Параллельно-последовательный преобразователь напряжения в код
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Номер патента: 1039027
Автор: Чепалов
Текст
(61 (21 22 тво СССР.1974 ГбСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТЬ ТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬС(54)(57) ПАРАЛЛЕЛЬНО-ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯВ КОД по авт.св. Р 513490, о т л и-,ч а ю щ и й с я тем, что,с цельюуменьшения динамической погрешности, введены генераторы пилообразного и ступенчатого изменяющегосянапряжений, два элемента сравнения,регистр, вычитающее устройство, тритгер с включенным параллельно его входай элементом задержки и фиксирующие триггеры, управляющие входыкоторых подключены к первому входутриггера и входу генератора ступенчато изменяющегося,напряжения, вы,ход которого непосредственно и через вычитающее устройство соединен ,с первыми входами первого и второго элементов сравнения соответственно, вторые входы которых подключены к выходу генератора пилообразного напряжения, при этом выход первого элемента сравнения соединен непосредственно с входами опроса компараторов первой ступени и через триггер в , с входом записи регистра, первый и второй входы которого соединены с выходами шифраторов первой и второй ступени соответственно, а выход второго элемента сравнения - с входами опроса ком-параторов второй ступени, причем вы ходы устройства выделения старшей единицы соединены с управляющими входами ключей и входами шифрато- С .ра первой ступени через фиксирую,щие тоиггеры.10 Изобретение относится к аналогоцифровой вычислительной технике иможет быть использовано при автоматическом измерении широкополосныхпериодических сигналов,По основному авт.св. Р 513490 5известен параллельно-последователь-.ный преобразователь .напряжения вкод, содержащий источник эталонныхнапряжений, выходы которого соединены с одними входами компараторовпервой ступени, вторые входы которых подключены к источнику преобразуемого напряжения, и с входами ключей, управляющие входы которых ивходы шифратора первой ступени соединены с выходами устройства выделения старшей единицы, входы последнего подключены к выходам компара-торов первой ступени, компараторывторой ступени, одни входы которыхсоединены с выходом источника преоб. разуемого напряжения, другие - с выхо.дами последовательного делителя напряжения, а выходы - с входами шифратора второй ступени, суммирующий иинвертирующий операционные усилители и резисторы, включенные между об-щей шиной и первым выходом ключей,вторые выходы которых через инвертирующий операционный усилитель подключены к одному входу последователь ного делителя напряжения, второй входкоторого соединен с выходом суммирующего операционного усилителя, одинвход последнего подключен к выходудополнительного. эталонного источника, а второй вход - к вторым выходам ключей.Недостатком устройства являетсявысокая динамическая погрешность преобразования в режиме амплитудно-вре 40менного квантования сигнала.При амплитудно-временном квантовании непрерывного сигнала производится его преобразование в последовательность цифровых кодов, соответствую.щих мгновенным значениям измеряемого 45сигнала в фиксированные моменты времени. В данном преобразователе междумоментом определения старших разрядоввыходного кода и моментом определения младших разрядов с помощью компараторов второй ступени должно пройти определенное время, определяемоедлительностью переходных процессовпереключения ключей и установлениявыходного напряжения инвертирующего 55и суммирующего усилителей.Динамическую ошибку, обусловленнуювременем преобразования, можно оценить по следующей формуле4 ин 1 о 1+зк)+аифр+ует60 где Т - апертурное время примейяемых компараторов;Тз - время задержки компаратора;Тф- время задержки шифратора; Т - время установления переходных процессов переключения ключей и выходного напряжения усилителей5 - скорость изменения сигнала.При высокой скорости нарастания измеряемого сигнала младшие разряды выходного кода будут определяться неверно, при этом ошибка в опре-. делении:мгновенного значения .