Преобразователь напряжение-код

(51)4 Н 03 М 1/56 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ(56) Авторское свидетельство СССРУ 1001463, кл. Н 03 М 1/56, 1983.Авторское свидетельство СССРУ 119082, кл. Н 03 М 1/56, 1985.(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЕ - КОД (57) Изобретение относится к информационно-преобразовательной технике, в частности к преобразователям нап;ряжения в число импульсов, используемых в преобразователях аналог-код и, в первую очередь, в преобразователях напряжения в код в различных устрой- ствах автоматики и телемеханики систем автоматического регулирования сиспользованием ЭВМ при работе с малыми входными сигналами. Цель изобретения - повышение точности при преобразовании малых входных сигналов.Преобразователь напряжение - код содерзит последовательно соединенныегенератор счетных импульсов н делитель частоты, преобразователи отрицательного и положительного входныхнапряжений, подключенные управляющими входами к выходу делителя частотынепосредственно и через инвертор исодержащие генератор пилообразного)напряжения, источник порогового напрякения на диоде, Компенсирующий эле"мент, аналоговый сумматор и сравнивающее устройство, четыре суммирующих резистора, источник опорного нап"ряжения, два диода, компаратор, элеМент И и счетчик. 1 ил.Изобретение относится к информационно-преобразовательной технике, в частности к преобразователям напряжения в число импульсов, используемых 5 в преобразователях аналог-код и, в первую очередь, в преобразователях напряжение - код в различных устройствах автоматики и телемеханики систем автоматического регулирования.Цель изобретения - повышение точности при преобразовании малых сигналов. 1На чертеже приведена структурная 15схема преобразователя.Преобразователь содержит генератбр 1 импульсов, делитель 2 частоты,преобразователь 3 отрицательного напряжения, выполненный на генераторе 4 20пилообразного напряжения, источник 5порогового напряжения, выполненный надиоде 6, накопительный элемент 7, выполненный на конденсаторе, токоограничивающем элементе 8, выполненном на 25резисторе, буферном усилителе 9,сравнивающем устройстве 10, выполненном на операционном усилителе 11,токоограничивающих элементах 12 и 13,выполненных на резисторах аналоговом 301сумматоре 14, выполненном на операционном усилителе 15, токоограничивающих элементах 16 и 17, выполненныхна резисторах, компенсирующий элемент 18, выполненный на диоде, инвертор 19 и преобразователь положительного напряжения 20, выполненный аналогично преобразователю 3 отрицательного напряжения, и включающий в себяаналоговый сумматор 21, выполненный 40на операционном усилителе 22, токоограничивающих элементах 23-26, выполненных на резисторах, компенсирующем элементе 27, выполненном на диоде, сравнивающем устройстве 28, выполненном на операционном усилителе29 и токоограничивающих элементах 30и 31, выполненных на резисторах, генераторе пилообразного напряжения 32,источнике порогового напряжения 33,выполненномна диоде 34, накопительном элементе 35, выполненном на конденсаторе, токоограничивающем элементе 36 и буферном усилителе 37,диоды 38 и 39, токоограничивающиеэлементы 40-43, выполненные на резис"торах, источник опорного напряжения44, компаратор 45, элемент И 46,счетчик 47. Преобразователь напряжение - код работает следующим образом.Генератор 1 импульсов вырабатывает счетные импульсы, которые поступают на второй вход элемента И 46 и вход делителя 2 частоты. На выходе делителя 2 частоты вырабатываются тактовые импульсы, период Т которых определяет такт работы преобразователя напряжение - код, Эти тактовые Импульсы поступают на управляющий вход преобразователя 3 отрицательного напряжения и через инвертор 19 на управляющий вход преобразователя 20 положительного напряжения и через суммирующий резистор 42 на неинвертирующий вход компаратора 45, на инвертирующий вход компаратора 45 поступает положительное напряжение по величине больше, чем положительное напряжение логического нуля тактовых импульсов и при отсутствии нанряжений (импульсов) на выходах преобразователей 3 и 20 отрицательного и положительного напряжений, на выходе компаратора 45 вырабатываются положительные импульсы, совпадающие по времени с импульсами на выходе инверо тора 19 и сдвинутые на 180 относительно импульсов на выходе делителя частоты 2. Эти положительные импульсы разрешают прохождение счетньп импульсов с выходагенератора 1 импульсов через элемент И 46 на вход счет", чика 47, устанавливая на его выходе код, соответствующий нулевому входному сигналу и равному по времени половине тактового интервала.