Преобразователь напряжение-код

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ iu 945976

Союз Советскнх

Соцнапнстнческнх

Респубики (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.0 1.77 (2! ) 2438050/18-2 1 с присоединением заявки.% 2497793/18-2 1 (23) Приоритет

Опубликовано 23,07.82. Бюллетень РЙ27

Дата опубликования описания 27 07.82 (53)M. Кл.

Н 03 К 13(32

f0cyaapствсвимй кюнвтет

СССР

It0 делен нэабретевкх и открытия (53) УДК 681 ° .325(088.8)А. Н. Фойда, О. Т. Чигирин и Ю. Т. Чигирин (72) Авторы изобретения (7)) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЕ-КОД

Изобретение относится к вычислитеж ной технике.

Известен преобразователь напряжениекоп, соцержащий генератор импульсов, выхоп которого через ключ соединен с посж повательно соединенными триггерами, 5 выходы которых соединены с вхопами преобразователя коц-напряжение, выход которого через блок сравнения соединен с вхопом управляющего триггера, выхоц которого соединен с управляющим вхоцом ключа Ã1).

Нецостатком устройства является низкая точность преобразования.

Известен преобразователь напряжениекоп, содержащий последовательно соединенные декапные преобразователи, напряжения, вход компаратора соецинен с первыми вхопами первого элемента И и блока опрецеления конца измерения, а выхоцго с первыми входами формирователя упраьляюших сигналов и блока опрецелени я диапазона, первый выход которого через послецовательно соединенные формирователь

2 широких импульсов и первый элемент ИЛИ соединен. с вторым входом первого алемента И, выход которого соединен с входом цекадного преобразователя напряжения первого разряда, второй выхоц - через последовательно соединенные второй элемент И, первый счетчик импульсов, блок сравнения и формирователь узких импульсов соединен с вторыми входами первого элемента ИЛИ и блока опрепеления конца измерения, третий выхоц «с вторым входом первого счетчика. импульсов, вход счетчика циклов через послепова тельно соединенные второй элемент ИЛИ, второй счетчик импульсов и дешифратор соединен с коцовыми ьхопами декадных преобразователей напряжения, а выходс входом блока обработки информации, цифровые входы которого соединены с выходами цека пных преобразователей наприкения, .импульсные вхоцы которых соединены с вторыми вхоцами первого и второго алементов ИЛИ, второй вхоц блока сравнения через третий счетчик им3 94597 пульсов соединен с первым вхопом второго счетчика импульсов и вторым выходом дешифратора, второй вход второго счетчика импульсов соединен с выходом блока сравнения, третий вхоц формирователя управляющих сигналов соединен с выходом блока определения конца измерения, а выход генератора импульсов соецинен с вторым входом второго элемента И (.2).

Непостатком устройства является низ- 1о кая точность преобразования.

Бель изобретения - повышение точности преобразования.

Указанная цель цостигается тем, что в 11реобразователь напряжение-код, содер- 1s жаший компаратор, вход которого соединен с первыми входами первого элемента

И и блока опрецеления конца измерения, a выход — с первыми входами формирователя управляюших сигналов и блока определения циапазона, первый выход которого через последовательно соединенные

P формирователь широких импульсов и первый элемент ИЛИ соединены с вторым вхопом первого элемента И, вь|хоц которо- го соецинен с вхопом декадного преобразователя напряжения старшего разряда, выход которого соединен с последовательно соединенными декадными преобразователями млапших разрядов, второй выход блока определения диапазона соецинен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соецинен с выходом генератора импульсов, выход первого счетчика импульсов через последовательно со35 единенные блок сравнения и формирователь узких импульсов соединен с вторыми вхоцами первого элемента ИЛИ и блока определений конца измерения, первый же вход первого счетчика импульсов соециД (! нен с первым выхоцом. формирователя управляющих сигналов, второй вход которога соецинен с выходом блока определения конца измерения, а третий вход соединен с вторым выходом блока определе45 ния циапазона, вход счетчика циклов через последовательно соединенные второй элемент ИЛИ, второй счетчик импульсов и цешифратор соецинен с кодовыми вхопами декадных преобразователей напряжения, а выход - с входом блока абра50 ботки информации, цифровые входы которого соединены с выходами цекацных преобразователей напряжения, а выхоц — с входом цифрового отсчетного блока, импульсные входы которых соединены с вто- -" рыми входами первого и второго элементов ИЛИ, второй вхоц блока сравнениячерез третий счетчик импульсов соеци6 4 нен с первым входом второго счетчика импульсов и вторым выходом дешифратора, второй вход второго счетчика импульсов соединен с выходом блока сравнения, введены частотно-зависимый блок, умножитель частоты, причем выхоц компаратора через частотно-зависимый блок соединен с первым входом умножителя частоты,а второй выход частотно-зависимого блока соединен с вторым вхоцом формирователя широких импульсов, выход второго элемента И через умножитель частоты соепинен с вторым входом первого счетчика импульсов.

