоит в следующем, 25

Уравновешивание входной величины начинается со сформированного эталона максимальной величины. В случае, когда . эталон болыпе входной величины, то в старшем разряде выходного кода ставитс используемых эталонов.

По окончании этих операций получают значения старших разрядов выходного кода, При этом сумма соответствующих эталонов равна уравновешивания заканчивается, когда разность напряженийИЦ ийОП, фт0в случти чае, когда()П <Ц(станет меньше некоторого порогового напряжения IJ При этом получаем равенство где И - коэффициент увеличения входного напряжения и суммы эталонных напряжений;

Ь «количество добавляемых при уравновешивании минимальных эталонных напряжений;

0g- пороговое напряжение, определяемое точность преобразования.

Тогда

X ПКИ И 9Т.И .n

Физически неизбежность такого приближения напряжений И О и U = И О

С RICH + уу Q „объясняется следующим.

При осуществлении основного цикла преобразования возникает погрешность квантования, т. е. в общем случае

40 И Х ++ Эт и+ОИ И "г кН

Однако это не меняет сути, так как в любом случае

"р "эт.и °

Если Ц и 0 1 „увеличить в два раза, то разность между увеличенными напряминиями тоже увеличится в два раза, причем где А - коэффициент, принимающий значения "0" или 1, в зависимости от результата сравнения данного эталона.

Полученную сумму эталонных напряжений О„,о,и входное напряжениеО увеличивают в одно и то же целое И число раз и уравновешивают полученные при этом напряжения, суммируя с меньшим из них целое И число наименьших по зна чеиию эталонных напряжений. Процесс

20р <20эт,„

Отсюда, если имеются напряжения

C ÏÊH "ЭТ.> > "Ч= 4И И= . И Ц„„» Ц< умножить на 2, то разность равна

"3 "С "ПКН Эт.И+ "X "m..È> и путем добавления к Uc напряжения 0>>> можно добиться того, что (Jс станет боль50

55 я 0 и дальше производится уравновешивание входной величины следующим по В данном случае Up положительно, т. е. значению эталоном, Если эталон равен 0 70„,а Однако, в принципе, возможно, или меньше входной величины, то в стар- что 0р отрицательно, т. е. Uy Опкн. В шем разряде выходного кода ставится этом случае необходимо суммирование

" и дальше производится вновеши- З5 наименьших по значению эталонных напрявание входной величины суммой первого жений Эт. производить с Увеличенным и следующего по величине эталонов. Ана- zanpmceeaee Q<. Тогда при Уравновешилогичные операции производятся для всех ванин напряжений получим

5 8756 ше Uy 3 максимальное количество И определяется из условия ()ЭТ l1

И 1 х =Ю1

U Э1;И где ЯИЬ- целая часть отношения

Ои ..

Это вытекает из теории чисел. Очевидно также, что 1И всегда меньше И.

1О

Устройство для реализации предлагаемого способа содержит тактовый генератор

1, сдвигающий регистр 2, преобразователь код - напряжение (ПКН ) 3, триггеры 4, элементы И 5-7, элементы сравнения

8-10 напряжений, счетчики 11 и 12, умножители напряжений 13-15, сумматор напряжений 16, шину запуска 17, вход ную шину 18, арифметическое устройст во 19..

Устройство работает следующим образом.

При поступлении импульса запуска на .шину запуска 17, триггер 4 старшего разряда устанавливается в единичное состояние, а все остальные триггеры - в ну-.

25 левое состояние. Одновременно импульс запуска поступает на сдвигающий регистр

2, записывая единицу в его старший разряд

В первом такте работы преобразователяЗ0 элемент сравнения 8 напряжений сравнивает входное напряжение О„, поступающее на входную шину 18, с выходным напря жением ПКН 3U>>< сбответствуюшим стар шему разряду преобразователя. 35 сли QÝT (3Х о элемент сравнения

8 вырабатывает импульс, который, прой дя через элемент и 5, открытый по второму входу потенциалом с регистра 2, возвращает триггер 4 в исхОдное (нуле- 40 вое) состояние. При поступлении следующего тактового импульса происходит сдвиг содержимого регистра 2 и установка в единичное состояние триггера 4 следующего разряда, в резлуьтате чего на эле- 45 мент сравнения 8 напряжений поступает с ПКН 3 напряжение Ll .

