Преобразователь напряжение-код с коррекцией динамической погрешности

 

Союз Советскик

Социалистмческин

Республик к авто(рскомм свидитильствм (5l ) Дополнительное к авт. свид-ву(22)Заявлено 22.10.75 (21) 2182941/18 21 (51}М. Кд.

3 с присоединением заявки М 2192335/18-21

2192336/18-21 (23) Приоритет

Н 03 К 13/17

Гооудорстмнный комитет (53) УЙК 681, .325(088.8) до делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.01.82. Бюллетень Р1е 2

Дата опубликования описания 18. 01.82 (72) Автор изобретения

С. П. Черняк (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЕ-КОД С КОРРЕКЦИЕЙ

ДИНАИИЧЕСКОЙ ПОГРЕШНОСТИ

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в преобразователях напряжение-код при повышенных требованиях по быстродействию и точности.

Известны преобразователи напряжение-код (ПНК) поразрядного кодирования, выполненные на регистрах и логических элементах, осуществляющие параллельную и последовательную коррекцию динамической ошибки fl).

В таких ПНК в общем случае в каждом разряде допускается внесение динамических погрешностей, меньших принятой дискретности преобразования, так как эти погрешности без ослабления входят в общую погрешность преобразования. Поэтому длительность тактов таких ПНК поразрядного кодирования выбирается равной наибольшей длительности, обеспечивающей допустимую (меньшую дискретности ) динамическую погрешность преобразования, что приводит к недостаточному быстродействию ПНК при небольшой точности преобразования.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является преобразователь напряжение-код с коррекцией динамической погрешности, содержащий регистры кода положительного и отрицательного числа, логические элементы, сумматор, нуль-орган и биполярный преобразователь код-напряжение f2 ).

В этом устройстве быстродействие и точность преобразования находятся в противоречии, так как для обеспечения более точной коррекции требуется увеличение длительности такта.

Цель изобретения — повышение бЫстродействия и точности преобразования.

Цель достигается тем, что в преобразователе напряжение-код с коррекцией динамической погрешности, содержащем нуль-орган, эталонные источ898609

На чертеже блок-схема пр изобаржена структурная еобразователя напряжерекцией динамической ние-код с кор погрешности.

Устройство вход которого ного сигнал,з, содержит нуль-орган 1, соединен с шиной 2 входподключенной к бипоники напряжений положительной и отрицательной полярностей, регистр кода положительного числа, регистр кода отрицательного числа, распределитель тактовых импульсов, логические элементы и биполярный преобразователь код-напряжение на резистивной матрице, имеющей для каждого pàýряда два входа, каждый из которых через соответствующий ключ соединен 1ц с эталонными источниками напряжения положительной и отрицательной полярности, один вход триггера каждого разряда регистра кода положительного числа соединен через элемент совпадения с выходом инвертора, вход которого подключен к выходу нуль-органа, и с шиной сигнала первого полутакта соответствующего разряда распре делителя тактовых импульсов, другой вход триггера каждого разряда кода положительного числа соединен через элемент совпадения с шиной сигнала второго полутакта соответствующего разряда распределителя тактовых импульсов и выходом нуль-органа, один вход триггера каждого разряда регистра кода отрицательного числа соединен через элемент совпадения с выходом нуль-органа и шиной сигнала первого полутакта соответствующего разряда распределителя тактовых импульсов, другой вход триггера каждого разряда регистра кода отрицательного числа подключен через элемент совпадения к выходу инвертора и шине сигнала второго полутакта соответствующего разря да распределителя тактовых импульсов, выход триггера каждого разряда регистра кода положительного числа соединен со входом управления первого ключа соответствующего разряда, а выход триггера каждого разряда регистра кода отрицательного числа соеди— нен со входом управления второго ключа

