Преобразователь напряжения в код

271917 Союз Советских Социалистических Республикависимое от авт. свидетельства явлено 05.Ъ.1968 ( 1239086/18-24 с присоединением заявки М Приоритет Опублико М 11 К Н 031 с 13(17УДК 681.325(088.8) Комитетбретенийи СоветеСС елам ткрытийо 26 Х.1970. Бюллет хо нистрав Х. 197 а опуолпковання описания Авторизобретею пенко БЛТЕВв 1 тт 1ЩЩЩУл 11ф 11 И 10 ГИИ тельнои техииР нститут электроники и вычисАН Латвийской С Заявите ЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В КО Предлагаемый преобразователь напряукения в код может быть использован в цифровых системах автоматического управления, измерения, в вычислительных комплексах, аналогово- цифровых вычислительных машинах.В технике цифрового измерения и связи цифровых вычислительных машин с объектаии управления нашли широкое применение преобразователи напряжения в код с обратной связью, работающие в циклическом режиме, которые используются при одноканальном и многоканальном преобразовании,В этих циклических преобразователях напряжения в код с обратной связью имеют место ошибки, вызванные сбоями (самоустраняющимися огказами) в работе элементов цифровой части преобразователя, уменьшающие достоверность результата преобразования, Сбои приводят к неправильному функционированию триггерных ячеек, клочей, схем совпадения,и так далее. Ошибки, вызванные сбоями, в дискретных устройствах, могут быть двух типов: 1 - эО, что соответствует появлению на выходе устройства сигнала 0 вместо 1 или 01, что соответствует ошибочному появлению 1 вместо О.Если в прцессе преобразования возникают сбои в цифровой части циклического преобразователя напряжения в код с обратной связью, то результат преобразования может быть ошибочным, Например, на нулевой вход триггера старшего разряда, находящегося в 1 во втором такте преобразования подается импульс, однако, вследствие сбоя вида О-+ 1 5 триггер остается в 1. Коммутатор продолжает последовательно управлять работой остальных триггеров (младших разрядов), которые в конце цикла преобразования установятся в 0. Таким образом, в результате лож ного срабатывания первого триггера частьтриггеров младших разрядов также примет ошпоочные состояния, Результат преобразования будет ошибочным.В предлагаемом преобразователе для повы щения надежности и уменьшения динамической погрешности управление триггерами осуществляется с помощью устройства, реализованного на схемах совпадения. Триггер г-го разряда (где с от 1 до тт - 1), устанавливается 20 в 1 схемой совпадения, если триггер( - 1)-го разряда натоодится в 1 и все последующие триггеры, начиная с 1-го по тг-й включительно, находятся в 0. Триггер с-го разряда устанавливается в 0 схемой совпадения, 25 если разность преобразуемого и ксотпенсируюшего напряжений отрицательна и все триггеры, начиная с (+1)-го по и-й включителыо находятся и 0 и -й триггер находится в 1.Триггер младшего 1 п-го) разряда устанавлп ваегся в 1 схемой совпадения. если преды3дущий (а - 1)-й триггер находится в 1 и и-й триггер - в О. Триггер младшего разряда устанавливается в О схемой совпадения, если п-й триггер находится в 1 и разность преобразуемого и компенсирующего напряжений отрицательна,Устройство управления триггерами функционирует таким образом, что если,в процессе преобразования имело место ошибочное сра. батывание элементов дискретной части преоб;разователя, то преобразование продолжается до тех пор, пока разность преобразуем ого и ,компенсирующего напряжений не станет равной нулю. Это дает возможность исправлять ошибки, вызванные сбоями, непосредственно в процессе преобразования, что приводиг к по.вышению надежности преобразователя.Если в процессе преобразовакия сбои отсутствуют, то имеет место увеличение быстродействия цикла,преобразования по сравнению с известными методами. Это происходит,в результате того, что одновременно с установкой (1 - 1)-го триггера в О триггер 1-го разряда устанавливается,в 1 одним и тем же управляющим импульсом. Увеличенне быстродействия дает возможность уменьшить динамическую,погрешность преобразования. На чертеже изображена функциональная схема четырехразрядното преобразователя (а равно 4) .