В генераторах 4 и 32 пилообразного напряжения вырабатываются в разные полупериоды положительные пилообразные импульсы, причем, в данном случае, пилообразный положительный импульс на выходе генератора 4 совпа" дает с тактовым импульсом, а на выходе генератора 32 совпадает с паузой тактовых импульсов,Положительные пилообразные импульсы с выхода генераторов 4 и 32 пилообразных напряжений поступают соответственно на входы источников 5 и 33 пороговых напряжений, где через диоды 6 и 34 заряжают конденсаторы 7 и 35 до своих амплитудных значений. Положительные напряжения кон". денсаторов 7 и 35 через буферные усилители 9 и 37 поступают соответственно на первые входы сравнивающихустройств 10 и 28, устанавливая наих выходах отрицательное напряжение,которое из-за диодов 38 и 39 не проходит на входы компаратора 45,В то же самое время с выходов генераторов 4 и 32 пилообразных напряжений положительные пилообразные импульсы через компенсирующие элементы 18 и 27 поступают на вход сумматоров 14 и 21 и через резисторы 17 и24 на инвертирующий инеинвертирующийвходы операционных усилителей 15 и22 соответственно.При отсутствии входного напряжения на выходе сумматора 14 формиру"ется отрицательный пилообразный им"пульс, амплитуда которого по модулюв момент прихода пилообразного импульса равна постоянному напряжению 20на выходе источника 5 порогового напряжения, а на выходе сумматора 21формируется положительный пилообраз"ный импульс, амплитуда которого равнаположительному напряжению на выходе 25источника 33 порогового напряжения.Таким образом, при отсутствиивходного сигнала напряжения на выходах сумматоров 14 и 21 не могут бытьбольше по модулю опорных напряжений 30источников 5 и 33 пороговых напряжений соответственно, и на выходахсравнивающих устройств 10 и 28 поддерживается отрицательное напряжение,не проходящее на входы компаратора45, и на выходе счетчика 47 продолжает оставаться код, соответствующий нулевому входному сигналу. Данный.код, воздействуя на систему автоматического регулирования, поддерживает систему в положении, соответствующему нулевому входному напряжению.В моменты пауз,. когда пилообразные импульсы на выходах генераторов4 и 32 пилообразных напряжений отсутствуют, конденсаторы 7 и 35 в источниках 5 и 33 пороговых напряженийразряжаются через резисторы 8 и 36до величины большей, чем ожидаемоеизменение амплитуды пилообразногонапряжения, При этом, на выходахсравнивающих устройств 10 и 28 поддерживаются отрицательные напряжения, и на выходе нереверсивного счетчика поддерживается код, соответствующий нулевому входному сигналу, продолжая воздействовать на систему автбматического регулирования. В следующем периоде тактовых импульсов, в генераторах 4 и 32 пилообразных напряжений вырабатываются новые пилообразные импульсы, которые заряжают конденсаторы 7 и 35 источников 5 и 33 порогового напряжения до новых амплитудных значений и на выходах сравнивающих устройств 10 и 28 продолжает оставаться отрицательное напряжение и на выходе преобраэователя поддерживается код, соответствующнй нулевому напряжению на входе преобразователя.При поступлении на вход устройстваВположительного напряжения, напряжение на выходе аналогового сумматора 14 по модулю становится меньше, чем постоянное напряжение на выходе источника 5 порогового нанряжения на величину входного сигнала и на выходе сравнивающего устройства 10 поддерживается отрицательное напряжение,не проходящее на неинвертирующийвход компаратора 45. В это же самоевремя на выходе аналогового суммато-.ра 21 напряжение становится большена величину входного напряжения, чемна выходе источника 33 порогового напряжения, на выходе сравнивающего устройства 28 вырабатывается положительный импульс амплитудой большей, чем амплитуда тактового импульса на выходе инвертора 19 и длительностью, пропорциональной величине входного положительного напряжения, причем задний фронт этого импульса совпада-,ет с задним фронтом тактового импульса на выходе инвертора 19. В результате на выходе компатора 45 вырабатывается положительный импульс длительностью, меньшей, чем Т/2 на величину, пропорциональную величине положительного входного напряжения, на выходе элемента И 46 количество импульсов уменьшится на величину, пропорциональную величине положительного входного напряжения, и на выходе преобразователя (счетчика 47) вырабатывается число (код), меньше, чем при Т/2 на величину, пропорциональную величине положительного напряжения за такт (период) работы устройства.