Функциональный преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) ОИ 1511 6 06 С 7/2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСН менко ехключа, вторым входом - с шинои нуле- СР вого потенциала функциональногопреобразователя, а выходом - с упре- равляющим входом переключателя, под-:, о- ключенного сигнальными входами к евыходам источника эталонного напряжения,.а выходом - к сигнальномувходу второго ключа, соединенного (выходом с третьим входом интегратора,а управляющим входом - с.выходом Дпреобразователя напряжения в длительность импульса, стробирующим входом выхедного счетчика и со стробирующим входом, блока синхронизации,подключенного третьим и четвертымвыходами к управляющему входу преобразователя напряжения в длительность, импульса и входу сброса выходногосчетчика соответственно, а группой ЯДвыходов - к входам распределителяимпульсов, соединенного выходами суправляющими входами коммутатора, причем счетный вход выходного счетчика ЗфЬподключен к второму выходу задающегогенератора, .а информационный входпреобразователя напряжения в длитель"ность импульса соединен с выходомблока выборки-хранения(54) (57) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий ключи, первый изкоторых подключен управляющим входомк первому выходу блока синхронизации,а выходом - к первому входу интегратора, соединенного вторым входомс выходом масштабирующей резисторнойматрицы, подключенной входамик соответствующим выходам коммутатора,. соединенного информационными входамис первым и вторым выходами источникаэталонного напряжения, причем выходинтегратора подключен к информационному входу блока выборки-хранения,соединенного управляющим входом свторым выходом блока синхронизации,вход опорной частоты которого подключен к первому выходу задающего ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Киевский ордена Ленина политнический институт им. 50-летияВеликой Октябрьской социалистичесреволюции(56) 1. Авторское свидетельство СФ 555396, кл. С 06 Г 5/00, 1975., 2, Смолов В.Б. Функциональныеобразователи информации. Л., Энериздат, 1981, с. 87, рис. 3-17.3. Авторское свидетельство СССУ 809239, кл. С 06 С 7/26, 1979(прототип) генератора, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения об-ласти применения функциональногопреобразователя, в него дополнительно введены распределитель импульсов,преобразователь напряжения в длитель"ность импульса, выходной .счетчик,переключатель и компаратор, соединенный первым входом с входом аргумента функционального преобразователя и с сигнальным входом первого1 О Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам для функционального преобразования аналоговых сигналов в напряжение, длительность5импульса и цифровой код.Известен функциональный преобразоВатель, содержащий аналого-цифровойпреобразователь, блок коммутации,преобразователь напряжения в длительность импульса, программныйблок, генераторы импульсов, элементы И и выходной счетчик 13Недостатками функциональногопреобразователя являются ограниченная область применения и конструктивная сложность.Известен также функциональныйпреобразователь, содержащий источникэталонного напряжения, ключи,. дешифра тор, группы масштабных резисторов,линейный делитель напряжения, опера"ционный усилитель и выходной блокпреобразования в код 23.Недостатком данного функционального преобразователя является ограниченная область применения.Наиболее близким к изобретениюявляется функциональный преобразователь, содержащий ключи, первый из 30которых подключен управляющим вхо"дом к первому выходу блока синхронизации, а выходом - к первому входуинтегратора, соединенного вторым входом с выходом масштабирующей резисторной матрицы, подключенной входами к соответствующим выходам коммутатора, соединенного информационны"ми входами с первым и вторым выхода"ми источника эталонного напряженная, 40причем выход интегратора подключенк информационному входу блока выборки-хранения, соединенного управляющим входом с вторым выходомблока синхронизации, вход опорной частоты45которого подключен к первому выходузадающего генератора, управляющиевходы - к входам аргументов функционального преобразователя, третийвыход - к управляющему входу второго ключа и к управляющему входу коммутатора, а группа выходов - к группеуправляющих входов коммутатора,причем третий выход источника эталонного напряжения соединен с сигналь 55ным входом второго ключа, подключенного выходом к первому входу интегра"тора, а сигнальный вход первогоключа соединен с выходом блока выборки-хранения. Блок синхронизации содержит счетчик и формирователь временных интервалов, счетный вход которого соединен с входом опорной частоты блока синхронизации и со счетным входом счетчика, управляющие входы - с управляющими входами блока синхронизации, первый, второй и третий выходй - с первым, вторым и третьим выходами блока синхронизации, а четвертым выходом - с управляю. щим входом счетчика, выходы которого являются группой выходов блока синхронизации 3 1Однако преобразователь, хотя и позволяет выполнять нелинейные преобразования аргумента, представленного цифровым кодом в выходное напряжение, но не позволяет осуществлять функциональные преобразования аргумента, представленного в виде напряжения, в выходные сигналы, представленные в виде напряжения, длительности импульса и цифрового кода соответственно. Это ограничивает область применения функционального преобразователя.