Преобразователь напряжения в код
Союз Советскик
Социалистически к
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Н 03 К 13/17
3Ьаудерстеанный какнтет
СССР
00 4BJI3N нэа4ретеннй н атнрытнй (53) УД К681. 325 (088.8) Опублнковано23. 09. 82. Бюллетень Мт 35
Дата опубликования описания 23.09 .82 (72) Авторы изобретения в. щ
В. В. Лавров, A. 3. Ходоровский (71) Заявитель
Б1! „"- Щ (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯ)ИЕНИЯ В КОД
Изобретение относится к вычислительной технике и используется в контрольно-измерительных системах.
Известен преобразователь напряжения в код, состоящего из п ступе5 ней, где n - -число разрядов, каждая иэ которых включает в себя орган сравнения и цифро-аналоговый преобразователь, управляемый выходными сигна- лами органов сравнения предыдущих ступеней, соответствующих старшим разрядам Е13.
Недостатком такого преобразователя является возможность получения неправильного результата, связанного с ошибкой неоднозначности.
Известен преобразователь напряжения в код, содержащий последовательно соединенные блок формирования выходных данных и блок логических эле- 20 ментов И, по два органа сравнения и по одному ЦАП в каждой разрядной ступени, причем входы ЦАП через элементы вычитания, вторые входы которых соединены с источником опорных напряжений, подключены к входам органов сравнения соответствующих ступеней/2).
Недостатком данного устройства является воэможность получения ошибочного результата.
Целью изобретения является повышение достоверности преобразования напряжения в код и быстродействие преобразователя..
Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь напряжения в код с числом ступеней, равным числу двоичных разрядов преобразования, содержащий в первой ступени орган сравнения, первый вход которого соединен с входной шиной, второй вход - с выходом цифро-аналогового преобразователя первой ступени, а выход - с первым входом блока формирования выходных данных, а в второй и последующих ступенях по два органа сравнения, первые входы которых соединены с входной шиной, при этом второй вход
5 ф
- номер,.органа сравнения, на вход которого подается напряжение с данного цифро" аналогового преобразователя;
- номер разрядной ступени.
При подключении преобразуемого напряжения к входной шине 26 опорные напряжения органов сравнения младших ступеней, начиная с третьей, изменяются в соответствии с состояниями органов сравнения данной и старших ступеней.
При этом алгоритм изменения формирует опорные напряжения органов сравнения младших ступеней таким об разом, что к концу цикла преобразования опорные напряжения каждой из ступеней охватывали участок диапазона, внутри которого лежит преобразуемая величина.
Данный алгоритм обеспечивает условия, при которых по окончании процесса уравновешивания изменение состояния одного из органов сравнения, связанное с попаданием измеряемой величины в зону "нечувствительности", приводит к изменению эталона и состояния только второго органа сравнения данной ступени, не вызывая изменения состояния органов сравнения в других ступенях. Соответст4 венно этому изменению состояний органов сравнения изменяется только цифра в одном разряде выходного кода и ошибка цифрового представления преобразуемой величины при этом не превышает одного кванта.
3 9б:113 первого органа сравнения - с выходом первого цифро-аналогового преобразователя соответствующей с>> >ен, а выходы - с вторым и последующимИ выходами блока формирования выходных данных, введены в вторую и последующие ступени преобразователя напряжения в код вторые цифро-аналоговые преобразователи, а в третью и последующие ступени два блока управления, входы l0 котбрых соединены с выходами блока формирования выходных данных, а выходы - с входами первого и второго цифро-аналогового преобразователя третьей и последующих ступеней пре- у образователя напряжения в код, при этом выходы вторых цифро-аналоговых. преобразователей второй и последующих ступеней соединены с вторыми входами вторых органов сравнения со- .щ ответствующих ступеней.
На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя напряжения в код; на фиг, 2 — привцип формирования эталоннь>х напря>кений в пре- 25 образователе.
Преобразователь содер>кит органы. сравнения 1-9, цифро-аналоговые преобразователи 10-18, блоки 19-24 управления цифро-аналоговыми преобразо- 50 вателями, блок 25 формирования выходных данных и входную шину 26.
Преобразователь работает следующим образом.
В исходном состоянии опорные напряжения на первых входах органов сравнения формируются цифро-аналоговыми преобразователями каждой из
> разрядных ступеней в соответствии с двоичным кодом, подаваемым на их 40 входы, при этом на цифро-аналоговые преобразователи 10-18 подаются постоянные коды обеспечивающих формирование неизменных опорнь>х напряжений, равных 1/2 х> о, 1/4 xmax 3/4 хп с>х, 1/8 х>пах 3/8 хп>ах 1/16 xmax 3/16m@x
1/32 x>z» 3/32 х „ х, где x <„- максимальное значение входного напряжения. . В общем случае текущие значения
50 . опорных напряжений, формируемых на выходах цифро-аналоговых преобразова телей, равны;
U> М1 >-1) X
37 7< "max|
55 где U " эталонное напряжение пода" эт„. ваемое на первый вход органа сравнения;
Сигналы с выходов органов сравнения поступают на блок 25 формирования выходных данных и на логические блоки 19-24 управления цифро-аналоговыми преобразователями, на выходе которых формируются сигналы управления, с помощью которых реализуется данный алгоритм. В соответствии с алгоритмом опорное напряжение четного органа сравнения третьей ступени принимает значение 5/8 хт>« при попадании входного сигнала в интервал от 3/8 х,т,д„ до х » è остается равным 1/8 x „ при входном сигнале от 0 до 3/8 х1„с,к, опорное напряжение нечетного органа сравнения увеличивается до 7/8 х „,с,„ при входном сигнале от 5/8 до х„, „ и остается прежним при входном сигнале от 0 до 5/8 х х.
