Способ преобразования напряжения в код и устройство для его реализации

 

А. М. Беркутов, И. И. Ефимчик, А. М. Оськин., Д. И. Колядко, Е. И. Проснин и В.,И. Рязанов (72) Автори изобретению

Рязанский радиотехнический институт (7t) 3asawaab

О (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ. В КОД

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к информаци| онно-измерительной технике и может

: быть использовано для преобразбва- ния быстроиэменяющихся сигналов в код.

Известен способ преобразования напряжения в код, основанный на методе параллельно-последовательного преобразования, включающими операции разностного напряжения, операции определения старших и младших разрядов, а устройство для реализации способа содержит блоки считывания, выполненные в виде параллельного соединения блоков срав нения, а между собой блоки считы:вания соединены последовательно(1)

Недостатком известного способа и устройства для его реализации являются низкие быстродействие и точность преобразования.

Известен также способ преобразования напряжения в код, по которому формируют несколько разностных напряжений и определяют старший и младший разряды(2).

Недостатком известного способа

<являются низкие быстродействие и точность

Цель изобретения — повышение быстродействия и точности.

Указанная цель достигается тем, .что в способе преобразования напряжения в код, по которому определяют старший и младший разряды, формируют .сетки напряжений, повторяющих . форму преобразуемого и противофазного преобразуемому напряжению, напряжения смещаются между собой на кратные кванту шкалы старшего разряда уровни, младшие разряды кода определяют путем сравнения сформированных напряжений с эталонными напряжениями младшей шкалы, старшие разряды кода определяют путем сравнения между собой сформированных напряжений.

Устройство для преобразования напряжения в код содержит компара89270

55 торы старших разрядов кода, блоки определения младших разрядов кода, состоящие из последовательно соединенных источника эталонных напряжений, компараторов и шифраторов, выходы S шифраторов соединены со входами переключателя каналов, выходы компараЪ торов старшего разряда кода соединены с кодовыми входами переключателя каналов и шифратора старших раз- 10 рядов кода, шина источника входного сигнала соединена с входом источника противофазного напряжения, введены два формирователя сеток напряжений и коммутатор, причем шина источника вход-, ного сигнала соединена с входом перво-

roформирователя сеток напряжений,выход источника противофазного напряжения соединен со входом второго формирователя сеток напряжений, вы20 ходы формирователей сеток напряжений соединены с входами компараторов старших разрядов кода и коммутатора, управляющие входы которого соединены с управляющими выходами компараторов старших разрядов кода, а выходы коммутатора соединены с аналоговыми входами компараторов блоков определения младших разрядов кода.

На фиг. 1 приведены диаграммы, поясняющие сущность способа; на

5Е фиг. 2 — структурная электрическая схема устройства, Устройство содержит комнараторы ! старших разрядов кода, шифратор 2 старших разрядов кода, формирователь 3 сетки напряжений, источник 4 противофазного напряжения, формирователь 5 сетки напряжений, коммутатор 6 напряжений, источник 7 эталанных напряжений, компараторы 8, шиф- . 4© ратор 9, выходы шифраторов 9 объединены переключателем 10 каналов. Коммутатор 6, источник 7 и компаратор 8 образуют блок 11 определения младших разрядов, 45

Преобразуемое напряжение 0(t) смещают по диапазону и получают шкалу напряжений U, U<, 0З, 04, 0>, повторяющих форму преобразуемого напряжения и разнесенных между со- Ж бой на величину, равную двум квантам старшей шкалы (2Н). Аналогично формируют сетку противофазных напряжений 0, 0, 0, 04 Ъ

1 Z

Определение кода старших разрядов основано на том, что пересечение (равенство) напряжений сеток происходит на уровнях, кратных

6 4 кванту старшей шкалы, поэтому напряжения сеток сравнивают между собой и по комбинации их соотношений определяют код старших разрядов. Для определения моментов перехода уровня преобразуемого напряжения из одной зоны старшей шкалы в другую можно испольэовать большое число вари-— антов пар напряжений. Так, для определения моментов перехода через уровень (-2Н) (момент g может нспользоваться равенство напряжений

0 = 0, 0 = 0, U = 03. При построении многоразрядных ПНК, у которых максимальное значение напряжения

U превышает амплитудный диапазон компараторов, для определения старших разрядов необходимо выбирать пары напряжений, равенство которых происходит в линейной зоне амплитудного диапазона компараторов, например на уровнях О, + Н, + 2H. На диаграмме пересечения пар напряжений, используемых для определения кода старших разрядов, отмечены точками.

