Преобразователь напряжения в код

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

<11984039 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25. 02. 81 (21) 3251035/18-21 с присоединением заявки Йо

И1) М. Кп.

Н 03 К 13/20 (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытии

Опубликовано 23.12.82 Бюллетень М 47

Дата опубликования описания 23. 12.82 (53) УДК 681. 325

,0.88. 8) %се .;рИ.В. Кузьмин, В.П. -Ко>хемяко, Ву Хыу Ф онг и Л.И. Тимченко (ю

Ф

Винницкий политехнический институ

Ъ=. (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Ю (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В КОД

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения аналого-кодовых преобразователей.

Известен преобразователь напряжения в код, содержащий. последовательно соединенные оптроны, управляющие входы которого соединены с выходами управляющего фотоэлемента (1 ).

Недостатками этого устройства являются низкие надежность и помехозащищенность, большая потребляемая мощность

Известен преобразователь напряжения в код, содержащий преобразователь напряжения во временной интервал, блоки преобразования временного йнтервала в код, содержащие светоизлучатели, фотоэлементы, управляющие фотоэлементы, формирователи импульсов, квантроыы, развязывающие диоды, блок задержки и формирователь импульса сброса, причем выход преобразователя напряжения во временной интервал через блок задержки соединен со входом светоизлучателя первого блока преобразования временного интервала в код, а через формиро,ватель импульса сброса и развязывающие диоды соединены со входами сброса всех квантронов, первый оптический выход счетоизлучателя каждого блока преобразования временного интервала в код оптически соединен с оптическим входом первого квантрона, а второй оптический выход светоизлучателя соединен с оптическим входом управляющего фотоэлемента, оптический выход каждого предыдущего квантрона оптически соединен с оптическим входом каждого последующего квантрона, а оптический выход последнего квантрона соединен с оптическим входом фотоэлемента, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, а выход формирователя импульсов через первый диод соединен ..со входами сброса квантронов, а через второй диод соединен со входом светоизлучателя последующего блока преобразования временного интервала в код, а модулирующий выход управляющего фотоэлемента каждого блока преобразования временного интервала в код соединен со всеми модулирующими входами квантронов и фотоэлемента данного блока, каждый квантрон выполнен на светодиоде, диоде, фотодиоде, именуемом в дальнейшем как фотоприемник и транзистор, база

984039 которого соединена с катодами диода и фотоприемника, коллектор — с ано. дом светодиода, эмиттер — с общей шиной, а оптический выход светодиода оптически соединен со входом фотоприемника (2 ). 5

Недо ст ат ками т ако го уст рой ст в а являют ся не высо кие н адежност ь, помехозащищенность и большая потребляемая мощность.

Цель изобретения — повышение на- )9 дежности, помехозащищенности и уменьшение потребляемой мощности.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователь напряжения в код содержащий преобразователь на) пряжения во временной интервал, блок, задержки, формирователь импульса сброса и блоки преобразования временного интервала в код, каждый из которых выполнен на фотоэлементе,; формирователе импульсов, двух раз-, вязывающих диодах и квантронах, а также преобразователь напряжения во временной интервал, выход которого через блок задержки соединен с входом первого блока преобразования временного интервала в код, а через формирователь импульса сброса и первые развязывающие диоды соединен с входами сброса всех квантронов, кроме первых, оптический выход каждого предыдущего квантрона оптически соединен с первым оптическим входом каждого последующего квантрона, а оптический выход последнего квантрона с оптическим входом фотоэлемента, вы-З5

I ход которого соединен с входом формирователя импульсов, .а выход формирователя импульсов через второй развязывающий диод соединен с входом второго блока преобразования вре-40 менного интервала в код, введен оптоэлектронный элемент ИЛИ, а в каждый блок преобразования временного интервала в код введены элемент НЕ и блок контРоля, причем вход каждого 45 блока преобразования временного интервала в код соединен с входами установки всех квантронов и фотоэлемента, выход элемента НЕ соединен с входом сброса первого квантрона, а его вход - с входами сброса остальных квантронов, оптический выход каждого квантрона оптически соединен соответственно с вторым оптическим входами каждого предыдущего квантрона и с соответствующим входом блока контроля, оптические выходы первого и последнего квантронов оптически соединены соответственно с вторым и первым их оптическим входами, при этом выход каждого блока 6О .контроля оптически соединен с соответствующим входом оптоэлектронного элемента ИЛИ.