В формирователь широких импульсов, соцержаший генератор импульсов, элемент И, выхоц которого соецинен с входом расширителя импульсов, ввецен целитель частоты, причем второй вход элемента И через целитель частоты соединен с вхопом генератора импульсов.

В устройство ввецен цополнительный целитель частоты, причем выхоц формирователя управляющих сигналов через пополнительный целитель частоFbl соединен с первым входом первого счетчика импульсов, а второй вход дополнительного целителя частоты соецинен с третьим выхоцом частотно-зависимого блока.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема первого преобразователя напряжение-коц; на фиг. 2 - структурная электрическая схема второго преобразователя напряжение-коц; на фиг. 3 и

4 — временные диаграммы работы устройства.

Первый преобразователь напряжениекоц (фиг. 1) содержит компаратор 1, оиределяюший перехоц напряжения через нуль, блок 2 определения циапазона,. частотнозависимый блок 3, формирователь 4 управляющих сигналов, блок 5 определения конца измерения, декадные преобразователи 6, 7 и 8 напряжения блока 9 обработки информации, счетчик циклов 10, цифровой отсчетный блок 11, элементы

ИЛИ 12 и 13, формирователь 14 узких импульсов, дешифратор 15, счетчика 16, 17 и 18 импульсов блока 19 сравнения, элементы И 20, 21 и 22, генераторы 23 и 24 импульсов, целитель-25 частоты,умножитель 26 частоты, расширитель 27 импульсов. Формирователь 28 широких импульсов включает генератор 23 импульсов. делитель 25 частоты, элемент И 22 и расширитель 27 импульсов.

Второй преобразователь напряжение«оц (фиг. 2) содержит компаратор 29, oi рецеляющий момент перехоца напряжения

5 9459 через нуль, блок 30 сравнения диапазона

2, частотно-зависимый блок 31, формирователь 32 управляющих сигналов, схемы блока 33. определения конца измерения, декадные преобразователи 34, 35 и

36 напряжения блока 37 обработки информации, счетчика 38 циклов, цифровое о1 счетное устройство 39, элементы ИЛИ

40 и 41, формирователь 42 узких импульсов, дешифратор 43, счетчики 44, 45i 1 и 46 имдульсов, блок 47 сравнения, элементы И 48, 49 и 50, генераторы 51 и

52 импульсов, целители 53 и 54 час тоты, умножитель 55 частоты, расширитель 56 импульсов. В формирователь 57 широких импульсов входят генератор 51, делитель 53, элемент И 49 и расширитель 56.

На временной диаграмме (фиг. 3) обозначено напряжение 58 на входе устрой- 20 ства, напряжение 59 на выходе формирователя 28, напряжение 60 на выход формирователя.

На временной диаграмме (фиг. 4) обозначено напряжение 61 на входе устрой- 25 ства, напряжение 62 на выходе блока 30, напряжение 63 на выходе делителя 54, напряжение 64 на выходе формирователя 57.

Копирование входного сигнала (изме- зп рение мгновенного значения входного напряжения) производится следующим образом.

Измеряемое напряжение поступает на

Вход компаратора 1, а через элемент И 35

20 - на послеповательно соединенные декадные преобразователи 6, 7 и 8, где производится копирование. В компараторе 1 после дифференцирования вход- . ного сигнала вьщеляется послеповательность импульсов, соответствующая моментам перехода через значение входного напряжения. По этой последовательности в блоке 2, цикле подготовки преобразователя напряжение-код к измерению оп« ределяется частота входного сигнала, а в частотно-зависимом блоке 3 в зависимости от частоты вхопного сигнала определяется частота строб-импульсов, во время действия которых производится измерение мгновенных значений входного сигнала..

