Многоканальный преобразователь напряжение-код

(19) (11) 51)4 Н ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТЕЛЬСТ АВТОРСКОМ У 11 В.М дакоол аен детельство СССР М 1/38, 1971. тельство СССР М 1/38, 1980, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРГ 10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ. (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЕ - КОД(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах прецизионной коммутации и преобразования аналоговых сигналов, а также в системах сбора и обработки информации, В устройство, содержащее регистр 1 поразрядного уравновешивания, цифроаналоговый преобразователь 2, коммутатор 3, компаратор 4, два источника эталонных положительной 5 и отрицательной 6 полярностей, два резистора 8 и 9, с целью повышения быстродействия введены два сумматора 10 и 11 по модулю два и мультиплексор 12, 2 ил,12989Изобретение относится к вычислительной технике и может быть иснольэовано в устройствах прецизионнойкоммутации и преобразования аналоговых сигналов,.а также в системах 5сбора и обработки информации,Целью изобретения является повышение быстродействия устройства,На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 Юдиаграмма напряжений, поясняющаяпринцип работы предлагаемого устройства.Устройство содержит регистр 1 поразрядного уравновешивания, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 2,коммутатор 3, компаратор 4, источникиэталонных напряжений положительной 5и отрицательной б полярностей, аналоговый переключатель 7, токоограничивающие элементы 8 и 9, выполненныена резисторах, сумматоры 10 и 11 помодулю два, мультиплексор 12Устройство работает следующимобразом,Входной коммутатор 3 подключает .снапряжение датчика к неинвертирующем 1входу компаратора 4. На вход разрешения аналогового переключателя 7управляющее напряжение с выхода ре- ЗОгистра 1 поразрядного уравновешивания не поступает (такт контроля ещене наступил), т,е. аналоговый переключатель 7 находится в закрытомсостоянии. 35В начале (в первом такте Т) производится определение знака напряжения подключенного датчика (фиг.2),При этом на выходе старшего (первого)разряда регистрапоразрядного уравновешивания устанавливается напряжение логической "1", поступающее напервый вход второго сумматора 10 помодулю два и на вход управленияаналоговым переключателем 7. Так как 45при определении знака регистрпоразрядного уравновешивания находитсяв исходном состоянии ("1" - на выходе знакового первого разряда, наостальных выходах - уровни 0), то 50на второй вход второго сумматора 10по модулю два подается уровень логического "0", т.е, на первый входпервого сумматора 11 по модулю дваподается уровень логической "1", 55На инвертирующий вход компаратора 4подается сигнал "0" с выхода ЦАП 2,на информационные входы которого 9 2поданы, уровни логического0 отрегистра 1 поразрядного уравновешивания через мультиплексор 2. Приположитепьном напряжении датчика навыходе компаратора 4 формируетсяуровень логической "1" и с выходапервого сумматора 11 по модулю двав знаковый разряд регистра 1 поразрядного уравновешивания записываетсялогический "О", В случае отрицательного напряжения датчика на выходекомпаратора 4 формируется уровеньлогического "О" и в знаковый разрядрегистра 1 поразрядного уравновешивания записывается сигнал логическойи иЗатем производится преобразование напряжения датчика в двоичныйкод.В результате преобразования навыходах 1-и разрядов регистра 1 поразрядного уравновешивания формируется двоичный код входного напряжения,После окончания преобразованияпроизводится контроль исправностивходного коммутатора 3, т.евыполняется один такт контроля (Т ) входного комумтатора, При этом на выходеконтрольного и+1-го разряда регистра1 поразрядного уравновешивания устанавливается сигнал логической "1",который устанавливает аналоговыйпереключатель 7 в активное (проводящее) состояние, а. уровнем выходногонапряжения старшего разряда регистра 1 поразрядного уравновешиванияподключается к неинвертирующемувходу компаратора 4 в зависимости отсостояния старшего разряда или, чтото же самое, в зависимости от знаканапряжения датчика эталонное напряжение положительной или отрицательнойполярности через резистор 8 или 9.Значение знакового регистра 1 поразрядного уравновешивания подаетсятакже на первый вход второго сумматора 10 по модулю два, с выхода которого инвертированное значение разряцапоступает на знаковый вход ЦАП 2,Уровень логической "1", поступающийна вход управления мультиплексора 12,разрешает прохождение кода контропяМ к на информационные входы ЦАП 2,При контроле исправности входногокоммутатора 3 на входах компаратора4 формируются следующие напряжения: 4 к Оэгпе19 411 ри обрыве подключенного канала входного коммутатора 3, т.е, г =до, из выражения (2) следует, что О = -О О =-О Мэх К Таким образом, ОО и на выходе компаратора 4 формируется уровень логического "0", на выходепервого сумматора 11 по модулю дваформируется уровень логической "1",который записывается в контрольныйразряд регистра 1 поразрядного уравновешивания, т,е. формируется сигнал неисправности канала входногокоммутатора 3,При отрицательном входном напряжении ( напряжении датчика) в знаковый разряд регистра 1 поразрядногоуравновешивания записывается уровеньлогической "1" и в такте контроляна первый вход первого сумматора 11по модулю два подается логический"0"В такте контроля к неинвертирующе"му входу компаратора 4 подключаетсяэталонное напряжение положительной .