Преобразователь напряжения в цифровой код

ЕНИЯ ЕТЕДЬСТВУ ВТОР СКОМУ С 1) Дополнительное к св.07 К Д 3/02 исо нием заяв осудврствеиный комитетСовета Министров СССРпо делам изооретенийи открытий 3) Приоритет 3) Опубликовано дд,0(45) Дата опубликован нсания 22 63 7(72) Авторы изобретения Э. И. Гитис, Г. А. Да Торчинский ович и сковскии ордена Ленина им. Серго Орджон ционный институе 1) Заявитель 4) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ В ЦИФРОВОЙ КОДНАПРЯЖЕНИЯ Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в разомкнутых и замкну ых аналого-цифровых измерительных и автома ических системах. Известен преобразователь напряжение-код следящего типа в комбинации с частотным преобразователем, в состав которого входят суммирующие усилители, частотный преобразовательи преобразователь код-напряжение (1. оНедостатком этого преобразователя является сравнительно низкое быстродействие.Известен преобразователь напряжения в цифровой код с обратной связью следящего типа, содержащий суммирующие усилители, пороговые устроиства, реверсивный счетчик и пре- - образователь код-напряжение 12 .Однако скорость работы реверсивного счетчика, определяющая быстродействие преобразол, вателя, выбирается из условия устойчивости всего преобразователя, а потому в сотни раз ниже достижимой в настоящее время скорости работы счетчиков, взятых в отдельности.Цель изобретения заключается в повышении быстродействия преобразователя напряжения в цифровой код с обратной связью следящего типа. 25Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь напряжения в цифровой код, содержащий суммирующие усилители постоянного тока, входы которых соединены с шиной преобразуемого напряжения н выходом преобразователя код-напряженне, причем выход первого суммирующего усилителя постоянного тока через первое пороговое устройство соедннсн с первым входом первого элемента И, выход которого подключен ко входу сложения реверсивного счетчика, выход второго суммируюьцего усилителя постоянного тока через второе пороговое устройство соединен с первым входом второго элемента И, выход которого нод ключен ко входу вычитания реверсивного счет. чика, вторые входы элементов И соединены с выходом генератора счетных импульсов, н вь,- ходы разрядов реверсивного счетчика подключены к входам преобразователя код-напряжение, дополнительно введены делитель частоты и генератор линеарнзуюшнх напряжений, пря мой выход которого соединен с входом первого суммирующего усилителя постоянного тока, ннверсный выход - с входом второго суммирующего усилителя постоянного тока, а вход генератора линеаризующих напряжений подключен к выходу делителя частоты, вход которого соебозб ОЯНИСЕСТИ 01 РЕССОГЛСОПЯ.115, ВОЗ К ны три релкпма ряб.;гь:рассолясовяее по,ОА(итслыОО ОГО. лютной ьегичинс прпвосходГ п(лловпну все е младаего разряда: рсоо)разе)атея 5; при;.-.том Напряжение с Вьходя су л и) опГО усил итс ля 1 Бызыпя 1 т сряоет Пава 1 ие цор(.Г)ВОГО хе т" рОЙства 3, кото)Ое ОГ;рые)ает ), Се 1 Г И 5, и импу 1 ъсь Гсне)ятора 7 потх пан)т па Вх д сложения сетчыкз 8; каждын цлпульс Бьзь- вает увеличеьие числа, пакоглеп Ого в )свсрсиВНОм счетчи(с 8, це (Упнин )леепсго ряз ряда преобрязовател 5, следствием чего является увеличение Напряжения с Выхо,а дскодппуоще:с прсобразсвятеля 9 ца веси иц; ;еса младшего разряда преобразе Ватсля:рассогласование Отрицатехьнопо абсолют. ЦОЙ БЕ.яИвИНЕ ПРЕБОСХОДГГ ПОЛОВИЪ )Г" З щего разряда ;р."Образоват,)и В этО" Гл), Пс ,нэпряжсцие с Выхода О млрльсщего )сцлител 5) 2 вызываст срабатыванис порогового устрой. ства 4, которое открывает элемент И б, и импульсы генератора 7 поступаоз ця Вход Вычитания счегчика 8, каждый имгульс вызывает уменьшение числа, цякоплецно.О В счетчик 8, на единицу младшсго разряда преобразователя, следствием чего является уменьшение напряжения с выхода преобразователя 9 ца величину веса младшего разряда преобразователя; 50абсолктная величина рассогласоваци меньше половицы веса младпе:го разряда преобразователя. Тогда пороговые устройства 3 и 4 не срабатываье)т, и элемегьы И 5 и 6 Оставляют генератор 7 отключенным От входов счетчика 8, число, накопленное в счетчике 8, а вместе с цим и напряжение с Вьхода преобразователя код.