Д альнейшая рабата устройства зависит от частоты входного сигнала. Если кодируются сигналы, лежащие в области йижних частот, с выхода блока 2 выааИ, ется разрешающий потенциал на элемент И 22 и первый полупериоп sxoaaot o сигнала в цикле измерения (фиг. 2). Через него начинает проходить последовательностьь импульсов, которые после СоГ стижения определенной длительности в расширителе 27 постудают с его выхода пля запуска пекапных преобразователей 6, 7 и 8, а через элемент ИЛИ 12 для стробирования входного сигнала в элементе И 20. Данная последовательность импульсов формируется иэ сигнало . генератора 23 в делителе 25. Управлени целителем 25 осуществляет частотно-зависимый блок 3, который в зависимости от частоты вхоа ого сигнала изменяет коэффициент деления делителя 25. При этом весь диапазон нижних частот разбивается на несколько поддиапазонов, внутри. которых длительность между строб-импульсами остается постоянной . Это приводит к тому, что максимальное количество измерений мгновенных значений вхопного сигнала внутри каждого подднапазона практически остается одинаковым.

Количество измерений мгновенных значений входного сигнала за его полупериод при постоянстве частоты следования им- . пульсов .делителя 25 внутри каждого подпиапаэона зависит от частоты входного сигнала. В связи с этим в блоке 9 производятся функциональные преобразования, необходимые для вычисления действующе- го значения напряжения, вводится количество измерений мгновенных значений вход- ного си нала, проведенных за его полупернод. Подсчет количества измерений производится счетчиком 10, на который через делитель ИЛИ 13 поступают сигналы формирователя 28.

При работе в области верхних частот, в связи с тем, что декадные преобразователи 6, 7 и 8 не успевают закодировать мгновенное значение входного сигнала за время действия узкого строб импульса, кодирование производится поэтапно. В первый период входного сигнала кодируется первый разряд этого сигнала, во второй периоп - второй разряд входного- сигнала и т.д. Выбор режима работы в области верхних частот осуществляется блоком.

2, с выхода S которого выдается разрешающий потенциал на элемент И 21, а с другого выхода сигнал, изменяющий работу формирователя.

Последовательность узких строб-импульсов при поэтапном кодировании мгновенного значения входного сигнала, поступающих через элэмент ИЛИ 12 с формирователя 14, вырабатываетсэ сжцующим образом.

7 9459

С выхода формирователя в каждый период входного сигнала в момент его перехода через О в первый цолупериод на нулевой вход счетчика 16 поступают сигналы обнуления; При равенстве входов в счетчике 16, на который поступает последовательность импульсов с умножителя

26, и в счетчике 18 срабатывает блок . 19. Сигналы блока 19 поступают через формирователь 14 и элемент ИЛИ 12 цля стробирования входного сигнала в элементе И 20 и на счетный вход счет. чика 17. Количество срабатываний блока

19 при измерении одного мгновенного значения напряжения равно числу десятичных разрядов кода преобразователя (числу декад). При поступлении импульса блока 19 (первый период входного сигнала) счетчик 17 через дешифратор 15 управляет кодированием первого разряда входного сигнала. При поступлении второга импульса с блока 19 (второй период входного сигнала) на счетчик 17 дешифратор 15 включает декадный преобразователь 7, сигнал блок 19 включает декадный преобразовагель 8. На этом кодирование 1 -го мгновенного значения входного сигнала заканчивается.

Перехоц на кодирование (+1) мгно О венного значения входного сигнала осуществляется в результате того, что дешифратор 15 после поступления в счетчик

17п импульсов, соответствующих числу декад, обнуляет счетчик 17, а в счетчик 18 добавляет единицу. Поэтому блок

19 срабатывает в момент t; +1 относительно начала периода входного сигнала.

Ъ

В

Умножитель 26 из поступивших на него через элемент И 21 сигналов генера40 тора 24 формирует послецовательность импульсов, в которой интервал между дВумя смежными импульсами равен длительности между двумя смежными мгновенными значениями вхопного сигнала, которые не-. 45 обходимо определить. Управление умножителем 26 осуществляет частотно-зависимый блок 3,. который в зависимости от частоты входного сигнала изменяет его коэффициент умножения. При этом весь диапазон верхних частот разбивается на несколько поцциапазонсв, внутри которых длительность между узкими стробимпульсами остается постоянной. Это приводит к тому, что максимальное количест >S во измерений мгновенных значений входного сигнала внутри каждого поддиапазо на практически остается одинаковым.