Цель изобретения - расширение области применения функционального преобразователя.Поставленная цель достигается тем, что в функциональный преобразователь, содержащий ключи, первый из которых подключен управляющим входом к первому выходу блока синхронизации, а выходом - к первому входу интегратора, соединенного вторым6входом с выходом масштабирующей резисторной матрицы, подключенной входа-. ми к соответствующим выходам коммутатора, соединенного информационными входами с первым и вторым выходами источника эталонного напряжения, причем выход интегратора подключен к информационному входу блока выборки-хранения, соединенного управляющим входом с вторым выходом блока синхронизации, вход опорной частоты которого подключен к первому выходу задающего генератора, дополнительно введены распределитель импульсов, преобразователь напряжения в длительность импульса, выходной счетчик, переключатель н компаратор, соединенный первым входом с входом аргумента функционального преобразователя и с сигнальным входом первого ключа, вторым входом = с шиной нулевого потенциала функционального преобразователя, а выходом - с управляющимвходом переключателя, подключенногосигнальными входами к выходам источника эталонного напряжения, а выходом - к сигнальному входу второгоключа, соединенного выходом стретьим входам интегратора, .а управляющим входом - с выходом преобразователя напряжения в длительностьимпульса, стробирующим входом выходного счетчика и со стробирующим входом блока синхронизации, подключенного третьим и четвертым выходамик управляющему входу преобразователянапряжения в длительность импульсаи входу сброса выходного счетчикасоответственно, а группой выходов -к входам распределителя импульсов,соединенного выходами с управляющимивходами коммутатора, причем счетныйвход выходного счетчика подключенк второму выходу задающего генератора, а информационный вход преобразователя напряжения в длительностьимпульса соединен с выходом блокавыборки-хранения,На фиг. 1 изображена блок-схемафункционального преобразователя;на, фиг. 2 - временные диаграммы,поясняющие его работу.Предлагаемое устройство (фиг. 1)содержит источник 1 эталонного напряжения, коммутатор 2, масштабирующую резисторную матрицу 3, интегратор 4, блок 5 выборки-хранения,блок 6 синхронизации, распределитель 7 импульсов, задающий генератор 8, преобразователь 9 напряженияв длительность импульса, выходнойсчетчик 10, первый ключ 11, компаратор 12, переключатель 13 и второйключ 14.4 Ключ 11 подключен управляющим вхо дом к первому выходу блока 6 синхронизации, а выходом - к первому входу интегратора 4. Интегратор 4 соединен вторым входом с выходом резисторной матрицы 3, подключенной входами к соответствующим выходам коммутатора 2. Коммутатор 2 соединен информационными входами с первым и вторым выходами источника 1 эталонного напряжения. Выход интегратора 4 подключен к информационному входу блока 5 выборки-хранения, соединенного управляющим входом с вторым выходом блока 6 синхронизации. Вход опорной частоты блока 6 подключен к первому выходу генератора 8, Компаратор 1230 5 10 15 20 35 40 45 50 55 Фсоединен первым входом с входом ар- гумента функционального преобразователя и с сигнальным входом ключа 11, вторым входом - с шиной нулевого потенциала функционального преобразо-вателя, а выходом - с управляющим входом переключателя 13. Переключатель 13 подключен сигнальными входами к выходным источникам 1, а выходом - к сигнальному входу ключа 14, соединенного выходом с третьим входом интегратора 4, а управляющим входом - с выходом преобразователя 9 напряжения в длительность импульса, стробирующим входом счетчика 10 и со стробирующим входом блока 6 синхронизации. Блок б подключен третьим и четвертым выходами к управ.- ляющему входу преобразователя 9 и входу сброса счетчика 10 соответственно, а группой, выходов - к входам распределителя 7 импульсов, соединенного выходами с управляющими входами коммутатора 2. Счетный вход счетчика 10 подключен к второму выходу.генератора 8, а информационный вход преобразователя 9 соединен.