Преобразователь напряжения в циклический код

О П И С А Н И.Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик738144(53) УДК 681. .325(088,8) Дата опубликования описания 30.05.80(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПКОД 2Наиболее близким по технической сущности является преобразователь напряжения в циклический код, содержащий в каждом из последовательно соединенных разрядов первый еталонный источник, выход которого соедийет 1 со входом нуль-органа 121Однако и етот преобразователь не обеспечивает достаточного быстродействия.Бель изобретения - повьтшеите быстродействия преобразователя напряжения в код.Поставленная пель достигается тем, что в преобразователь напряжения в циклический код, содержащий в каждом из последовательно соединенных разрядов первый еталонный источник, выход которого соединенсо входом нуль-органа, дополнительно введен преобразователь напряжения в ток и в каждый разряд - четыре повторителя тока и "вгброй аталонный источник, причем выходы первого и второго повторителей тока данного разряда соединены Изобретение относится к технике презбразования аналоговых величин в пифро- вые и может быть использовано в качестве устройств связи источников аналоговой.информации с ЦВМ.Известен преобразователь напряжения в код (ПНК), выполняющий преобразование входного напряжения в циклический двоичный код, содержащий нуль-орган в каждом разряде, Уравновешивание преобразуемого напряжения опорными весовыми напряжениями осуществляется при помощи ряда последовательно включенных операционных суммирующих и инвертирующих усилителей, число которых равно 2 й , где й - число разрядов преобразователя 11Недостатком преобразователя является малое быстродействие, так как время преобразования в нем определяется временем йрохожденияя сигнала через 2 г( операционных усилителей с учетом времени затухания переходных пропессов в них с необходимой точностью. НИЯ В ЦИКЛИЧЕСКИЙ738144 3с входами второго и третьего повторителей тока и выходом второго эталонногоисточника последующего разряда, выходытретьего и четвертого повторителей токаданного разряда соединены со входами пер 5вого и четвертого повторителей тока и вы.ходом первого эталонного источника последующего разряда, входы первого и четвертого повторителей тока старшего разряда подключены к первому, а входы второго и третьего повторителей тока стар-."шего разряда - к второму выходу преобразователя напряжения в ток, вход которого подключен к входной шине, выходы первого и второго повторителей тока 15младшего разряда соединены с первой, атретьего и четвертого - с второй шинамипитания.На фиг. 1 предстаыена структурнаяэлектрическая схема устройства; на фиг, 2- 20пример конкретной реализации устройства.ПНК содержит преобразователь 1 входного напряжения в ток (ПНТ) с выходами положительного и отрицательного токов ( направления токов указаны стрелками), В каждом разряде ПНТ содержитдва эталонных источника 2, 3, 4, 5, 6;7 весовых токов положительного и отрицательного, повторители токов (положнтельных) 8,9,10,11 р 12,13 и повторители токов (отрицательных) 14,15,16,17,18,19. Величина весовых токов равна 1 /2, где и - номер разрядаПНК, . начиная со старшего.Входы нуль-органов 20,2122 соединены, соответственно, с выходами эталонных источников весовых токов 2, 46 йли 3,5 7,начение весоОтрицательного-32 -16 -8, -4 вых токов эталонных источ -Положительного+32 + 16 +8 - +4 ников Отрицательного Раэностный+22,5 +6,5 -1,5 -2,5 +0,5 -0,5 ток на выходах эталонныхисточников Положительйо,5 -6,5 + 1,5 + 2,5 -0,5 +0,5 го О 1 . 0 0 Код на выходе нуль-органов-"-"циклический код Двоичный позиционный код 4,Выходы нуль-органов являются выходными шинами ПНК.Работа ПНК осуществляется следующим образом.Входное напряжение О, подаетс яна вход преобразователя 1, где оно преобразуется одновременно в пропорциональ-,ные положительный и отрицательный токи. В старшем разряде ПНК происходитсравнение (вычитание) входных токов ивесовых токов противоположной полярности. Разностные токи старшего разряда, в зависимости от знака проходят через соответствующие повторители такимобразом, чтобы в следующемразряде снова происходило их сравнение с весовымитоками противоположной полярности, Разностные токи второго разряда через соответствующие повторители проходят длядальнейшего сравнения с весовыми токами третьего разряда и т.д, Выходы первого и второго повторителей тока младшего разряда соединены с первой, атретьего и четвертого - с второй шинами питания,Значения каждого разряда определяются нуль-органами по знаку разностных токов (полярности напряжений) в суммирующих точках, т.е. на выходах эталонных источников весовых токов каждого разряда. Результаты кодирования представлены в таблице, при кодировании напряжения (39 х =54,5 В, крутизне ПНТ равнойА Ы и цене младшего разряда 1 ма.5 738Как видно иэ таблицы, на выходе нуль- органов формируется циклический двоичный код, соответствующий вепичине входного напряжения.Переход к позиционному двоичному .коду осуществляется при помощи зави- симостей 10 25 Ггде с - разряды позиционного двоичКного кода;О - разряды циклического кода;К - номер разряда, причем разряды пронумерованы слева направо от старшего разряда кмладшему 20 Суммирование производится по модулю два, Если циклический код как указано в таблице, равен 110010, то соответствующий ему позиционный двоичный код .равен 110110.