При поступлении на вход устройст ва постоянного отрицательного напряжения, напряжение на выходе аналогового сумматора 21 по модулю будет меньше, чем на выходе источника ЗЗ14 порогового напряжения на величинувыходного напряжения и на выходесравнивающего устройства 28 установится отрицательное напряжение, которое не проходит на инвертирующийвход компаратора 45.В то же самое время на выходе аналогового сумматора 14 напряжение помодулю будет больше, чем на выходеисточника 5, порогового напряженияна величину входного отрицательногонапряжения, на выходе сравнивающегоустройства 10 вырабатывается положительный импульс, длительностью, пропорциональной величине входного отрицательного напряжения, причем задний фронт этого импульса совпадаетс передним фронтом тактового импульса на выходе инвертора 19, в результате чего на выходе компаратора 45вырабатывается положительный импульс, длительностью большей, чем Т/2на величину, пропорциональную величине отрицательного входного напряжения, на выходе элемента И 4 б коли"чество импульсов увеличится на вели"чину, пропорциональную величине отрицательного входного напряжения,и на выходе преобразователя (счетчи.ка 47) вырабатывается число (код),больше, .чем при Т/2 на величину, пропорциональную величине отрицательного напряжения эа.такт (период) ра боты устройства,Таким образом, на выходе преобра зователя за тактовый интервал Т будет число (код) импульсов, количествокоторых будет больше или меньше коли"чества, соответствующего половинетактового интервала Т/2 на величину,пропорциональную величине отрицательного или положительного входного сигнала, и будет максимальным за периодпри максимальном отрицательном сигнале на входе и равно нулю при максимальном положительном сигнале на входе.Устройство обеспечивает более точное приведение системы автоматического регулирования к нулю, за счет того, что в районе нуля на выходе реверсивного счетчика всегда присутствует число (код) импульсов (в каждом такте работы), которое участвует в управлении системой автоматического регулирования и изменение числа 44951 6(кода) происходит плавно (линейно),что не приводит к перерегулированиюсистемы автоматического регулироваФормула и э о б р е т е н и яПреобразователь напряжение - код,содержащий последовательно соединенные генератор импульсов и делительчастоты, выход которого соединен свходом преобразователя отрицательного напряжения и через инвертор - свходом преобразователя положительного напряжения, каждый из преобразователей выполнен на генераторе пикообразного напряжения, управляющийвход которого является входом соответствующего преобразователя, а выходсоединен с входами компенсирующегоэлемента и источника порогового напряжения, выход которого соединен спервым входом сравнивающего устройства, второй вход которого соединен 25 с выходом аналогового сумматора, первый вход которого соединен с шинойпреобразуемого напряжения, а второйвход - с выходом компенсирующегоэлемента, и элемент И, первый вход Зо которого соединен с выходом генератора импульсов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности при преобразовании малых входных сигналов, в него введены два детекторных элемента, выполненных напервом и втором диодах, четыре токоограничивающих элемента, выполненныхна резисторах, компаратор, счетчики источник опорного напряжения, при- О чем выход компаратора подключен квторому входу элемента И,а неинвер.тирующий вход через первый резисторподключен к выходу инвертора и черезпоследовательно соединенные второйрезистор и первый диод к выходу сравнивающего устройства преобразователяотрицательного напряжения, инвертирующий вход компаратора через третийрезистор подключен к выходу источника опорного напряжения и через последовательно соединенные четвертыйрезистор и второй диод - к выходусравнивающего устройства преобразователя положительного напряжения,В при этом выход элемента И подключенк входу счетчика, выход которого является выходной шиной.1444951 Составитель Н.КозловТехред, Л.Сердюкова рректор Л. Пилипенко Редактор гляник 7 Тираж 929ВНИИПИ Государственнопо делам изобретений 113035, Москва, Ж, Ра аказ 6515/5 Подписноео комитета СССРи открытийушская наб., д, 4/5 изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4