45 соответствующего разряда преобразователя код-напряжение, при этом кодовые шины регистров кода положительного и отрицательного чисел подключены к соответствующим входам сум50 матора. лярному преобразователю код-напряжение, выполненному на резистивной матрице 3, имеющей для каждого разряда по два ключа 4,! и 5, первые из которых подключены к регистру 6 кода положительного числа, а вторые — к регистру 7 кода отрицательного числа. Регистры 6 и 7 построены соответственно на триггерах 84 Vlи 9,!, . Первые входы триггеров 81 кхкдого разряда регистра 6 кода положительного числа через соответствующие элементы 1О,1,,„ совпадения каждого разряда подключены к выходу инвертора 11, подключенного к выходу нуль-органа !, а первые входы триггеров 9,! „ регистра 7 через соответствующие элементы 12 совпадения подключены к выходу нуль-органа 1, вторые входы триггеров 8,1 через элементы 13,! „„ совпадения подключены к выходу пуль-органа 1, а вторые входы триггеров 9,! „ через элементы 14 совпадения подключены

1-V! к выходу инвертора !1, Вторые входы элементо-: 10 и 12 >! совпадения подключены к шинам 15,з сигнала первого полутакта соответст>зующего разряда распределителя 16 ",актовых импульсов; вторые входы элементов

131 „ и 1 „, совпа te;iHR подключены к шинам 17„,„ сиг>зала второго полуT;1Kта соот>зетсTвующего рàзряда pàспределителя 16 тактовых импульсов; выходы 181 „ и 19 „„ триггеров

181 « 9 соответственно регистpQB 6 и 7 положительного и отрица— тельного чисел подключены ко входам управления соответствующих ключей

4„ и 5,1, и при этом кодовые шины

1-и регистро>з 6 и 7, соответствующие вы ходам 18, „„ и 19< „„ их триггеров, подключены к сумматору 20, на выходах которого появляется выходной код; эталонные источники 21 и 22 напряжений положительной и отрицательной .полярности подключены к соответствующим клю ам 4 „„и 5,! !„

Преобразователь работает следующим образом.

По команде "Исходное состояние" все регистры устанавливаются в исходное состояние, фиксируя коды нулей, При этом резисторы 23 каждого разря— да через соответствующие контакты соединены с эталонными источниками

21 и 22 разных знаков, вследствие чего каждый разряд резистивной матрицы 3 формирует напряжение, равное

898609

Моделирование процесса преобразования данного IIHI(показывает, что при использовании одних и тех же элементов данньп ПНК позволяет увеличить скорость преобразования в несколько раз без ухудшения точности преобразования.

Преобразователь напряжение-код с коррекцией динамической погрешности, содержащий нуль-орган, эталонныЕ источники напряжений положительной

5 нулю. По команде "Пуск" начинается преобразование входного сигнала.

Если на вход ПНК подано отрицательное напряжение, то нуль †орг 1 подает на элементы 12,1 11 совп де я, 5 связанные с входами включежля триггеров 9 разрядов регистра 7 кода отрицательного числа, сигнал разрешения на прохождение сигналов с шин

151 „„ сигналов первых полутактов

10 разрядов распределителя 16 тактовых имгульсов. При этом в первом полутакте первого такта включается триггер 9, первого разряда регистра 7 кода отрицательного числа, который 15 своим сигналом соединяет соответствующий резистор 23 первого разряда с эталонным источником 21 напряжения положительной полярности, вследствие чего оба резисторй 23 первого разряда 20 матрицы 3 оказываются подключенными в параллель к эталонному источнику

2! и формируют компенсирующее положительное напряжение, равное текущему значению веса старшего разряда, . которое изменяется из-за переходных процессов, вызванных включением разрядов. К началу второго полутакта первого такта нуль-орган 1 может находиться в двух состояниях: либо его щ состояние сохраняется, либо знак сигнала на его выходе из::еняется на об— ратный. В первом случае сигнал второго полутакта первого такта не прохоФ дит на вход сброса триггера 9 первого разряда регистра 7 кода отрицательного числа в исходное состояние, так как он должен проходить через элемент 14 совпадения, один из вхо-дов которого подключен к выходу инвертора 11, соединенного своим входом с выходом нуль-органа 1, а сигнал на выходе инвертора 11 в этом случае имеет значение "нуль". Сигнал второго полутакта проходит на вход сброса в исходное состояние триггера 8 первого разряда регистра 6 кода положительного числа, так как элемент 131 совпадения, соединенный с этим входом подключен к выходу нуль-органа 1, имеющего состояние "1", но это не изменяет состояние триггера 8 . В этом случае триггер 9л первого разряда регистра 7 кода отрицательного

