Способ преобразования напряжения в цифровой код с двуступенчатым уравновешиванием

О П И С А.Н И Е ИЗОБРЕТЕМ ИЯ Сееа Советских Сокиалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельства чав 68 ( 1275523/18-2 1(л. 42 тп, 3/00 влено присоединением заяв Кемитет по делам изобретений и открытий при Сосете ткинистрое СССРПриорите Опублико 61300 о 28,1 Х.1970, Боллетень3 УДК 681.355(088.8 сания 10.У 1.197 а опубликования торобретения явитель ВСКСО ОЗИ 1 Иа чт 71 т(1.ч х,""д.,д я СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИ С ДВУСТУПЕНЧАТЫМ УРАВНОВЕ РОВОИ КОДИЕМ И тель код - напряжение), схему 2 управления первой ступенью, схему д сравнения, схему 4 набора опорных уровней, схему 5 управления второй ступенью уравновешивания, счетчик 6, вентили 7 и д, шину 9 для подачи преобразуемого напряжения и; .Г 1 ри первоначальном уравновешивании работает первая ступень устройства (схемы 1 -- 3), при этом импульсы со схемы 5 сравнения поступают на схему 2 управления, содержащую регистр для хранения результата уравновешивания в первой ступени (вентиль 7 открыт, и вентиль 8 заперт). Б этой части работа устройства аналогина работе известных двуступенчатых преобразователей,Основной особенностьо предлагаемого способа (а также устройства, реализующего его) является характер измерения во второй ступени (схемы 3 - 5). Диапазонэично квант 1товання д= - ,: ся схемой 4,Измерение осу разом, Схема 4 в уровень, следует Если опорное ап ГО при(эаценпяность 1 .ь соавОО- рный ществляется еледующ: ыбирает очереднон опо опрос схемы Л срав, ряженне х:е ьше:зх:ер(ПЛО НОХЕХЙ Н о еня), то па выходе с ЕНИ 5 яемог,е.- хемы Изобретение относится к области вычислительной техники и систем управления и предназначено для преобразования напряжения (аналогового сигнала) в цифровой код.Известны способы и устройства преобразо вания напряжения в цифровой код, в которых ход и результат процесса уравновешивания зависят от результатов предшествующих шагов, причем в зависимости от измеряемой величины происходит искажение закона распре деления погрешности и, в частности, смещение его математического ожидания. Это особенно существенно при осреднении результатов измерений, На практике уменьшение смещения не моткет быть достигнуто уменьшени ем величины шага квантования по уровню.Предложешый способ отличается тем, что квантуют напряжение во всем диапазоне изменения его приращений на опорные уровни с постоянным шагом кватования, сравнивают 20 приращение напряжений с каждых опорным уровнем, а результаты сравнения подают на счетчик, в котором фиксируют результат измерения приращений.Это позволяет повысить точность и помехо устойчивость преобразования.На чертеже приведена схема устройства, реализующего предложенный способ.Устройство содержит схем 1 первой ступени уравновешивания (например преобразова изменения пр нр ащешгя си м мется на К уровней (с шагом кван- ). Опорные гоовни формнрОтЗаказ 3432/4 - 71 Изд.158 Тираж 480 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Центральная типография МО 3 появляетсч импульс определенной полярности, который поступает на счетчик б. Любое измерение независимо от величины измеряемого приращения состоит из У таких операций сравнения (по числу опорных уровней). Последовательность перебора Л опорных уровней для У операций сравнения определяется схемой 5 управления, не зависит от значения измеряемого приращения и результатов предшествующих операций сравнения и в общем случае может быть произвольной.Результат измерения приращений подсчитывается как число определенных исходов операций сравнений больше или меньше, например как число импульсов определеннои полярности со схемы сравнения 3 (при работе второй ступени вентиль 7 заперт, а вентиль 8 открыт). Для удобства отсчета результата число М целесообразно выбирать с учетом используемой системы счисления, например при двоичном кодировании Л выбирается кратным 2, где й - целое число. Окончательный результат определяется по кодам в регистре схемы 2 управления и в счетчике б.Поскольку Ь (и Л) может быть достаточно малым, быстродействие устройства близко к быстродействию поразрядного преобразователя.Предложенный способ обеспечивает повышенную помехоустойчивость к импульсной помехе, поскольку ложное срабатывание схемы 3 сравнения приводит лишь к малому искажению результатов (на 6). В известных же преобразователях в этом случае возможна ошибка вплоть до 1. илиВ силу независимости процесса измерения от результатов сравнения при реализации предложенного способа не происходит смещения математического ожидания погрешности по сравнению с идеализированным квантованием. Это позволяет уменьшить влияние квантования уменьшением Ь (математическое ожидание погрешности при 6 0 также стремится 5 к ну;по), что особенно важно при осреднениирезультатов измерений. Более того, при некоррелированных погрешностях шагов уравновешивания (операций сравнения) во второй ступени при достаточно малом Ь имеет место 10 осреднение и уменьшение случайной погрешности даже при одном измерении.Если не требуется высокое быстродействие,то п 1 эедложенныЙ сособ ое быть использован и в одноступенчатых преобразователях.15 В этом случае из схемы устройства, реализуощего предложенный способ, исключается схема 1 управления и схема 2 первой ступени уравновешивания и подсчитывается либо число срабатываний схемы 3 сравнения, либо чи сло импульсов, прошедших за время нахождения схемы сравнения в одном из двух состояний, например для время-импульсного преобразования. Быстродействие такого устройства того же порядка, что и преобразова телей, работающих по способу единичных приращений. Предмет изобретенияСпособ преобразования напряжения в циф ровой код с двуступенчатым уравновешиванием, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости преобразования, квантуют напряжение во всем диапазоне изменения его приращений на опор ные уровни с постоянным шагом квантования,сравнивают приращения напряжений с каждым опорным уровнем, а результаты сравнения подают на счетчик, фиксируют в счетчике результат измерения приращений.