Способ преобразования напряжения в код

Союз СоветскихСоциапистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц 924851ао делам иэабретеиий и атерытий(54 ) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В КОДИзобретение относитсл к автоматике и вычислительной технике иможет быть использовано в информационно-измерительных системах.Известны способы преобразованиянапряжения в код с промежуточным пре 5образованием его в частоту импульсов 111.Недостатками этих способов является малая точность из-за отличияфункции вспомогательного преобразова 1 Ония от номинальной и сложностьреализации,Наиболее близким к предполагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ,15заключающийся в делении преобразуемого напряжения и выделении егокванта Г 21,Недостатком данного способа явля 20ется малая точность, определяемаязначением выделенного кванта преобразуемого напряжения. Уменьшениеже последнего огранициваетсл инст,рументальными погрешностями в первую очередь погрешностлми преобразования код-напряжение ).Цель изобретения - повышение точности преобразования,Цель достигается тем, цто вспособе преобразованил напряженияв код, заключающемся в делении преобразуемого напряжейия и выделенииего кванта, одновременно с делением преобразуемого напряженияосуществляют деление эталонного напряжения и выделение его кванта, после чего сравнивают выделенные кванты и при их неравенстве суммируютпоследовательно соответственно кванты преобразуемого напряжения икванты эталонного напряжения и сравнивают полученные суммы квантов доих совпадения,причем увеличиваемуюсумму квантов определяют по разностисуммы квантов преобразуемого напряжения и суммы квантов эталонногонапряжения,924853На Фиг. 1 а,б приведены диаграммынапряжений, иллюстрирующие предлагаемый способ; на Фиг. 2- структурная схема реализующего способ устройства,5Устройство содержит входной делитель 1, счетчики 2 и 3, преобразователь код-напряжение 4 (ПКН ) , трйггер 5 управления, элементы И 6,7 и 8,узел 9 вычитания, блок 10 сравнения, 10шину 11 запуска, входную шину 12, генератор 13 тактовых импульсовСуть предлагаемого способа состоит в следующем.Пусть ЪОЭ - величина эталонногокванта напряжения, Формируемого1 при помощи преобразователя код-напряжение, а ьОх величина входного кванта напряжения, полученного при преобразовании входного напряженияОх. В цастном случае это преобразование может быть выполнено, например, на многопозиционном делителенапряжения (последовательно соеди"ненных одинаковых образцовых сопротивлениях ) с известным коэффициентом деления А , т.е. ьО этьО сеЬОхь Окь ЙхЙ эт( а В слуцае же, когда значения ьОзти ь Ох таковы, что а и Ь нецелые,то можно указать напряхения ЙхьОхи ЙтЬОЭт, Разность междУ котоРыми небудет превышать единицы. разбиениячисел а и Ь - значения ьО .Исходя из вышесказанногс, после-о довательность действий, составляющих предлагаемый способ, такова; необходимо сформировать эталонный квантнапРЯжениЯ ьОэт, пУтем делениЯ входного напряжения сформировать вход 5 ной квант ьОХ , пои неравенстве ь Охи ь Озтпроизводить последовательноесуммирование соответственно квантовЬОХ и квантов ЬОЭ после кэхдого сумЧмирования сравнивать получаемые сумЗОмь квантов с необходимой точностью,определяемой порогом ьОс. Сумма кван"гов, которая подвергается увеличению, определяется в зависимости отзнака разности имегщихся сумм кван товЕьОх и ЕьОэУстройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом.Сигнал с шины 11 запуска поступает 40 на триггер 5 и опрокидывает его. В результате разрешается операция вычитания в узле 9 вычитания двух напряжений, т.е. одного с преобразователякод- напряжение(ПКН ) и второго со 45 входного делителя 1,В зависимости отзнака оазности выцитэемых напряжений на одном из двух выходов узла 9вычитания появляется сигнэл логическойединицы. Так, пРи 11 х" ьОх) ЙэьОэт этот 50 сигнал открывает элемент И " э при" ЙЬОХ,ЙЭ ДОЭт - элемент И 8.