Причем квантрон выполнен на светодиоде, диоде„ трех фотоприемниках 65 и транзисторе, эмиттер которого соединен с общей шиной, а коллектор через светодиод соединен с шиной питания и первым выводом первого фотоприемника, второй вывод которого соединен с базой транзистора, которая через второй фотоприемник соединена с общей шиной. через третий фотоприемник — с входом установки квантрона; а через диод — с входом сброс квантрона, причем оптические входы первого, второго и третьего фотоприемников соединены соответственно с первым оптическим выходом светодиода и оптическим выходом; квантрона, первым и вторым оптическими входами квантрона.

При этом блок контроля выполнен на трех пороговых оптронах, каждый из которых выполнен на светодиоде, транзисторе и фотоприемнике, кроме этого, третий пороговый оптрон содержит резистор, причем первый вывод фотоприемника каждого порогового оптрона подключен к базе его транзистора, а анод светодиода — к коллектору транзистора, вторые выводы фотоприемников и катоды светодиодов первого и второго пороговых оптронов, а также катоды светодиода и второй вывод резистора третьего порогового оптрона подключены к источнику питания, первый вывод резистора соединен с базой транзистора третьего порогового оптрона, эмиттеры транзисторов и второй вывод фотоприемника третье-. го порогового оптрона подключены к общей точке, оптические входы фотоприемников первого и третьего пороговых оптронов соответственно оптически объединены, а оптические выходы светодиодов первого и третьего пороговых оптронов оптически сое.— динены с первым и вторым входами фотоприемника второго порогового оптрона.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого, устройства; на фиг. 2 — структурная электрическая схема квантрона; на фиг. 3 — структурная электрическая схема блока контроля; на фиг. 4 — временная диаграмма возбуждения и тушения квантронов.

Преобразователь напряжения в код содержит блоки 1 и 2 преобразования временного интервала в коц, преобразователь 3 напряжения во временной интервал, блок 4 задержки, формирователь 5 импульса сброса и оптоэлектронный элемент ИЛИ б. Каждый блок 1 и 2 содержит квантроны. 7, фотоэлемент 8, формирователь 9 импульсов, элемент HE 10, развязываюцие диоды

11 и.12 и блок 13 контроля.

Квантрони 7 состоят из транзистора 14, светодиода 15, фотоприемни

984039

35 ков 16, 17, 18 и диода 19. Блок 13 состоит из пороговых оптронов 20, 21, 22, каждый из которых состоит из транзистора 23, светодиода 24 и фотоприемника 25, а третий пороговый оптрон 22 содержит резистор 26.

В начальный момент времени временной интервал с выхода преобразователя 3 через формирователь 5, развязывающий диод 12 поступает на входы сброса квантронов 7, кроме первых, и устанавливает их в нулевое состояние. Одновременно импульс сброса посредством элемента HE 10 инвертируется, а потом установит первые квантроны 7 блоков 1 и 2 в еди- 15 ничное возбужденное состояние. ° Это состояние соответствует начальному состоянию устройства и свидетельствует о том, что оно не содержит информацию. 20

Каждый квантрон 7 работает следующим образом. При,одновременной подаче. пременного интервала и оптического сигнала на входы фотоприемника 17 транзистор 14 открывается, д квантрон 7 переходит в возбужденное состояние, которое сохраняется за счет обратной связи между светодиодом 15 и фотоприемником 16. Время срабатывания квантрона равно Т . При воздействии оптического сигнала на выход фотоприемника 18 или же электрического сигнала на вход сброса квантрон 7 постепенно ослабит свой оптический выходной сигнал и через .некоторое время, примерно равное

Ъ, произойдет полное тушение квант. рона.

После установки преобразователя напряжения в код в начальное сос- 40 тояние временной интервал через блок

4 поступает на входы установки квантронов 7. Согласно описанному принципу функционирования квантрона, сначала второй квантрон 7 сработает за строго фиксированное время 7, после чего оптический сигнал с его выхода, поступая на второй оптический вход первого квантрона, обнуляет его.

