Преобразователь напряжения в код
(72) Авторы
Н. П. Вашкевич и Л. Н. Панков (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В КОД
Устройство относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в различных информационноизмерительных системах.
Для расширения полосы частот преоб-. разуемых напряжений при сохранении заS данной динамической погрешности испошзуют преобразователи напряжения в код поразрядного уравновешивания с последо-. вательной.коррекцией динамической по10 грешности; выполняемой начиная с некоторого такта уравновешивания.
Известен преобразователь напряжения в код, содержащий блок сравнения, первый вход которого соединен с входной ши °
15 ной источника измеряемого сигнала, вто-:. рой вход блока сравнения соединен с выходом блока суммирования напряжений, входы которого соединены с выходами первого и второго преобразователей кода в напряжение, выход блока сравнения соединен с входами управления регистра-счетчика и первым входом элемента И, выход которого сос-динан с входом сложения регистра-счетчика, .вход управления элемента И, входы установки первого преобразователя кода в напряжение и регистра-счетчика соединены с выходами распределителя тактовых импульсов, выходы регистра счетчика соединены с входами второго преобразователя кода в напряжение (1).
Недостатками устройства являются значительная величина динамической погрешности, которая, возникая в тактах коррекции и при определении младших разрядов кода, не устраняется, а также низкое быстродействие при сохранении заданной динамической погрешности, вследствие выполнения значительного числа дополнительных тактов уравновешивания для коррекции динамической погрешности
Известен также преобразователь напряжения в код, содержащий блок сравнения, первый вход которого соединен с входной шиной источника измеряемого сигнала, второй вход блока сравнения соединен с выходом блока суммирования напряжений входы которого соединены с выходами пер884126 вого и второго преобразователей кода в напряжение, выход блока сравнения соединен с входами управления регистра и первыми входами двух элементов И, выходы которых соединены с входами сложения и вычитания счетчика, второй вход первого элемента И, входы установки регистра и счетчика соединены с выходами распределителя тактовых импульсов, выходы регистра и счетчика соединены с 10 входами первого и второго преобразователя кода в напряжение, соответственно (2j.
Однако устройство обладает низким быстродействием при сохранении заданной динамической погрешности, так как велико число дополнительных тактов для коррекции динамической погрешности. Кроме того, длительность каждого такта уравновешивания в данном убгройстве увеличивается за счет дополнительной задержки сигналов в регистре и счетчике при прохождении по элементам сложения и вычитания и должна включать время распространения переноса единицы.
При коррекции динамической погрешности в младшем разряде, время распространения переноса при разрядности преобразователя И составляет (h- 4 ) С, где 6 время распространения переноса на
1 разряд.
Целью изобретения является повыше« ние быстродействия при сохранении заданной динамической погрешности.
Бель достигается тем, что в преобра« зователь напряжения в код, содержащий блок сравнения, первый вход которого соединен с входной шиной источника измеряемого сигнала, второй вход блока срав нения соединен с выходом блока суммиро- 4ц вания напряжений, входы которого соединены с выходами первого и второго преобразователей кода в напряжение, выход блока сравнения соединен с входами управления регистра и первыми входами двух элементов И, выходы которых соединены с входами сложения и вычитания счетчика, второй вход первого элемента
И, входы установки регистра и счетчика соединены с выходами распределителя Ж тактовых импульсов, выходы регистра и счетчика соединены с входами первого и второго преобразователей кода в напряжение соответственно, введен сумматор и элемент ИЛИ, через который выходы 55 старших и младших разрядов распределителя тактовых импульсов соединены с вторым входом второго элемента И, а выходы регистра и счетчика соединены с входами сумматора.
На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства.
Устройство содержит блок 1 сравнения, шину 2 источника измеряемого сигнала, блок 3 суммирования напряжений, преобразователи 4 и 5 кода в напряже— ние, регистр 6, элементы И 7, счетчик
8, распределитель 9 тактовых импульсов, элемент ИЛИ 10 и сумматор 11.
Устройство работает следующим образом.
При одинаковой допустимой скорости изменения сигнала во всех (кроме тактов определения младших разрядов кода) тактах уравновешивания «+ и К„;где И, масштаб преобразования напряжения, веса разрядов кода Q„ < и Q< в тактах уравновешивания „ «, и 1 для учета возможного изменения сигнала должны удовлетворять соотношению а„ „= 2.Gt — 2 к„О Для К равном 1, и разрядности уст» ройства щ, равном 10, веса разрядов кода по тактам уравновешивания состав ляют 514, 258, 130, 66, 34, 18, 10, 6, 6, 4, 3, 2, 1, Веса разрядов (кроме двух младших) кода по сравнению с весами разрядов традиционных устройств преобразования поразрядного уравновешивания увеличены на величину 2 К„, Уравновешивающие напряжения формируются соответственно этим весам разрядов кода. Чтобы учесть возможное уменьшение сигнала, шкала уравновешивающих напряжений в каждом такте уравновешивания смешается на величину уПO g êâàíòîâ напряжения младшего разряда кода.