В первом исходном состоянии навыходе ПКН Й напряжение равно ь Оэ;на выходе делителя 1 -ЬОХ, Тогда пос ле переброса триггера 5 открываетсяэлемент И 7,и тактовый импульс с генератора 13, пройдя открытые элементыИ 6 и И 7, поступает на счетчик 2. В ьОхьОс,ьОэт Ь = -ЬОщОхьОх-Пусть также ь О - величина требуемой погрешности квантования,Поделим Ь О Эт и ЬО х на Ь О 1 Си получим два числа , а и Ь Предположим, что эти числа целые,Очевидно, что они могут быть либократными, т,е. 4/Ь=- е, либо взаимнопростыми. В первом случае на числовой оси имеют место совпадения точек 1 с а и 1 с с Ь (где 1 с =1,2 ).В случае взаимно простых а и Ьсовпадающими точками будут точки1 саЬ и 1 сЬаТаким образом, при целых а и Ьвсегда можно указать точки на цисловой оси, которые образуются путемумножения на целый коэффициент ичисла а, и числа Ь,Кроме того, на промежутке от1 с а Ь до (1 с+1) а Ь всегда можно найти числаи 1, где (1 с+ )Р 5 1 сЬ и(1 с+1)а)1 с адля которых выполняется условие 5 а - Ь.й сд, с=1,2во (а,Ь) 14Таким образом.из приведенного можно сделать следующий практический вывод: при . значениях ь Ои д Ох, которые могут бытьпредставлены в виде целых чисел, обязательно существуют равные напряжения ЙдОх и ЙЭ. ьОэт(фиг, 1 а).Причем,О ьОэтМх При этомК 8, -Ох пахдОкь 5 9 результате на выходе ПКН 4 появляется напряжение 2 ЬОт. При перемене знака разности сравниваемых в узле 9 вычитания элемент И 8, через который тактовые импульсы поступают на счет" чик 3, управляющий входным делителем 1. В результате на выходе последнего появляется напряжение 2 ьОэт., Таким образом устройство работает до тех пор, пока разность сравнива" емых напРЯжений К тьОх и йх дОХ не становится меньше или равной некоторого порога дОхе, определяющего требуемую точность преобразования.В этом случае блок 10 сравнения выдает импульс, вэзвращающий триггер 5 в исходное состояние и разрешающий считывание кодов йэт и Мх со счетчиков 2 и 3, Результат преобразования - код входного напряжения Ох находится из выраженияА МэтХэтПогрешность преобоазования при этом равнаА д О кб11 хКоэффициент деления А входного делителя 1 и коэффициент умножения В, который должен обеспечиваться ПКН 4, определяются из условий дОэт Охрах ОхъсхАЪ в - ЬОКЬдОкВ АдО 1,Ь 24851 6Т. е. произведение разрядов входногоделителя 1 и ПКН 4 характеризуютмаксимальную разрядность выходногокода преобразователя,5 Таким образом, предлагаемый способ позволяет преобразовывать ОХв код, используя значения квантовДОх и ЬОЭтбольше, чем погРешностьпреобразования. Так, например, при1 О использовании четырехразрядного делителя 1 и цетырехразрядного ПКН 4можно получить погрешность преобразования, соответствующую восьмиразрядному преобразователю напряже 15 ние-код,Формула изобретения Способ преобразования напряжения 20 в код, заключающийся в делении преобразуемого напряжения и выделенииего кванта, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностипреобразования, одновременно с деле нием преобразуемого напряхения осуществляют деление эталонного напряжения и выделение его кванта, посФ. чего сравнивают выделенные кванты ипри их неравенстве суммируют после- ЗО довательно соответственно кванты преобразуемого напряжения и кванты эталонного напряжения и сравнивают полуценные суммы квантов до их совпадения,причем увеличиваемую сумму квантовопределяют по разчости суммы квантовпреобразуемого напряжения и суммы квантов эталонного напряжения. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Орпадский П. П. Автоматическиеизмерения и приборы, 1973, с. ц 25432,2. Шляндин В. И. Цифровые измери 45 тельные преобразователи и приборы.1973, с. 218-219 (прототип).