5 9
Аналогично формируются опорные напряжения младших разрядных ступеней, при этом в общем случае текущие значения опорных напряжений, формируемых на входе, j-го органа сравнения i-ой ступени, определяется выражением:
2(1) - 12
М, - —. Х + Е: 3 —. x
21 ma < < >,j 2i мах где д - выходные логические пере- е
j3 менные (управляющие сигналы) блоков управления соответсТвующими цифро-анало говыми преобразователями, вычисленными по формулам . д1 2 1 1 1
З1 З ЗД
=сх2 а а va
2 2 1
4,1 2 Ъ 4
-", = » » исГ 01а2 уа2. д2 -2 2
3 4 2
= a а" va" а1 .
4,2 1 4 1 3
8 = a а1 а1 ч О а 1ча2с»1.
21
-1
42 1 2 4 Ь 4 2, 4>
d5 =a С» a Va- a i с12 Va la2a2V
1 2 2
«Ъ 4 5 1 2 Ь 1 3 4
2 2 2
3 5
65 -сГ a va а с» иа @R ц2у
З -2 ,1 4 5 2 3 5 1 3 5 . g gJ> с 2 a a 2,va 2 с»2 . а -a O .иа а И01а14 11 11
Д 1 5 1 4 1 3
Й5, с1 а О1 vcr а с»1 иск 1с 2 и
5 1 2 4- 1 Ъ чсй а о1 а ча а1 ир2в1-1
Ъ 3 4 5 2, 5 2,4
61135 6 где i - номер разрядной ступени пре", образователя;
1 для органов сравнения старшей ступени и четных органов
$ сравнения последующих младших ступеней;
j О для нечетных органов сравнения разрядных ступеней начиная с второй; х - текущее значение преобразуемого напряжения.
В соответствии с изменением входного кода цифро-аналоговых преобразователей меняются значения эталонных напряжений, подаваемых на соответствующие органы сравнения, что приводит к формированию новых значений входных кодов цифро-аналоговых преобразователей. Код на выходе форми26 рователя выходных данных определяется выражением:
%1= ddi
g =d
И 1 1
Где 9„- логическая шункция, определяющая "1" или "О" в i-ом разряде кода.
Первый радряд старший. а - логическая переменная, описывающая состояние j-го органа сравнения i-ой ступени, Единицам в выходном коде преобразователя в этом случае соответствуют участки диапазона, отмеченные на
3s фиг, 2 отрезками линий. Процесс про,должается до тех пор, пока не наступит соответствие кода формирователя выходных данных значению входного напряжения.
Х
40 Предлагаемый преобразователь обесПечивает положительный эффект, заключающийся в повышении достоверности преобразования входного сигнала в код путем устранения ошибки неодноэнач4$ ности считывания ° а -d1 1 2 1
5,2 2 З 5 4 5 1 З 5
v Й а с»1 а1 иа2с 2 а1
1 2 3 5 2 3 5
8 - номер входа цифро-аналогово ; го преобразователя.
Первый разряд старший.
Выходные логические переменные органов сравнения определяются в соответствии с выражением:
1, при х ) 03т;
» f а
О, пРи х (U3T. формула изобретения
Преобразователь напряжения в код, содержащий в первой ступени орган сравнения, первый вход которого сое" динен с входной шиной, второй вход " с выходом цифро-аналогового преобразователя первой ступени, а выход - с первым выходом блока формирования выходнйх данных, а в второй и последующих ступенях по два органа сравнения, первые входы которых соедине9611 ны с входной шиной, при этом второй вход первого органа сравнения каждой ступени - с выходом первого цифро-аналогового преобразователя со ответствующей ступени, а выходы — с S вторым и последующим выходами блока формирования выходных данных, о т л и ч а ю щ .и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия и достоверности преобразования напряжения в код в вторую и последующие ступени преобразователя напряжения, в код введены вторые цифро-аналоговые преобразователи, а в третью и последующие ступени два блока уп- 15 равления, входы которых соединены с соответствующими выходами блока фор;. мирования выходных данных, а выходы35 8 с входами первого и второго цифроаналогового преобразователя третьей и последующих ступеней преобразова. теля, при этом выходы вторых цифро= аналоговых преобразователей второй и последующих ступеней соединены с вторыми входами вторых органов сравнения .соответствующих ступеней.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Беломестных- В. А., Касперович А, Н. Быстродействующий..аналого-цифровой преобразователь с набором пороговых элементов. -"Автометрия", 1970, Н 2.
2. Авторское свидетельство СССР
< 507930, кл. Н 03 К 13/17, 1976 (прототип), 961135
2,2
3141 92 +.1 42 41 42 +f O2
Г1 Х2 $1 $2 Х1 ЩЯ Ã1 Х2 Х/ 52 Г1 КЯХ1 У2 ГУД2
Составитель A. Кузнецов
Редактор Н. Джуган Техред И; Надь Корректор В. Бутяга
Заказ 7317/75 Тираж 959 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, 3-35, Рауаская наб;, д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