напряжение 9 остаются неизменными; число, накопленное в реверсивном счс икс 8, цредстВ- ляет цифровой код напряжения цодведешнцо ко входу 12 устройства. 60 дицец с выходом Гец(реОра с)етцьх импульСОЬ.а ф, 1 1 е)к;зяця стр ьсгрц 55 схе) 5 ред. лагясмого ппеобразспятеля; ц фиг. 2эпоры напряжений в разляцых точках схемы.Преобразо)этель напряжение.цифровой код включает В себя два с) мируюееьх усили(.ц 1 и 2 посте)яыного г.)кт, дв пороговых чстрей. ствя 3 и 4, дпа элемента И 5 и 6, генератор 7 счетных импульсов рсьерсивный счетчик 8, декодирующий преобразователь код-няпряже цис 9. делитель ясготы 10 и генератор 1 линеяризуюцих напряжений с прямым и ицверс. ным выходами, шины 12 преобразуемого цяпрягкения.ги 1)эОмкцы чыхоах геыето)я )и цеаризующих напряжений 11 получается из:.).тньи пр".Обрезовятсль напэяж( ция В 1 ифровоко Е с Г)расО В 1,; е" 5 цеНп РеОт, ).лОВ с)е,15)5" т Влич. с р;Г. ГГясования. -, О). ):)я,е)еГе;,;О- ,ч;)И(.- ия е) 5 хеда 2 )Г 1)е)п Вя; .1 пяесп (Н)- рать ОЙ свя" и с 11 (.",; Гоб:1Г Гея ко,-ц 1- Г 1 р яж (ц ив1 я и рН(1х 11 .1) Г , ин ь л ьОс Оассоглягове 1 их, с)О ) )11 пу т с,м 1) ел) 1 е :,силителии 2 и тояНог те):,а. 4Работу преобразователя при подключенныхгыходах генератора линеаризующих напряжений 1, поясняют эпюры напряжений в различных точках блок-схема преобразователя эпюры не учитывают переходные процессы в узлахпреобразователя), При подключении выходовгенератора линеаризующих напряжений, в отличие от рассмотренного случая работь приразомкнутых выходах, значительно уменьшенпериод повторения импульсов генератора 7 довеличины, при которой еще норлеально работаетсчетчик 8; остальные узлы преобразователя,работа которых рассмотрена в случае разомкнутых выходов генератора 11, предполагаютсянеизменными, Коэффициент деления делителячастоты 10 (целое положительное число, знаЕ 5 чительно превосходящее единицу) должен бытьвыбран таким, чтобы период повторения выходных импульсов делителя частоты 10 не превосходил Г, Выходные импульсы деиеля частоты 0 5 вляются запускающими (или синхроцаируОеиц) импульсами для генератора 11,и с выходов генератора 11 снимаются периодические колебания напряжений с периодом повторения, цс пр( Восходящим Т,.Форма выходных колебаний генератора 1может быть различной, однако желательно обес.печить пилообразную форму. Напрялкеные сряхого выхода генераторав максимумеравно цулю, а в остальное время периода отрицательцо; напряжение с инверсного выходагенератора 11 в минимуме равно нулю, а вОсталыое время периода положительно. ФормаО изображенных на эпюрах напряжений с выходов генератора 11 удобна для пояснения работы преобразователя, а их период взят равнымРассмотрим осцовные режимы работы преОбразователя,Рассогласование положительно и по абсолютной величине превосходит половину весамладшего разряда преобразователя. При этомнапряжение с выхода суммирующего усилителя 1 на некотором интервале времени превышает уровень срабатывания устройства 3 и остается меньше уровня срабатывания устройства3 во все остальное время периода Т Поканапряжение с выхода суммирующего усилителяпревосходит уровень срабатывания устройства 3, элемент И 5 оставляет открытымпуть импульсам генератора 7 на вход сложения реверсивного счетчика 8; каждый импульсвызывает увеличение числа, накопленного всчетчике 8, ца единицу младшего разряда преобразователя, следствием чего является увеличение напряжения с выхода преобразователяна величину веса младшего разряда преобразователя. Отличие от работы преобразователянапряжение-цифровой код с обратной связьюследящего типа здесь проявляется в том, чтов зависимости от длительности интервала времени, на котором напряжение с выхода суммирующего усилителя 1 превышает уровень срабатывания порогового устройства 3 на вход сложения счетчика 8 могут проходить не толькоолин, цо и несколько импульсов генератора 7;количество импульсов, достигающих входа сложения счетчика 8 в каждом периоде, зависиткак от величины рассогласования в этом периоде, так и от формы напряжения с прямого выхода генератора 11, На прилагаемых эпюрах напряжений в одной периоде проходит три счетных импульса, на что в преобразователе напряжение-цифровой код с обратной связью следящего типа потребуется три периода работы, что и доказывает повышение быстродействия предлагаемого преобразователя.