Мультиплицированная измерительная система

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ии 972654 1) Дополн льное к авт. свид 18-2 о 02,11,78(21) 268110ением заявки М 1 М. Кл Заявле 03 К 13 02 рисоед Госуларствеиный комитет СССР по пелам изобретений и открытий(541 МУЛЬТИПЛИЦИРОВАННАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для одновременного преобразования в код непрерывных сигналов,поступающих от совокупности датчиков.Известна мультиплицированная измерительная система, содержащая в каждом канале компаратор, интегратор, сумматор, ключ, регистр,. блок управления каналом, выход которого через цифроаналоговый преобразователь соединен с входом сумматора и ключом, а вход - с выходом генератора импульсов 11.Недостатком устройства является низкое быстродействие.Известна мультиплицированная измерительная система, содержащая компараторы, выходы которых через блок управления соединены со счетчиком, выходы которого через цифроаналоговый преобразователь соединены с входами компараторов 21.Недостатком устройства является низкое быстродействие.Пелью изобретения является повышение быстродействия.Указанная цель достигается тем, что в мультиплицированную измерительную систему, содержащую цифроаналоговый преобразователь и тт каналов преобразования, каждый из которых выпол-, нен на компараторе, первый вход кото 5 рого соединен с соответствующей входной шиной, введены инвертор, элемент ИЛИ, дополнительный компаратэр, допол нительный интегратор, дополнительный регистр сдвига, генератор монотонно изменяющегося напряжения, а в каждый канал введены триггер, интегратор, переключатель, регистр сдвига, при этом выход генератора монотонно изменяющегося напряжения соединен с входом инвертора, первым входом дополнительного интегратора и первыми входами переключателей, вторые входы которых соединены с выходом инвертора, причем первые входы ин.еграторов соединены с первым входом генератора монотонно изменяющегося напряжения, вторым входом дополнительного интегратора и к-входом дополнительного регистра сдвига, С-вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ и 25 С-входами триггеров и регистров сдвига, а выход через цифро-аналоговый преобразователь соединен с первым входом дополнительного компаратора, второй вход которого соединен с выЗ 0 ходом дополнительного интегратора, 972654включается генератор 1. На выходах10генератора 1 и:инвертора. 2 формируются равные по амплитуде, но разныепо знаку монотонно изменяющиеся напряжения, соответственно падающееи возрастающее. В соответствии сположением переключателей 11 в интеграторах 9 всех каналов начинаетсянакопление зарядов, причем выходное;напряжение интегратора совпадает познаку с измеряемым напряжением вэтом же канале,Одновременно в интеграторе 3 начинается интегрирование монотонноуменьшающегося напряжения, поступающего с выхода генератора 1.Как только напряжение на выходеинтегратора 3 станет равнымУ =, Ц (С)с 11 = Б /2ьосрабатывает компаратор 4, В моментС заканчивается первый такт преобразования.Если постоянные времени всех интеграторов 9 и 3 выбираются равными,то выходные напряжения интеграторов35 к концу первого такта преобразованияпо модулю равны. Компенсирующие напряжения на выходах интеграторов к момен-.ту времени й равны Оц=ц"а знакбу/40 компенсирующего нанряжения равен знаку измеряемого напряжения в этом ка- нале 50 55 60 65 икод - с первым входом элементаЯЛН, второй вход которого соединенс рорым входом генератора монотоннои меняющегося напряжения, при этомкаждом канале выход компаратора.оединен с В-входом триггера, выход 5которого соединен с О-входом регистра сдвига и управляющим входом переключателя, выход которого черезинтегратор соединен с вторым входомкомпаратора.На фиг. 1 приведена структурнаяэлектрическая схема системы;на фиг.2временные диаграммы работы.Система содержит генератор 1монотонно изменяющегося (в рассматриваемом случае - уменьшающегося).напряжения, инвертор 2, интегратор3, компаратор 4, цифроаналоговыйпреобразователь 5, регистр 6 сдвига,элемент ИЛИ 7, в каждом канале компаратор 8, интегратор 9, триггер10, переключатель 11, регистр 12сдвйга.