Триггерный регистр, формирующий цифровой код преобразуемого напряжения, состоит из триггеров 1, 2, 3, 4, где триггер 1 старшего первого разряда, а триггер 4 младшего четвертого разряда, Единичные выходы всех триггеров подключены к преобразователю б, который состоит из взвешенных сопротивлений и клячей, управляемых триггерами 1, 2, 3, 4, и .который формирует ступенчатое компенсирующее,напряжение отрицательной полярности, Выход преобразователя б соединен со :входом двухканального нуль-органа б генераторного типа,На вход 7 нуль-органа б,подключено преобразуемое напряжение положительной полярности. Нуль-орган имеет два выходных канала: канал-и канал +, первый,из них соединен с импульсным входом вентиля 8, а второй - с импульсным входом, вентиля 9. Выходы, вентилей 8 и 9 подключены ко входам собирательной схемы 10 импульсного типана выходе которой формируются синхронизирующие импульсы. Выход схемы 10 соеди,нен с импульсным входом двухвходовой схемы совпадения 11 импульсно-потенциального типа, назначение которой - формирование сигнала установки в 1 триггера старшего разряда, Вход схемы 11 соединен с выходом схемы совпадения 12 на два:входа потенциального типа, Выход последней принимает состояние 1, если триггеры 1, 2, 3, 4,находятся в 0. На один вход схемы совпадения 12 подключен нулевой выход триггера 1 и выход схемы совпадения 13. Выход схемы 13 прини 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 мает состояние 1, если триггеры 2, 3, 4 находягся в О. На входы схемы 13 подключены нулевой, выход триггера 2 и выход двухвходовой семы совпадения 14 потенциального типа. Входы схемы 14 соединены с нулевыми выходами триггеров 3 и 4. Нулевой вход триггера 1 соединен с выходом двухвходовой схемы совпадения 15 импульсного типа, служащей для установления триггера 1 в О, если триггеры 2, 3, 4 находятся в О, триггер 1 - ,в 1 и разность преобразуемого и компенсирующего напряжений отрицательна.На один вход схемы 15 подключен выход вентиля 8; другой вход ее соединен с выходом трехвходовой схемы совпадения 1 б импульсно- потенциального типа. Выход схемы 1 б подключен также к единичному входу триггера 2, Назначение схемы 1 б состоит в формировании импульса, устанавливающего в О триггер 1 и в 1 триггер 2 в случае, если триггеры 2, 3, 4 находятся в О, а триггер 1 - в 1. Выходы схемы 1 б подключены к выходу схемы 10, единичному выходу триггера 1 и к выходу схемы 13.Для установки в О триггера 2 служит схема совпадения 17;импульсного типа на два ,входа. Выход последней соединен с нулевым входом триггера 2. На входы схемы 17 подключены выход, вентиля 8 и выход трехвходовой схемы совпадения 18 импульсно-потенциального типа, служащей для установки в О триггера 2 и в 1 триггера 3 в случае, когда триггеры 3 и 4 находятся в О, а триггер 2 - в 1. Выходы схемы 18 подключены к выходу схемы 10, к выходу схемы 14 и к единичному .выходу триггера 2, Выход схемы 18 соединен с единичным входом триггера 3 и входом схемы 17. Нулевой, вход триггера 3 соединен с выходом схемы совпадения 19 импульсного типа на два входа. Входы схемы 19,соединены с,выходом вентиля 8 и выходом схемы совпадения 20 на три входа импульсно-потенциального типа, Выход последней соединен также с единичным входом триггера 4. Схема 20 служит для установки триггера 3 в О, а триггера 4 - в 1 в случае, если триггер 3 находится в 1, а триггер 4 - в О, На потенциальные входы схемы 20 подключены единичный выход триггера 3 и нулевой выход триггера 4.На импульсный вход схемы 20 подключен выход схемы 10. Нулевой вход триггера 4 соединен с выходом трехвходовой схемы совпадения 21 импульсно-потенциального типа, служащей для установки в О триггера 4, когда он:находится,в 1 и разность преобразуемого и компенсирующего напряжений отрицательна. Потенциальный вход схемы 21 соединен с единичным выходом триггера 4, импульсный вход ее - с выходом вентиля 8.Схемы управления триггером любого разряда, за исключением младшего, идентичны. Например, триггер 3 управляется с помощью схемы 14, 18, 19, триггер 2 - с помощью схем 13, 1 б, 17. Единичный вход управляющегогр 1 иггера 22 соединен со входом 23 начало преобразования,Устройство индикации окончания ляееОбаазвания состоит из триггера 24, двух кипи-.