Рассогласование отрицательно и по абсолют.ной величине превосходит половину веса младшего разряда преобразователя; в этом случае напряжение с выхода суммирующего усилителя 2 на некотором интервале времени заходит . за уровень срабатывания устройства 4 и не достигает уровня срабатывания устройства 4 во все остальное время периода Т,. Пока напряжение с выхода суммирующего усилителя постоянного тока 2 заходит за уровень срабатывания порогового устройства 4, элемент И 6 оставляет открытым путь импульсам генератора счетных импульсов 7 на вход вычитания реверсивного счетчика 8; каждый импульс вызывает уменьшение числа, накопленного в счетчике 8, на единицу младшего разряда преобразователя, следствием чего является уменьшение напряжения с выхода декодирующего преобразователя 9 на величину веса младшего разряда преобразователя. Отличие от работы преобразователя напряжение-цифровой код с обратной связью следящего типа здесь проявляет ся в том, что в зависимости от длительности интервала времени, на котором напряжение с выхода суммирующего усилителя 2 заходит за уровень срабатывания устройства 4, на вход вычитания счетчика 8 могут проходить не только один, но и несколько импульсов генератора счетных импульсов 7; количество импульсов, достигающих входа вычитания реверсивного счетчика 8 в каждом периоде, зависит как от величины рассогласования в этом периоде, так и от формы напряжения с инверсного выхода ген.ратора 11. На прилагаемых эпюрах напряжений в одном периоде проходит три счетных импульса, на что в преобразователе напряжение-цифровой код с обратной связью следящего типа потребуется три пери да работы, что также доказывает повышение быстродействия преобразователя,Абсолютная величина рассогласования меньше половины веса младшего разряда преобразователя; при этом напряжения с выходов суммирующих усилителей 1 и 2 не заходят за уровни срабатывания пороговых устройств 3 и 4, элементы И 5 и 6 оставляют генератор счетных импульсов Отключенным от входов счет.чика 8 в течение всего периода Т, накопленное в реверсивном счетчике 8 число, и вместе 5 с ним и напряжение с выхода декодируюшегопреобразователя 9 остаются неизменными; число, накопленное в счетчике 8, представляет код напряжения, подведенного ко входу усилителяля 2,форлула изобретенияПреобразователь напряжения В цифровойкод, содержащий суммирующие усилители по стоянного тока, входы которых соединены с ши.ной преобразуемого напряжения и выходом преобразователя код-напряжение, причем Въход первого суммирующего усилителя постоянного тока через первое пороговое устройство соединен с первым входом первого элемента И, вы Е ход которого подключен ко входу сложения реверсивного. счетчика, выход второго суммирующего усилителя постоянного тока через Второе пороговое устройство соединен с перВым Входом второго элемента И. выход которого подключен ко входу вычитания реверсивного счетчика, вторые входы элементов И соединены с выходом генератора счетных импульсов, и Выходы разрядов реверсивного счетчика подключены к входам преобразователя код-напряжение, отличающийся тем, что, с целью увеличе ния быстродействия преобразователя, в неговведены делитель частоты и генератор линеаризующих напряжений, прямой выход которого соединен с входом первого суммирующего усилителя постоянного тока, инверсный Выход - с входом второго суммирующего усилителя постоянного тока, а вход генератора линеаризучощих напряжений подключен к выходу делителя частоты, вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов.40 Источники информации, принятые во Внимание при экспертизе:1. Шляндин В. М. Цифровые измерцельные преобразователи и приборьМ, Высшая школа, 1973, с. 269 - 271.2. Преобразование информации в аналогоцифровых вычислительных устройствах и системах, под ред. Г. М. Петрова, М., Машиностроение, 1973, с. 184 - 201.603116 Составитель Д. Голубович Техред О. Луговая К Тираж 086 П ССР НИИПИ Государственноо по делам изо3035, Москва, .Ж Филиал ППП Патенткомитета Совета Министровбрстеиий и открытий35, Раушская иаб., д. 4/5г. Ужгород, ул, Проектна А гйи п бай Л ОриЬю 6 р д Редактор Н. ЗайцеваЗаказ 1876/55 ффт ю ектор Н. Тупицписное