При Ц <Ц< триггер 4 не возвращается

9Т:1 в исходное состояние, и в следующем такте работы на элемент сравнения 8, посту- 5о пает суммарное напряжение U <+ О т g

Таким образом, после сдвига регистром

2 записанной единицы в младший (нулевой) разряд на выходе ПКН 3 вырабаты вается напряжение Ur „„ðàâío и

"пкН= K A„U,T. "õ

1=1

19 6 где A — коэффициент, принимающий зна чения 0 или 1 (в зависимости от состояния триггеров 4).

При этом получают значения старших разрядов выходного кода (состояние трйггеров 4 код напряжения U>AN).

После этого элемент И 6 закрывает» ся, а элемент И 7 открывается. На счет» чик 11 начинают поступать тактовые им» пульс ы.

Таким образом, после основного цик ла работы начинается дополнительный.

После поступления на счетчик 11 первого тактового импульса на управляемые умножители напряжений 13 и 14 поступает код, соответствующий единице. В результате на выходе умножителей 13 и

14 появляются напряжениями„„и U>. НапПКН ряжение 13 „„в сумматоре напряжений 16 суммируется с выходным напряжением умножителя напряжений 15. Последний управляется (счетчиком 12, на выходе которого в исходном состоянии присутст» вует код, соответствующий единице. На вход умножителя 15 поступает наимень шее по значению эталонное напряжение

U9fg, Таким образом, в первом такте до» полнительного цикла на вход сумматора

16 поступают напряжения пкн и "ч:и

Выходные напряжения сумматора 16 и умножителя 14- поступают на элементы сравнения 9 и 10 напряжений, Элемент сравнения 9 вырабатывает управляющий сигнал только тогда, когда напряжение на выходе сумматора 16 меньше напряжения на выходе умножителя напряжений 14. Элемент сравнения 10 вырабатывает управляющий сигнал только в том случае, если разность выходных напряжений сумматора 16 Uc и умножителя напряжений 14 U< не превышает некоторого порогового напряжения 011.

Очевидно, что в первом такте U<)Uy .

Если элемент сравнения 10 не срабатывает то в следующем такте изменяется состояние счетчика 11, что приводит к формированию на выходах умножителей нап» ряжений 13 и 14 соответственно напряжений 2U11 11 и 2 U . В том случае, когда U < V, управляющий сигнал с элемента сравнения 9 поступает на вход сче1 чика 12 и на выходе умножителя напряt жений 15 формируется напряжение 20др > поступающее на сумматор 16 ° Дальнейшая работа протекает аналогично и прекращается после срабатывания элемента сравнения 10, запирюшего элемент И 7.

При этом и о, =о

8756 19 и уравновешивании преобразуемого напряжения суммой указанных эталонных напряжений, о .т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения точности преобра зования, увеличивают преобразуемое напряжение и набранную сумму эталойных напряжений в и целое число раз, уравновешивают полученные напряжения, сумми руя с меныпим из них целое Ю число наиio мекынйх по значению эталонных напряжений, и уменыпают полученное Vn число наименьших эталонных напряжений в И раз.

Ф иди пКН 9Т.И1

Способ преобразования напряжения в

Жод, заКлючающийся в формировании. разлиФных по значению эталонных напряжений

I @6. 15. и ИФ- соответственно состояния счет иков 11 и 12.

Следовательно, N 0и.

М = фщ и рт.и — И

Выходной код определяется арифме ФическиМ устройством 19 по состоянию триггеров 4 {код напряженияЦ„„) и, счетчиков 11 и 12 (значения чисел и и

Й соответственно). формула .изобретения

Источники информации, 35 принятые во внимание при экспертизе

1, цифровые электроизмерительные приборы. Под ред. Шляндина В. М., 1972, с. 136-151, 2. Гитис Э. И. П.реобразователи ин2о формации для ЭЦВУ, 1975, с, 299-300 (прототип). (ИЩ