76 8

Окончание кодирования мгновенных значений входного.сигнала при работе в области верхних частот происходит после срабатывания блока 5, который выдает сигнал на окончание измерительного процесса на вход 5 формирователя 4. Он срабатывает при поступлении на него первого сигнала блока 19 во второй полупериод измеряемого сигнала (отрицательная полуволна).

Преобразователь Ha hpKKeHNe-коц, схема которого приведена на фиг. 3, работает аналогично выше рассмотренному устройству . Отличие состоит лишь в том, когда частота вхоцного сигнала подходит к пределу, при котором время преобразования преобразователя напряжение-код становится равным интервалу между узкими строб; импульсами, частотно-зависимый блок 3 1 изменяет коэффициент целения пелителя

54, т.е. поэтапное коцирование входного сигнала производится через несколько периоцав измеряемого напряжения, число которых зависит от частоты вхоцнога сигнала. При пальнейщем увеличении частоты этого сигнала коэффициент целения делителя 54, определяемый частотно-зависи мым блоком 3, пропорционально увеличивается.

Ф ормула изобретения

1. Преобразователь напряжение-код, соцерж ащий компар атор, вход которого сое-: динен с первым входом первого элемента

И и блока определения конца измерения, а выход - с первыми входами формирователя управляющих сигналов и блока определения диапазона, первый выход которого через прследовательно соединенные формирователь широких импульсов и первый элемент ИЛИ соединен с вторым входом первого элэмента И, выход которого соединен с вхоцом декадного, преобразователя напряжения старшего разряда, выход которого соединен с последовательно соединенными декадными преобразователями млацших разрядов, второй выход блока определения циапазона соединен с первым входом второго элэмента И, второй вхоп которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход первого счетчика импульсов через последовательно соединенные блок сравнения и формирователь узких импульсов соединен с вторыми входами первого элемента ИЛИ и блока определения конца измерения, первый же вход первого счетчика импульсов смцинен с первым выхо9459 76 цом формирователя управляюших сигналов, второй вход которого соецинен с выходом блока опрепеления конца измерения, а третий вхоп соединен с вторым выхоцом блока определения диапазона, вхоп счетчика З

I циклов через послецовательно соединенные второй элемент ИЛИ, второй счетчик импульсов и дешифратор соединен с коцовыми вхопами пекапных преобразователей напряжения, а ebacon — с входом блока об-»0 работки информаций, цифровые вхопы которого соепинены с выходами цекапных преобразователей напряжения, à выхоп— с вхопом цифрового отсчетного блока, импульсные входы которых соецинены с вто-!з рыми входами первого и второго элементов ИЛИ, второй ахоп блока сравнения через третий счетчик импульсов соединен с первым вхоцом второго счетчика импульсов и вторым выходом пешифратора, вто. 2О рой вхоп второго счетчика импульсов соединен с выходом блока сравнения, о тл и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, введены частотно-зависимый блок, умножи- 25 тель частоты, причем выход компаратора через частотно-зависимый блок соединен с первым входом умножителя частоты, а второй выход частотно-зависимого блока соединен с вторым входом формирователя щ широких импульсов, выход второго элемента И через умножитель частоты соепинен с вторым вхоцом первого счетчика и мпульс ов.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч аю ш е е с я тем, что в формирователь широких импульсов, соцеркаший генератор импульсов, элемент И, выход которого соецннен с вхоцом расширителя импульсов, введен делитель частоты, причем второй вход элемента И через делитель частоты соецинен с входом генератора импул ьсов

3. Устройство цо п. 1, о т л и ч а— ю ш е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, введен дополнительный делитель частоты, причем выхоц формирователя управляюших сигналов через дополнительный целитель частоты coetwнен с первым вхопом первого счетчика импульсов, а второй вход дополнительного делителя частоты соединен с третьим выходом частотно-зависимого блока.

Приоритет по пунктам 21.06.77 по п. 3, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Шлянцин В. M. цифровые электроизмерительные приборы. М., «Энергия«, 1972, с. 249, рис. 6-3, 2. Авторское свицетельство СССР по заявке N» 238 1 72 1(18-2 1, кл. Н 03 К 3(02, 06.06.76.