реле 25 и 26, собирательной схемы 27 и дифференцирующей цепочки 28. Выход схемы 10 соединен со счетным, входом триггера 24. Единичный выход последнего подключен к кипп-реле 25, нулевой выход триггера 24 соединен с кипп-реле 26 причем кипи-реле 25 и 26 представляют собой ждущие мультивибраторы, длительносгь импульсов выходного напряже- НИЯ КОтоРЫХ Равна Т макс +1 з, ГДЕ Тмакс Маисимальной период следования импульсов нуль-органа, 1, - временная задержка, необходимая для надежного определечия равенства сравнвваемых напряжений,Выходы кипп-реле 25,и 26 подключены ко входам собирательной схемы 27, которая предназначена для формирования прямоугольного имапульса напряжения, длительность которого равна длительности цикла преобразоВаиия ПЛЮС (Т макс +л а ) . ВЫХОД СХИМЫ 27 СО- единен со входом дифференцирующей цепочками 28, которая формирует кратковременный импульс в момент перепада напряжений на выходе этой схемы 27. Выход дифференцирующей цепочки 28 подключен к нулевому входу управляющего триггера.Перед началом цикла преобразования триггеры 1, 2, 3, 4 находятся в О. Цепи установ.ки триггеров в начальное состояние на черте. же не показаны. Компенсирующее напряжение на выходе преобразователя 5 равно, нулю. Нуль-орган 6 генерирует импульсы по выходному, каналу +. Вентили 8 и 9 закрыты. Преобразование начинается с подачи импульса начало преобразования на,вход 23, Триггер 22 устанавливается в 1 и открывает,вентили 8 и 9. Первый импульс с выхода вентиля 9 через схему 10 поступает на входы схем 11, 16, 18, 20 и триггер 24. Этот импульс пройдет через схему 11 и установит триггер 1 в 1, так как триггеры 1, 2, 3, 4 находятся,в состоянии 0 и на выходе схемы 12 имеется разрешающий,потенциал, На выходе преобразователя 5 появляется компенсирующее напряже 11 ие отрицательной полярности, равное по абсолютной величине половине максимально допустимого преобразуемого напряжения. Дальнейший процесс формирования кода зависит от величины преобразуемого, напряжения.Пусть на вход 7 нуль-органа подано преобразуемое непрерывное .напряжение, цифровой код которого равен 1011. Тогда после установления триггера 1 на первом такте преобразо,вания в 1 разность сравниваемых напряжений станет положительной, Второй импульс нуль-органа тенерируется по-прежнему по каналу +. С выхода вентиля 9 через схемы 10 импульс поступит на входы схем 11, 16, 18, 20 и будет пропущен схемой 16, так как тр,иггер 1,находится в 1, а триггеры 2, 3, 4 - в О, и на выходе схемы 13:имеется разрешающий потенциал. Импульс с выхода схемы 16 посту 5 И 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 6пит на вход схемы 15 и единичный вход триггера 2. Последний установится в 1, а схема 15 импульс не пропустит, так как на выходе вентиля 8 импульса нет. Триггерный регистр установится,в состояние 1100. Разность сравниваемых напряжений примет отрицательное значение, Третий импульс нуль-органа генерируется по каналу-и с,выхода вентиля 8 подается на входы схем 15, 17, 9, 21, а с выхода схемы 10 - на входы схем 11, 16, 8, 20. Триггеры 8 и 4 находятся в О, и на выходе схемы 14 имеется разрешающий (высокий) потенциал, С единичного выхода триггера 2 на вход схемы 18 подан также высокий потенциал. Импульс с выхода схемы 18 пройдет на единичный вход триггера 3 и через схему 17 - на нулевой вход триггера 2. На триггерном регистре установится код 1010. Разность сравниваемых напряжений станет положительной.Четвертый импульс нуль-органа генерируется по каналу +- и с выхода, вентиля 9 поступает через схемы 10 на входы схем 11, 16, 18, 20. С нулевого выхода триггера 4 и единичного выхода триггера 8 поданы высокие потенциалы на входы схемы 20. С выхода последней импульс поступит на вход схемы 19 и сдиничный вход триггера 4. Схема 19 импульс не пропустит, так как на,выходе вентиля 8 импульса нет. На триггерном регистре установится код 1011. Разность преобразуемого и компенсирующего напряжений станет равной нул 1 о, Нуль-орган прекращает генерацию импульсов по обоим каналам.