Таким образом, эа время после момента подачи временного интервала возбужденное состояние второго квантрона 7 соответствует единице (диаг- . раммы на фиг. 4 ). При дальнейшей подаче временного интервала за время

2 С сработает третий квантрон 7, оптическим выходным сигналом которого обнулится второй квантрон 7, а за время 3 сработает четвертый квантрон 7, после чего обнулится третий.

После того, как последний квантрон 7 перешел в состояние засвечения, сработает первый квантрон 7. Таким образом, информация представляется одним возбужденным квантроном. Однов;ременно с процессом срабатывания первого квантрона 7 фотоэлемент 8 пропустит достаточный по величине сигнал через свой выход Формирователя 9 импульсов. При этом длительность сформированного. импульса совместно с временем срабатывания фотоэлемента

8 должно равняться . Это позволит при достаточно малом времени срабатывания фотоэлемента 8 производить баэ погрешности дальнейший процесс преобразования информации. Сформированный импульс через развязывающий диод 11 поступает на вход следующего блока 2 и приведет к срабатыванию следующего его квантрона 7, оптический сигнал с выхода которого поступает на второй оптический вход ранее возбужденного квантрона 7 и обнуляет его.

После срабатывания первого квантрона блока 1 и передачи импульса с выхода формирователя 9 на блок 2 оптический сигнал с выхода первого квантрона 7, поступая на второй оптический вход последнего квантрона 7, обнуляет его и процесс срабатывания и обнуления квантронов 7 повторяется-аналогично. Такой процесс будет продолжаться до тех пор, пока не прекратится подача временного интервала. После прекращения подачи временного интервала (согласно изложенному принципу работы квантрона 7) квантроны 7 возбуждаться друг от друга не могут. Однако засвеченные квантроны сохраняют свое состояние и фиксируют аналоговую величину в единично-позиционном коде.

Если для преобразования напряжения в код используется двоичная система счисления, то количество квантронов 7 в каждом блоке 1, 2 будет 2, а количество блоков 1, 2 будет зависеть от количества двоичных разрядов. Если используется десятичная система счисления, то количество квантронов 7 в каждом блоке 1, 2 будут. 10, а количество блоков 1, 2 будет зависеть от количества десятичных разрядов.

Так как информация представляется в единично-позиционном коде, то в каждом блоке преобразования временного интервала в код в возбужденном состоянии может находиться только один квантрон 7 ° Нарушение этого условия означает, что в преобразователе произошла ошибка.

Существует два типа ошибок, обнаруживаевих в предлагаемом устройстве.

Более одного квантрона 7 находятся в состоянии возбуждения, т.е. сигналы, представляющие цифры.

Ни один квантрон 7 не находится в состоянии возбуждения, т.е.

984039

Формула изобретения

7, отсутствует сигнал, представляющий цифру.

При возникновении ошибки первой ка,категории первый пороговый оптрон 20 блока 13 сработает. Многовходовой фо* топриемник 25 этого оптрона подоб- 5 ран так, что он чувствителен к свету только при подаче одинаковых по уровню яркости высвечивания оптичес ких сигналов на два или более входы.

Такой уровень яркости равен Ь (диаг- 10 рамма на фиг. 4 ). Как и квантроны, пороговые оптроны также срабатывают за фиксированное время, поэтому для полного срабатывания порогового оптрона 20 время подачи световых сиг- 15 налов с уровнем яркости Ь на два или более его входы должно т, .

При возникновении ошибки второй категории, т.е, информация вовсе потеряна, сработает третий пороговый оптрон 22. При этом напряжения питания через резистор 26, поступая в базу транзистора 23, открывает его. Фотоприемник 25 порогового оптрона 22 подобран так, что он чувствителен к свету при подаче оптического сигнала даже на один из его входов, т.е. пороговый элемент 22 работает как элемент ИЛИ-НЕ.

При срабатывании одного из пороговых оптронов 20,22 оптический сигнал с одного из их выходов через второй пороговый оптрон 21 (элемент

ИЛИ ), через элемент ИЛИ б поступая на выход контроля преобразователя напряжения в код, сообщает о том, 35 что в нем произошла ошибка.