В устройстве уравновешивающее напряжение () р < по тактам уравновешивания.1 изменяется по выражению
vn- р =,„. Ех 2 +и K. (Л 2Х.-q) = Р Ч 4 о
= o Х Х 2 +W k„(Y. (Х -Х,.)). о л=1
Первая сумма в этом выражении описывает работу традиционного преобразователя напряжения в код поразрядного уравновешивания, вторая сумма учитывает необходимое увеличение веса разряда кода и „смешение шкалы уравновешивающих напряжений. Младшие разряды кода участо вуют в работе устройства, . раза в соста884126
Преобразователь напряжения в кЬд, содержащий блок сравнения, первый вход которого соединен со входной шиной источника измеряемого сигнала, второй вход блока сравнения соединен с выходом блока суммирования напряжений, входы кото» рого соединены с выходами первого и второго преобразователей кода в напряжение, выход блока сравнения соединен со входами управления регистра и первыми входами двух элементов И, выходы кото рых соединены с входами сложения и вы« читания счетчика, второй вход первого ве весов разрядов кода 4 (2+2) и 3 (1+2) и с естественными весами 2 и 1.
В устройстве блок 1 сравнения, блок
3 суммирования напряжений, преобразователь 4 кода в напряжение, регистр 6 образуют преобразоватепь напряжения в код поразрядного уравновешивания. Преоб- разователь 5 кода в напряжение, счетчик
8, элементы И 7 и ИЛИ 10 используются для задания искусственного порядка весов разрядов кода. Вес уравновешивающего напряжения образуется весом раэ— ряда регистра 6 и кодом в счетчика 8, состояние разрядов регистра 6 и счетчи ка 8 меняются одновременно по сигнапам иэ блока 1 сравнения и распределителя 9 тактовых импульсов. Сумматор 11 формирует результат по кодам в регистре 6 и счетчике 8.
В первом такте уравновешивания в 20 старший разряд регистра 6 заносится единица, в остальные разряды регистра 6нули, в счетчике 8 устанавливается код
0001. На выходе блока 3 суммирования напряжений выдается напряжение U> равр но 513 квантам напряжения. В блоке 1 сравнения сравниваются напряжения Uy и Ц р„./g- Если Ц<70ур„.в регистре 6 сохраняется код данного такта уравновешивания, в начале следующего такта урав- . 30 новешивания в счетчик 8 добавляется единица. В случае 0 Изменением содержимого счетчика 8 огсспеживаются изменения преобразуемого сигнала. В данном устройстве отспеживание по времени с тактами поразрядного уравновешивания напряжения. 40 При Ц 70 -в регистре 6 сохраняется единица в старшем разряде. В начале второго такта уравновешивания в счетчик 8, через элемент ИЛИ 10 и второй элемент И 7 добавляется единица. После занесе» ния единицы в следующем разряде регисч ра 6 аналоговый блок 3 суммирования на напряжений выдает напряжение 9 р =513+256+1 = 780 квантов напряжения. Уравновешивающее напряжение в этом $0 случае увеличено на 2 кванта напряжения, чтобы учесть возможное изменение сигнала за время первых двух тактов урав новешивания. Если (} (U y в следуюшем такте уравновешивания устанавггива- ется Оур y = 513+128+1=640 квантов 55 напряжения. Происходит новое сравнение напряжений lJ и Ll p > и формирование кодов в регистре 6 и счетчике 8. Ана логично устройство работает во время ,остапьных тактов уравновешивания. В 1 1 такте уравновешивания при переходе от разряда уравновешивания с весом 3 к разряду уравновешивания с весом 2, одновременно работают оба элемента И 7. Уравновешивающее напряжение меняется на + 1,5 квантов напряжения, в зависимости от результата сравнения. Этим достигается уменьшение динамической погрешности на 0,5 кванта напря жения. Определение младшего разряда кода выполняется в 12 такте через пер.вый элемент И 7. Разрядность счетчика 8 N=Oog (ü 4)+4 . Увеличение разрядности на единицу учитывает необходимость иметь в счетчике 8 знаковый разряд для отображения напряженчя изменения сигнала. Разрядность счетчика 8 не более 5 разрядов. Код результата преобразования снимается с выхода сумматора 11. По соотношению (1) можно определить веса разрядов кода для других допустимых скоростей изменения сигнала. Например, для 1 1увеличение веса разряда кода достигается в этом случае подключением второго элемента И 7 ко входам сложения и вычитания разряда счетчика с весом 2, другие элементьг И 7 подключаются к соответствующим входам сложения и вычитания разрядов счетчика с меньшими весами. Для k q 2 применение преобразователя напряжения в код с последовательной коррекцией из- а резкого возрастания.динамической погрешности нецелесообразно. Формула изобретения 88 2д Составитель В. Махнанов . Редактор Н. Джуган Техред А. Ач Корректор M. Демчик Заказ 10255/85 Тираж 991 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 1 13035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д..1/ "> Филиал Г1ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Про (crt:;.;i, элемента И, входы установки регистра и счетчика соединены с выходами распределителя тактовых импульсов, выходы ре» гистра и счетчика соединены с входами первого и второго преобразователей кода в напряжение соответственно, о тл и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия при сохранении заданной динамической погрешности, в него введен сумматор и элемент ИЛИ, че- <0 рез который выходы старших и младших разрядов распределителя тактовых импульсов соединены с вторым входом второго элемента И, а выходы регистра и счетчика соединены с входами сумматора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР No.293297,,кл. Н 03 К 13/17, 1971. 2. Ocrpoaepxoa В. В. Динамические погрешности аналого-цифровых преобразователей, 1975, с. 52 (прототип).