сигнала может достигать кванТа преобразования компараторов первой ступени,Цель изобретения - уменьшение ди-, намическбй погрешностиДля достижения поставленной цели в параллельно-последовательный преоб разователь напряжения в код введены генераторы пилообразного и ступенчатого изменяющегося напряжений, два элемента сравнения, регистр, вычитающее устройство, тригггер с включенным параллельно его входам элементом задержки и фиксирующие триггеры, управляющие входы которых подключены к первому входу триггера и входу генератора ступенчато изменяющегося напряжения; выход которого непосредственно и через вычитающее устройство соединен с первыми входами первого и второго элементов сравнения соответственно, вторые входы которых подключены к выходу генератора пилообразного напряжения, при,этом выход первого элемента сравнения соединен непосредственно с входами опроса компараторов первой ступени и через триггер - с входом записи регистра, первый и второй входы которого соецинены с выходами шифраторов первой и второй ступени соответственно, а выход второго элемента сравнения -. с входами опроса компараторов второй ступени, причем вйходы устройства выделения старшей единицы соединены с управляющими входами ключей и входами шифратора первой ступени через фиксирующие триг геры. Компараторы имеют дополнительный вход спроса, компаратор изменяет свое состояние,только при наличии импульса на входе опроса, Таким образом, можно зафиксировать состояние компаратора, т.е. произвести сравнение входного сигнала с эталонными напряжениями, в определенный момент времени. Генератор пилообразного напряжения, элементы сравнения и генератор ступенчатоизменяющегося напряжения образуют систему автосдвига синхроимпульсов, обеспечивающую стробоскопический режим работы преобразователя, Введением элемента задержки, регистра, фиксирующих триггеров обеспечивается распределение синхроимпульсов, при котором определение старших и младаих разрядов происходит в разных1039027 10 и н 7 01т.е. исключаются составляющиеТьк, Тщиф,и . Тзст поскольку процессы,ца входного сигнала,На фиг. 1 изображена Функциональная схема предлагаемого преобразователя, на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Преобразователь содержит компараторы .1 первой ступени, источник 2эталонных уровней, ключи 3, резисторы 4, устройство 5 выделения старшейединицы, суммирующий усилитель б,инвертирующий усилитель .7, последовательный делитель 8 напряжения, компараторы 9 второй ступени, шифратор 10 первой ступени, шифратор 11второй ступени, дополнительный эталонный источник 12,генератор 13 пило; 30образного напряжения, элементы 14 и15 сравнения, генератор 16 ступенчатоизменяющегося напряжения, вычитающее устройство 17, триггер 18,элемент 19 задержки, регистр 20, фик-З 5сирующие триггеры 21.На вход измеряемого сигнала Цпоступает периодический сигнал(фиг.2 ) на вход генератора 13 пи,лообразного напряжения подается по- .ледовательность оинхроимпульсов 40(Фиг.2 б ) сопровождающих измеряемыйсигнал. При поступлении очередного.синхроимпульса генератор 13 пилообразного напряжения вырабатывает пилообразные импульсы (фиг.2 в) , кото рые сравниваются элементом 14 с напряжением, снимаемым с выходом генератора 16(О на Фиг.2 Е)и элементом 15 с напряжением, снимаемым с выхода вычитающего устройства 17 50( 07 на фиг.2 б) . В моменты равенст,ва напряжений на входах элементов: 14;и 15 последние формируют на своихвыходахимпульсы (фиг,2 ъ - с выходаэлемента 15 и Фиг.2 д - с выхода .элемента 14 ).Изменение выходного напряжениягенератора 16 ступенчато изменяющегося напряжения 0 (фиг.2 б) проис-.ходит скачком на величину д при поступлении на вход генератора 16 импульса (фиг,2 е) , представляющегособой импульс (фиг. 2 д), задержанныйна времяФэлементом 19 задержки.С каждым йериодом измеряемого.сигнала задержка импульсов (фиг.2 д)отно. периодах входного сигнала, с определенной задержкой относительно начала периода. Положительный эффект,таким образом, достигается тем, чтостаршие и младшие разряды кода оцределяются в одной эквивалентнойточке входного сигнала, и динами-ческая погрешность определяетсятолько апертурным временем компаратора.,сительно синхроимпульсов (фиг. 2 Ь) увеличивается на время д 1 ,. определяемое величиной приращения аО напряжения 01 и крутизной 5 пилообразногонапряжения с выхода генератора 13 пилообразного напряжения, С помощьювычитающего устройства 17 из напряжения О вычитается постоянная величина а Ои напряжение с. выходаитающего устройства 17 равноО-. ЛО (фиг.2 е), Благодаря наличию вычйтающего устройства импульсы (фиг.2 ъ:с выхода элемента 15 постоянно опережают импульсы (фиг. 2 д)на время,равное д 1мИмпульсы (фиг, 2 д)поступают на вхо;ды опроса компараторов 1, тем самымфиксируя единичный код старших разрядов, соответствующий мгновенномузначению напряжения измеряемого сигнала в момент времени 17 точка Бна измеряемом сигнале,(фиг.2 о)на выходах компараторов 1. По номеру стар-шего сработавшего компаратора устрой-.