1l tt числа зафиксирует код 1, а триггер

8 первого разряда регистра 6 кода положительного числа сохраняет свое исходное состояние и фиксирует

"0 1

Если к началу второго полутакта состояние нуль-органа l изменяется по сравнению - его состоянием в первом полутакте, то инвертор 11, подключенньй к выходу нуль-органа 1, формирует сигнал, разрешающий прохождение сигналов вторых полутактов на входы сброса в исходное состояние триггеров 9< разрядов регистра 7 кода отрицательного числа. Тогда сигнал второго полутакта первого такта устанавливает триггер 9+ первого разряда регистра 7 кода отрицательного числа в исходное состояние, а триггер 8 первого разряда регистра

6 кода положительного числа сохраняет свое исходное состояние. В этом случае первые разряды регистров кодов отрицательного и положительного чисел фиксируют коды 0 . В последующих тактах ПНК работает аналогичным образом: в начале первого полутакта каждого такта включается триггер 9 соответствующего разряда регистра 7 кода отрицательного числа, если нульорган 1 находится в состоянии "1", или регистра 6 кода положительного числа, если инвертор 11, соединенный с выходом нуль-органа 1, имеет состояние "1"; при включении триггера

9) соответствующего разряда регистра 7 кода отрицательного числа формируется положительное опорное напряжение данного разряда, а при включении триггер ". регистра 6 кода положиTåльного числа формируется отрицательное опорное напряжение данного разряда.

В результате преобразования формируется и-разрядный код отрицательного числа « и-разрядный код положительного числа, поступающие на сумматор 20.

Формула изобретения

8986 и отрицательной полярности, регистр кода положительного числа, регистр кода отрицательного числа, распределитель тактовых импульсов, логические элементы и биполярный преобразователь код-напряжение на резистивной матрице, имеющей для каждого разряда два входа, каждый из которых через соответствующий ключ соединен с эталонными источниками напряжения поло- 1О жительной и отрицательной полярности

o t л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности преобразования в нем, один вход триггера каждого разряда регист- 15 ра кода положительного числа соединен через элемент совпадения с выходом инвертора, вход которого подключен к выходу нуль-органа, и с шиной сигнала первого полутакта соответст- 2О вующего разряда распределителя тактовых импульсов, другой вход триггера каждого разряда кода положительного числа соединен через элемент совпадения с шиной сигнала второго полутак- 25 та соответствующего разряда распределителя тактовых импульсов и выходом нуль-органа, один вход триггера каждого разряда регистра кода отрицательно- . го числа соединен через элемент сов- ЗО падения с выходом нуль-органа и ши09 8 ной сигнала первого полутакта соответствующего разряда распределителя тактовых импульсов, другой вход триггера каждого разряда регистра кода отрицательного числа подключен через элемент совпацения к выходу инвертора и шине сигнала второго полутакта соответствующего разряда распределителя тактовых импульсов, выход триггера каждого разряда регистра кода положительного числа соединен со входом управления первого ключа соответствующего разряда, а выход триггера каждого разряда регистра кода отрицательного числа соединен со входом управления второго ключа соответствующего разряда преобразователя код-напряжение, при этом кодовые шины регистров кода положительного и отрицательного чисел подключены к соответствующим входам сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Цифровые электроизмерительные приборы. Под ред. В.М. 11Ьяндина, M..

"Энергия", !972, с. 336, рис. 9-8.

2. Островерхов В.В. Динамические погрешности аналого-цифровых преобразователей. Л., "Энергия", 1975, с. 52, рис. 3-1 (прототип).