полярности через резистор 8 и анало"говый переключатель 7,При исправном канале коммутатора где О+ - напряжение на неинвертирующем входе компаратора 4;О - напряжение датчика1г - сопротивление открытогоКканала входного коммутатора 153;г - сопротивление открытого каКИнала аналогового переключателя 7;В. - внутреннее сопротивление 20датчика;К - сопротивление резистора8 или 9,Если после преобразования входногонапряжения в код в старшем (энаковом) 25разряде регистра 1 поразрядного уравновешивания записывается логический"0", т,е, к неинвертирующему входукомпаратора 4 приложено напряжениеположительной полярйости, то в такте 30контроля к неинвертирующему входукомпаратора 4 подключается частьэталонного напряжения отрицательнойполярности, на выходе ЦАП 2 устанавливается напряжение отрицательнойполярности, величина которого зависит от кода контроля й ,3ЕО = ИО,35 т,е, О,О, на выходе компаратора 4 - логический "0", на выходе первого сумматора 11 по модулю два - логический "0" и в контрольный разряд регистра 1 поразрядного уравновешивания записывается логический 0".При неисправном канале входного коммутатора 3 г = и из выраженияК(2) следует, что При положительном напряжении датчика О после определения знака в знаковйй разряд регистра 1 поразрядного уравновешивания записывается логический "0", а на первый вход первого сумматора 11 по модулю два в такте контроля входного коммутатора 3 подается уровень логической "1", При исправном канале входного комму" татора 3 (нет обрыва) О,=О,О =КО следовательно,О .О , а в младший (контрольный) разряд регистра 1 поразрядного уравновешивания записывается логическая "1", являющаяся сигналом неисправности входного коммутатора 3.Технический эффект от использования предлагаемого изобретения заключается в повышении быстродействия устройства путем сокращения времени контроля исправности канала входного 50 О = ОО =-ИО и, следовательно, О.+О, т.е. навыходе компаратора 4 устанавливаетсянапряжение логической "1", и в контрольный (и+1) разряд регистра 1поразрядного уравновешивания записывается логический 0". 3 12989 где О - напряжение на инвертирующемвходе компаратора 4;О - напряжение источника этапонэтного напряжения положительной или отрицательной полярности;Я - код контроля;О О, + , - ф +(2)129891 где ь - постоянная времени цепи перезаряда выходной емкости коммутатора 3. гоПереключение коммутатора 4 произо-йдет при О+ О , где О -О й, отсюдафью2 е 25 1= -й и к 2 1 и1 "й(3) Так как в известном устройстве0 -О - - =О(1)0.у 2 ч 2 ф ф1т.е. й1 - 2-, то из выраженияк.МеОФормула изобретения Многоканальный преобразователь напряжение - код, содержащий регистр поразрядного уравновешивания, цифро ф 5 аналоговый преобразователь, коммута-, тор, компаратор,источники эталонных. напряжений положительной и отрицательной полярностей, аналоговый переключатепь, выход которого объединен 50 с выходом коммутатора и подключен к неинвертирующему входу компаратора,коммутатора на один такт, а также за счет сокращения длительности такта контроля.Длительность такта контроля может быть сокращена по сравнению с извест ным устройством за счет сокращения времени установления (с ) напряженияна неинвертирующем входе компаратора 4 (О+) при обрыве канала коммутатора 3 (фиг,2), ЭОПри включении аналогового переключателя 7 происходит перезаряд емкости на выходе входного коммутатора 3 и напряжение О.+ при этом изменяется в соответствии с формулой 15О = О (2 е -1),"Ц 1 9 6инвертирующий вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, первый и второй аналоговые входы которого подключены соответственно к выходам источников эталонных напряжений положительной и отрицательной полярностей и к первым выводам первого и второго токоограничива" ющих элементов, выполненных на рези-. сторах, вторые вьводы которых подключены соответственно к первому и второму информационным, входам аналогового переключателя, информаци онные входы коммутатора являются входными шинами, а управляющий вход - шиной управления, тактовый вход и . вход управления регистра поразрядного уравновешивания являются соответственно тактовой шиной и шиной фПуск", а выходы с первого по и разрядов являются информационными вы,ходными шинами, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с "целью повышения быстродействия, в него введены первый и второй сумматоры по модулю два и мультиплексор, информационные выходы которого соединены с одноименными информационными входами цифроаналогового преобразователя, знаковый вход которого объединен с первым входом первого сумматора по модулю два и подключен к выходу второго сумматора по модулю два, первый и второй входы которого соответственно объединены с входами управления и разрешения аналогового переключателя и подсоединены к первому и и+1-му выходам регистра поразрядного уравновешивания, и+1 выход которого подсоединен также к управляющему входу мультиплексора и является выходной шиной сигнала неисправности, выход компаратора соединен с вторым входом первого сумматора по модулю два, выход которого подключен к информационному входу регистра поразрядного уравновешивания, выходы с второго по и разрядов которого соединены соответственно с первыми финформационными входами мультиплексора, вторые информационные входы которого являются шиной кода контроля устройства.1298919 Составитель 1 О.Спиридонедактор Л,Гратилло Техред М.Ходанич орректор овая каэ 899/6 2 Ти одственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 Пр ВНИИПИ Госу по делам 13035, Москва, рствен эобрет -35, Р Подписно го комитета СС ий и открытий шская наб., д.