ство 5 выделения старшей единицы фор мирует код с единицей в одной позиции, соответствующей старшему сработавшему компаратору. Этот код поступает на входы фиксирующИх триггеров 21, выполненных по схеме триггера-защелки. На управляющие входы,триггеров 21 поступает импульс(фиг.2 е ) с выхода элемента 19 задержки. При поступлении импульса (фиг.21на выходах триггеров 21 фиксируетсякод, сформированный устройством 5выделения старшей единицы. Этот кодподается на шифратор 10 первой ступени, который формирует код старшихразрядов, и на управляющие входыключей 3; при этом ключ, соответствующий старшему сработавшему компаратору, отключает соответствующийвыход эталонного источника 2 отрезистора 4 и подключает его к входам усилителей б и 7. Номинальноенапряжение дополнительного эталонного источника 12 равно величинекванта первой ступени. На выходе инвертирующего усилителя 7напряжение по модулю равно 1-Я .,где 1 - номер старшего сработавшего компаратора. Аналогично, навыходе суммирующего усилителя б модуль напряжения равен (1+ 1), навходах делителя 8 напряжения будут присутствовать два напряжения.одно равно ближайшему меньшему,чем 0 напряжению эталонного источника 2, другое - ближайшему большему. Разность между соседними эталонными уровнями, подаваемыми с выходов делителя 8 на входы компараторов 9 равна величине квантавторой ступени, Импульсы (фиг.2 Ъ) поступающим с выхода элемента 15 навходы опроса компараторов 9, фиксируется состояние компараторов 9,единичный код с их выходов, соответствующий мгновенному значению напряжения измеряемого сигнала в точке Б (момент времени 13 фиг,26), подается на шифратор 11 второй ступени, который формирует код младших разрядов. Импульсом Б (фиг.2 ж) 5 сформированном из импульсов( фиг.2 д и 2 е)с помощью .триггера 18, полученный код, соответствующий мгновенному значению сигнала в точке Б, заносится в выходной ре гистр 20. Далее преобразование мгновенных значений периодического сигнала(фиг.2 а )происходит аналогично: в мо мент времени 1 определяется код старших разрядов значения сигнала в точке В, в момент времени 1 формируется код младших разрядов, соответствующий значению сигнала в точ-, ке В (фиг.2 а полученные коды заносятся в регистр 20 импульсом В(фиг.2, образуя новое значение кода выборки сигнала. Смена кодов, соответствукнцих значениям выборок, происходит по импульсам (фиг.2 ж)с частотой следования измеряемого сигнала.25Элемент задержки необходим для того, чтобы предотвратить изменение старших и младших разрядов кода в момент записи в регистр 20.Таким образом, в предлагаемом пре образователе реализован стробоскопический режим работы. При этом в течение периода измеряемого сигнала формируется один полный цифровой код, соответствующий мгновенному знаф чению сигнала, сигнал квантуется с эквивалентным периодом квантования равным а 1Благодаря синхронизации компарато ров 1 и 9 старших и младших разрядов старшие и младшие разряды выходного кода определяются в одной точке измеряемого сигнала, и динамическая погрешность,преобразования Определяется только апертурной погрешностью компараторов, обычно имеющую малую величину.При скорости нарастания входного сигнала 5 = 1 В/мкс динамическая погрешность предлагаемого устройства ин 2= ЬТ =3 мВ, динамическая погрешность прототипав 152(Т +Т )+Т +Т:476 мВ, т.е. в сравнении с прототипом имеется выигрыш в точности преобразова ния в 160 раз. Процессы переключения ключей и установления выходного напряжения суммирующего и инвертирующего усилителей протекают в течение времени между импульсами опроса(Ф фиг.2 Ю и не оказывает влияния на.динамическую погрешность,.преобразования. Это дает возможность дополнительно снизить общую погрешность преобразования путем применения менее быстродействующих, зато более точных усилителей и ключей.сно Филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Закаэ 6241/59. ВНИИ по д 1130раж 936рственного комите ретений и открыты а, Ж"35, Раушская Т И Госуд лам иэо 5, Моск СССРб., д 4/
СмотретьЗаявка
3399055, 23.02.1982
ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ М-5783
ЧЕПАЛОВ ВЛАДИМИР КОНСТАНТИНОВИЧ
МПК / Метки
МПК: H03K 13/18
Метки: код, параллельно-последовательный
Опубликовано: 30.08.1983
Код ссылки
<a href="https://patents.su/6-1039027-parallelno-posledovatelnyjj-preobrazovatel-napryazheniya-v-kod.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Параллельно-последовательный преобразователь напряжения в код</a>
Предыдущий патент: Преобразователь кода в частоту
Следующий патент: Преобразователь двоичного кода во временной интервал
Случайный патент: Устройство для управления асинхронным электродвигателем