На фиг. 2 представлен один из возможных вариантов реализации схемы, например трехразрядного ПНК, На фиг. 2 приняты следующие обозначения:О в ,входное преобразуемое напря- ЗОЭЪжение;ПНТ - преобразователь напряжения вток;- входные токи старшего раэряечда преобразователя, пропорцио- З 5нальные входному напряжению;- ,- значения токов эталлонных ио-,2 й.точниковЪТ Т Т Т Т Т - транзисторы и-р-п типа 1 4 ч е 9 1"ст,,Е - источники напряжения питанияповторителей младшего разряда;:НО - нуль-органы. 0Работа ПНК осуществляется следующим образом.Попожительный и отрицательный токи +Хщ и - 1 вытекающие из выходовПНТ, сравниваются, соответственно, с 55опорными токами старшего разряда, ПНК1 о о, 1 о- и + - Если 1 в,) 1 - .по модулк то в суммирующих точках, т,е. на амит/ 144терах транзисторов Т , Т относительноих соединенных баз, существует положительное напряжение, равное по величийепадению напряжения на открытом базовом переходе.На эмиттерах транзисторов Т, Ттотносительно их соединенных баз при этомбудет напряжение -Оэ,у,Если1 е фто на эмиттерах тран 1зисторов Т , Т и Т , Т, относительнобаз существуют. напряжения, соютветственно -Ои+Оэ,5При переходе значения тока 1через значение равное на эмиттерах1 оанэисторов Т 1 Т и Т Т 4 относитепьнобаз происходит скачкообразное изменение, напряжения от +Одо - О , илинаоборот,Таким образом, по знаку напряженийна эмиттерах транзисторов относительнобаэ, можно судить о знаке раэностныхтоков в суммирующих точках. Для определения знака разностных токов (знака;напряжения Ц,) установлен нуль-органвыполненный в виде дифференциальногоусилителя постоянного тока, один входкоторого соединей с суммирующей точкой,а второй с базами транзисторов Т 1, ТНуль-орган усиливает напряжение в суммирующей точке до величины, достаточной дня,срабатывания стандартного логического эпемента.Напряжения на выходах эталонных источников положитепьиогои отрицательногб тока (в суммирую 1 цих точках) в каждом разряде изменяются совершенно симметрично, поэтому в каждом разряде достаточно установить один нуль-орган.Если 1 е 1 ф 1 (по модупю), то раэностные токи протекают через однонаправпенные повторитепи тока, выпо,пненныена основе транзисторов Т, Т 4, вкпюченных по схеме с общей базой,Новторитепи тока, выпопненные натранзисторах Т 1, Тпри этом закрыты.Если 11 е 1 с ,то открываются транзисторы Т.1, Т а Т, Т ,закрываются:,Если пренебречь вепйчиной токов,ответвляющихся в базе транзисторов Т- Тто можно считать, что через объединенный выход транзисторов ТТ всегда протекает ток +1 е,- -я 1,а через объединенный выход транзисторов Т 1 Т протекает ток - 1 е 41, Эти токи постуйают на" выходвторого разряда цре збразователя, гд сравниваются с опорны- ми токами -- О и 1 жРабота второго и последующих разрядов происходит совершенно аналогичноработе первого разряда,Однонаправленные повторители токов(т.е. повторители, которые пропускаютток только одного определенного знака),выполнение на транзисторах Т Т одновременно являются и автоматйческими, управления) коммутаторами раэностныхтоков, причем коммутация происходит савтоматическим учетом знака разностныхтоков таким образом, чтобы в каждом разряда происходит сравнение токов противоположного знака, 15Нуль-органы не принимают непосредственного участия в процессе кодированияа являются лишь индикаторами знакбв разностных токов в каждом разряде,Таким образом, время преобразования, щв предлагаемом. ПНК определяется временем преобразования входного напряжения в ток и временем прохождения разносФных токов через М последовательносоединенных транзисторов, включенных 25по схеме с общей базой, где М - коли- .чество разрядов ПНК.Так как время преобразования входного напряжения в ток соизмеримо с временем прохождения сигнала через одиноперационный усилитель, а время прохождения его через й повторителей тока,выполненных, например, на основе составного или одиночного транзистора, включенного по схеме с общей базой, значительно (в десятки раз) меньше временипрохождения его через 2 Я операционныхусилителей, то очевидно, что быстродействие предлагаемого ПНК на порядок вышечем у известного. 40Ь формула изобретенияПреобразователь напряжения в циклический код, содержащий в каждом из последовательно соединенных разрядов первый эталонный источник, выход которого соединен со входом нуль органа, о т л ичающ ийс я тем, что,с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введен поеобраэователь напряжения в ток и в каждый разряд- четыре повторителя тока и второй эталонный источник, причем выходы первого и второго повторителей тока данного разряда соединены с входами второго и третьего пов торителей тока и выхоцом второго эталонного источника последующего разряда, выходы третьего и четвертого повторителей тока данного разряда соединены с входами первого и четвертого повторителей тока и выходом первого эталонного источника последующего разряда, входы первого и четвертого повторителей тока старшего разряда подключенык первому, а входы второго и третьего повторителе й тока старшего разряда - к второму выходу преобразователя напряжения в ток, вход которого подключен к. входной шине, выходы первого и второго повторителей тока младшего раз-ряда соединены с первой, а третьего и четвертого - с второй шинами питания,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1 ЕЕСО.ои 1 с 2 ЕМдиф, М. 26,с. 71-73, 1968.2. Авторское свидетельство по заявке1916094/21, кл. Н 03 К 13/02, 11.05.73 (прототип),