Благодаря использованию пороговых элементов и введению принципа позиционного представления, обладающего естественной контрольной способ- 40 ностью и представляющего любую цифру в том числе и нуль одним возбужденным квантроном, в предлагаемом устройстве ошибки из-за помех, сбоев, неисправностей обнаруживаются. 45

При этом нет необходимости введения избыточной контрольной информации.

Предлагаемое устройство обладает

° оптимальной энергетической характеристикой за счет уменьшения до ми- 5р нимума мощности.

1. Преобразователь напряжения в

5S код, содержащий блок з адержки, формирователь импульса сброса и блоки преобразования временного интервала в код, каждый иэ которых выполнен на фотоэлементе, формирователе импульсов, двух развязывающих диодах и квантронах, .а также преобразователь напряжения во времен ной интервал, выход которого через блок задержки соединен с входом первого блока преобразования времен- ного:интервала в код, а через формирователь импульса сброса и первые развязывающие диоды соединен с входами сброса всех квантронов, кроме первых, оптический выход каждого предыдущего квантрона оптически соединен с первым оптическим входом каждого последующего квантрона, а оптический выход последнего квантрона с оптическим входом фотоэлемента, выход которого соединен с входом формиро в ателя импульсов, а выход формирователя импульсов через второй развязывающий диод соединен с входом второго блока преобразования временного интервала в код, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, помехозащищенности и уменьшения потребляемой мощности, в него введен оптоэлектронный элемент ИЛИ, а в каждый блок преобразования временного интервала в код введены элемент НЕ и блок контроля, причем вход каждого блока преобразования временного интервала в код соединен с входами установки всех квантронов и фотоэлемента, выход элемента НЕ. соединен с входом сброса первого квантрона, а его вход - с входами сброса остальных квантронов, оптический выход каждого квантрона оптически соединен соответственно с вторым оптическим входом каждого предыдущего квантрона и с соответствующим входом блока контроля, оптические выходы первого и последнего квантронов оптически соединены соответственно с вторым и первым их оптическим входами, при этом выход каждого блока контроля оптически соединен с соответствующим входом оптоэлектронного элемента ИЛИ.

2. Преобразователь по п. 1, о т л и ч ающий с я тем, что квантрон выполнен на светодиоде, диоде, трех фотоприемниках и транзисторе, эмиттер которого соединен с общей шиной, а коллектор через светодиод соединен с шиной питания и первым выводом первого фотоприемника, второй вывод которого соединен с базой транзистора, которая через второй фотоприемник соединена с общей шиной, через третий фотоприемник — с входом установки квантрона, а через диод — с входом сброса квантрона, причем оптические входы первого, второго и третьего фотоприемников соединены соответственно с первым оптическим выходом светодиода и оптическим выходом квантрона, первым и вторым оптическими входами квантрона.

3. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что блок контроля выполнен на трех пороговых

984039

10

t5 оптронах, каждый из которых выполнен на светодиоде, транзисторе и фотоприемнике, кроме этого, третий пороговый оптрон содержит резистор, причем первый вывод фотоприемника каждого порогового оптрона подключен к базе его транзистора, а анод светодиода — к коллектору транэистора, вторые выводы фотоприемников и катоды светодиодов первого и второго пороговых оптронов, а также ка. тоды светодиода и второй вывод резистора третьего порогового оптрона подключены к источнику питания:, первый вывод резистора соединен с базой транзистора третьего порогового оптрона эмиттеры транзисторов и второй вывод фотоприемника третьего порогового оптрона подключен к общей точке, оптические входы фотоприемников первого и третьего пороговых оптронов соответственно оптически объединены а оптические выходы светодиодов первого и третьего пороговых оптронов оптически соединены с первым и вторым входами фотоприемника второго порогового оптрона. ,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 548836, кл. G 04 F 10/04, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 851770, кл. H 03 К 13/20, 1979 (прототип).

984039

I 11 I 1 I 1 I I I 1 I 1 Г 1Г Г1 1 "Г1Г Г1Г

1

Составитель А. Титов

Редактор В. Лазаренко Техред.Л.Пекарь Корректор М. Шароши

Заказ 995б/75 Тираж 959 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.; д.4/5

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