Рассмотрим работу устройства индикации окончания преобразования. Первый импульс с выхода схемы 10 поступает на счетный вход триггера 24. Допустим, перед началом преобразования триггер 24 находился в О, Тогда этот триггер установится в 1. Положительным перепадом напряжения на единичном выходе триггера 24 запускается кипи-реле 25, на выходе которого формируется прямоугольный импУльс напРЯженпя длптелы 10 стыо Тмакс +л э На выходе схемы 27 образуется, высокий потенциал. Второй импульс с выхода схемы 10 установит триггер 24 в О, Положительным перепадом напряжения на нулевом выходе триггера 24 запустится кипп-реле 26, на выходе которого формируется прямоугольный им- ПУЛЬС 11 аПР 51 ЖСНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТЫО Т макс +1 з За счет времени задержки импульсы па выходе кипп-реле 25 и 26 взаимно перекрыва 1 отся так, что на выходе схемы 27 потенциал продолжает оставаться высоким.Третьим импульсом с выхода схемы 10 запустится кипп-реле 25, четвертым - кппп-реле 26. После прохождения четвертого импульса по цепям управления разность сравниваемых напряжений станет равной нулю, генерация импульсов нуль-органа прекращается, Через промежуток времени, равный сумме Тм,к, +1 с момента постУплсниЯ четвсРтогд импульса на вход триггера 24 на выходе кпппреле 26 пропадает прямоугольный импульс, а па выходе схемы 27 потенциал становитсяТипография, пр. Сапуно низким. Отрицательным перепадом потенциала на выходе кипп-реле 26 управляющий триггер 22 устанавливается,в 0, закрывая вентили 8 1 и 9. На этом оканчивается цикл преобразования.Если в результате сбоя вида 1 - эО на третьем такте триггер 3 не устанавливается в 1, на триггерном регистре формируется код 1000, т. е, триггер 2 установился безошибочно в 0, а третий сработал ложно: в 1 не установился, Четвертый импульс:на,выходе вентиля 9 через схему 10 вновь подается на:входы схем 11, 16, 18, 20 и будет пропущен схемой 16, так как триггер 1,находится в 1, а триггеры 2, 3, 4 - в 0, Если, длительность сбоя меньше двух периодов следования синхроимпульсов, то на,пятом такте триггер 3 установится в 1, и дальше преобразование,протекает согласно описанному выше случаю безошибочной работы преобразователя.Цикл преобразования закончится через шесть тактов, Если длительность сбоя больше длительности двух тактов, то триггерный регистр последовательно принимает состояния - 1000, 1100, 1000, 1100 и т, д, до тех пор, пока триггер 3 не установится в 1.В случае сбоя вида О - э 1 триггера 2 в третьем такте на нулевой вход его и единичный вход триггера 3 подается импульс; разность сравниваемых напряжений отрицательна, В результате сбоя вида О - -1 триггера 2 на триггерном регистре образуется жод 1110, Разность сравниваемых напряжений по-,прежнему отрицательна. Четвертым импульсом с выхода схем 19 и 20 формируется код 1101.Разность сравниваемых напряжений вновь отрицательна, и на пятом такте также формируется код 1100. На шестом такте разность срав ниваемых напряжений остается отрицательной, и на,нулевой вход триггера 2 через схему 17 и единичный вход триггера 3 через схему 18 подается шестой импульс с выхода схемы 10. Если влияние сбоя на триггер 2 пре,кратилось, то формируется код 1010. Циклпреобразования закончится через семь тактов. П р едм ет,из о бр ет ения 15Преобразователь напряжения в код с обратной связью, содержащий регистр, схемы совпадения, преобразователь код - напряжение, двухканальный нуль-орган генераторного ти па, вентили, собирательную схему, управляющий триггер, устройство, индикации, отличаюи 1 ийся тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения погрешности преобразования, нулевой вход триггера младшего разряда 25 регистра соединен с выходом одной схемысовпадения, к одному входу которой,подключен единичный, выход триггера младшего разряда; единичный, вход 1-го триггера регистра (где 1 - 1,2,3, , п - 1) соединен с одним вхо дом другой схемы совпадения, управляющейустановкой в О триггера (1 - 1) -го разряда регистра;,другие входы схем совпадения,подключены через вентиль к выходу-нуль-органа. Заказ 242112 Тираж 480 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5