с выходом блока 5 выборки-хранения. Блок 6 синхронизации содержит счетчики 15и 16, счетные входы которых подключе" ны к входу опорной частоты блока 6,а управляющий вход счетчика 15 - кстробирующему входу блока. Выходысчетчика 16 соединены с входамидешифратора 17, выходы которогоявляются первым, вторым, третьим ичетвертым выходами блока б, а выходы счетчика 15 являются группой выходов блока 6,Функциональный преобразовательработает циклично.В каждом цикле осуществляется:интегрирование интегратором 4 напряжения О аргумента в течение времени Т, задаваемого блоком 6 синхронизации; выборка выходного напряжения интегратора 4 блоков 5, выборкихранения с последующим запоминаниемего в течение времени цикла 7инО,утегрирование интегратором 4 компенсационного напряжения 4 Г (или - Е, )источника 1 эталонного напряжения(знак этого напряжения выбираетсяпротивоположным знаку напряжения Ц,аргумента с помощью компаратора 12и переключателя 13) в течение интервала времени компенсации 7, которое задается преобразователем 9напряжения в длительность импульса;1109765 Ч 0 к.,50 а код на выходе счетчика 10 определяется выражением поочередное включение каждого изрезисторов резисторной матрицы 3 между источником 1 эталонного напряжения и входом интегратора 4 в тече. ние времени компенсации 1 и заполнение интервала времени компенсации Ч эталонной частотойзадающего генератора 8,Предположим, что перед началомпреобразования напряжение на выходеблока 5 выборки-хранения равно про-.извольной величине, Тогда напряжениена выходе блока 5 выборки-храненияпосле окончания ряда циклов работы .преобразователя, т.е. в установившемся состоянии, при соответствующем.выборе емкости конденсатора интегратора 4, обеспечивающем сходимостьпроцесса, становится равным202 щ 3,14 дЩ 1/Ю,ОГ 2 - Чгде Р 4 - времязадающее сопротивлениеинтегратора 4 по еготретьему входу (входу компенсации)р - в задающее сопротивлениеинтегратора 4 по его первому входу (входу измерения), ЗО,Л - коэффициент передачи преобразователя 9,Е - напряжение источника 1,подключенного к Ъ -му резистору матрицы 3;35- сопротивление ч-го резистора матрицы 3;п 1 - количество входов матрицы 3,1 - время от начала цикла 40до начала -го участкааппроксимации,Яф 1(й - знаковая Функция. Длительность очередного импульса 45Ц на выходе преобразователя 9 вустановившемся состоянии становитсяравной(1) 55Таким образом, код на выходе Функционального преобразователя состоит из двух слагаемых. Первое слагаемое пропорционально .напряжению Ц аргумента, а второе определяется значе" ниями сопротивлений Я резисторов матрицы 3 и времениих подключения, Подключение резисторов матрицы 3 прекращается по окончании интервала времени Г компенсации.В качестве примера (фиг. 2) приведены временные диаграммы токов 1 1 ф чТ, й 1, , 3 поступающих на входы интегратора 4 соответственно.через ключи 11 и 14 и резисторы Р-Рь матрицы 3 при определенном интервале времени компенсации, а также кривые функциональной зависимости выходного кода преобразователя от входного параметра Р датчика, выходное напряжение 0 которого служит входным для преобразо вателя(кривая 1 - в случае без линеаризации, кривая 2 - в случае использования линеаризации, кривая 3 - идеальная). В данном случае требуемая функциональная зависимость получена с помощью кусочно-линейной аппроксимации, имеющей десять участков. В зависимости от угла наклона каждого участка кривой выбирается сопротивление резистора и полярность подключаемого к нему напряжения. Таким образом, с помощью функционального преобразователя возможна реализация различных функциональных зави" симостей выходного кода от напряжения датчика при сравнительно высокой точности и низких аппаратурных затратах.Требования к точности и стабиль" ности резисторов матрицы 3 могут быть сравнительно невысокими. Например, при нелинейности порядка 5 (типичное значение для многих используемых в промышленности датчиков) влияние нестабильности сопротивления ,резисторов матрицы 3 уменьшается примерно в 20 раз, что при требуемой погрешности преобразования О, 11позволяет использовать резисторы с нестабильностью сопротивления в пределах 2 , т.е, дешевые резисторы типа ОМЛТ, С 2-23 и др.Требования к вновь вводимым блокам также предъявляются невысокие, Преобразователь 9 напряжения в длительность импульса может быть построен по простейшей схеме (интегратор-компаратор), так как его погрешность не входит в уравнение (11 преобразования, а иск пение его коэффициента передачи Кг может влиять только на сходимость процесса преобразования,Таким образом, предлагаемый преобразователь осуществляет нелинейное 5 преобразование напряжения в напряжение, длительность импульса и цифровой код, что расширяет область еговозможного применения по сравнениюс известным. Перестройка преобразователя с одной функции на другуюможет выполняться на основе перестройки резисторов матрицы 3 или замены матрицы.