Для определения младших разрядов кода формируют разностные напряжения

bU,>U>, hQ, которые сравнивают с эталонными напряжениями младшей шкалы 0 .,Процесс формирования разностных напряжений рассматривается на примере напряжения 0 . При нахождении уровня преобразуемого напряжения в зоне (-0 -2Н) с младшими эта)п лонными напряжениями сравнивают напряжение Ц, . В момент tz, при переходе преобразуемого найряжения через уровень (-2Н), к сравнению привлекается напряжение 0>. В момент напряжение U> заменяется напряженй.— ем U4 . Переключения напряжений, производимые в моменты времени t

7 Р не вызывают длительных переходных процессов установления разностного напряжения, поскольку в эти моменты уровни переключаемых напряжений равны между собой. Длительность операции переключения напряжений определяется только временем срабатывания ключевого элемента и устройств, управляющих ключевым элементом.

Коды младших разрядов, получаемые при сравнении раэностных напряжений ЬЦ,ЬО,Ы с эталонными уровнями младшей группы, будут достоверными для разностного сигнала, уровень которого в данный момент находится в эоне младших эталонных напряжений. Какой разностный сиг892706,нал использовать для съема достоверного кода однозначно определяется кодом старших разрядов.

Преобразователь напряжения в код работает следующим образом °

Преобразуемое напряжение U(t) поступает на формирователь 3, где формируется ряд напряжений 0, U

i! 21 l повторяющих форму выходного сигнала, но смещенных между собой на два кванта старшей шкалы. Необходимое смещение может быть получено несколькими способами ° В рассматриваемом устройстве смещение создается током стабилизаторов. Аналогичным образом в формирователе 5 формируется сетка противофазных напряжений Ц, U, Коммутатор 6, в соответствии с кодом старших разрядов, осуществляет выбор и поочередное подключение напряжений сформированных сеток к входам компараторов 8, тем самым производя формирование разностных напряжений 0,,6U<,>V . В компараторах 8 разностные напряжения сравниваются с эталонными напряжениями младшей шкалы U9T формируемыми в источниках 7, а результат сравнения преобразуется шифраторами 9 в форму, удобную для дальнейшего использования. Переключатель 10, в соответствии с кодом старших разрядов производит выбор канала, в котором в настоящее время определяется достоверный код.

Формирование сетки напряжений производится с помощью формирователей

3 и 5 и источника 4. Шифратор 2 формирует код старших разрядов.

Таким образом, формирование сеток напряжений, повторяющих форму и противофаэных форме преобразуемого сигнала, позволяет реализовать преобразователь напряжения в код, в котором операции сравнения напряжений производятся на уровнях значительно меньших амплитудного диапазона преобразуемого напряжения (т.е. в линейной зоне диапаэона компараторов), что позволяет повысить точность работы. Кроме того, использование напряжений сформированных сеток для определения младших разрядов кода позволяет практически полностью устранить переходные процессы при формировании разностных напряжений, что значительно увеличивает быстродействие устройства, 5

IS

ЭО

3S

S0

Формула изобретения

Способ преобразования напря,жения в код, по которому определяют старший и младший разряды, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности, формируют сетки напряжений, повторяющих форму преобразуемого и противофазного преобразуемому напряжению, напряжения смещаются между собой на кратные кванту шкалы старшего разряда уровня.

2. Способ по п.I, о т л и ч а юшийся тем, что, младшие разряды кода определяют путем сравнения сформированных напряжений с эталонными напряжениями младшей шкалы.

3. Способ по п.!. о т л и ч а юшийся тем, что, старшие разряды кода определяют путем сравнения между собой сформированных напряжений.

4. Устройство для преобразования напряжения в код, содержащее компараторы старших разрядов кода, блоки определения младших разрядов кода, состоящие из последовательно соединенных источника эталонных напряжений, компараторов и шифратора, выходы шифраторов соединены со входами переключателя каналов, выходы компараторов старшего разряда кода соединены с кодовыми входами переключателя каналов и шифратора старших разрядов кода, шина источника входного сигнала соединена со входом источника противофазного напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, введены два формирователя сеток напряжений и коммутатор, причем шина источника входного сигнала соединена со входом первого формирователя сеток напряжений, выход источника противофазного напряжения соединен со входом второго формирователя сеток напряжений, выходы формирователей сеток напряжений соединены со входами компараторов старших разрядов кода и коммутатора, управляющие входы которого соединены с управляющими выходами компараторов старших разрядов кода, а выходы коммутатора соединены с анапоговыми входами компараторов блоков определения младших разрядов кода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гитис 3. И. Преобразователи информации для электронных цифровых

892706 вычислительных устройств, M., "Энергия", 1975, с. 31б-331.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 11 2477151/18-21, 1977. ф у Я

i ВНИИПИ Заказ 11283/85 Типаж 991 Подписное

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4