В исходном состоянии выходные напряжения всех интеграторов 3 и 9генератора 1 и инвертора 2 равнынулю, регистр 6 установлен в "0",триггеры 10 и регистры 12 установлены в произвольное состояние.Положим, что при разности входныхнапряжений компаратора ьП=Ю - ЦЪОсигнал на выходе компдратора равенуровню логической "1"; а при Ь Ц 0равен нулю. В исходном состояниикомпенсирующие напряжения ЗА снимаемые с выходов интеграторов 9, равнынулю, выходные сигналы компараторов8 определяются знаком измеряемыхнапряжений, Выходной сигнал компаратора 4 равен "1" при Цз - Цр 0и равен "0" при Ц - У0 (Цз - вы 3 0ходное напряжение интегратора 3, Уобразцовое напряжение на выходе цифроаналогового; преобразователя 5).Работу устройства рассмотрим апримере измерения положительных напряжений (фиг. 2) .,Измерение начинается по сигналу"Пуск". Причем по переднему Фронтуимпульса пуска через элемент ИЛИ 7.в триггеры 10 записываются сигналыс выходов соответствующих компараторов 8 - знак измеряемых напряжений.В соответствии с этим изменяется положение переключателей 11 так, чтопри 10 вход 1-го интегратора через 1-тый переключатель оказываетсяподключенным к выходу источника отрицательного опорного напряженияк выходу генератора 1. Так как вы-ходное напряжение интегратора инверсно входному, то компенсирующее напряжение, Формируемое интегратором,оказывается того же знака, что иизмеряемое.Передним фронтом импульса запуска через элемент ИЛИ 7 в первый(старший) разряд общего для всех каналов регистра 6 сдвига записывается "1". При этом включается старший разряд цифроаналогового преобразователя 5, с выхода которого напряжение, равное половине максимального измеряемого П = Ц /2 подается на второй вход компаратора 4.Задним фронтом импульса запуска ап ц = з 8 п ПИ)В тех каналах, где цЪ УкЬОтъ 0 компараторы не изменяют состояния. В каналах, где цЦ выходной сигР)нал компаратора изменится до окончания такта. В момент времени 1 перепадом напряжение с выхода компаратора 4 через элемент ИЛИ 7 выходные сигналы компараторов 8 записываются в триггеры 10,переключатели 11 устанавливаются в положение, определяемое знаком разности ЬБ; = У - У так,р)чтобы в следующем такте к входу интеграторов оказалось подключенным напряжение, знак которого противоположен знаку ЬФСигналом с выхода элемента ИЛИ 7 код знака переписывается иэ триггеров 10 в регистры 12.Перепад напряжения с выхода схемы ИЛИ в момент времени й поступает также на синхровход С регистра б.13Цюм2 г нии, что П = - П = сопзг. Причем значение опорного йапряжения таково, что длительность первого такта н предлагаемой системе равна длительности первого такта г в обычном аналогоцифровом преобразователе (АЦП) поразрядного уравнонешивания. (Заметим, что длительности всех тактов уравновешивания в АЦП, как правило, равныа общее зремя преобразования в АЦП Тцп = щг, где в - число разрядов).Длительность первого такта в предлагаемом устройстве равна времени за которое выходное напряжение какого-либо интегратора изменится на П 2; о 10 Х /оИэ этого равенства находим требуемое значение Ц,. Длительность второго .такта в предлагаемом устройстве равна времени, за которое выходное напряжение интеграторов изменится наЦюох1 Пьах М. Откуда2 г гОчевидно, что длительность 1-того такта г)Е е-, а общее время преобразования предлагаемой системы ра,вноТ = г,1 +г +г г 1+ +1и 1м1 1Ч+ 7 -2 гЕсли опорные напряжения сделать монотонно изменяющимися, а не постоянными, то быстродействие предлагаемого преобразователя более увеличится.В сравнении с мультиплицированной системой развертывающего уравновешивания длительность одного цикла измерения в предлагаемой системе в К г =Ю, =2 г/2 горан меньше. Обычно гх - ; поэтому вйигрыш в быстродействйи получается весьма значительнымК = 2 /щ 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 Формула изобретения Мультиплицированная измерительнаясистема, содержащая цифроаналоговыйпреобразователь, и каналов преобразования, каждый из которых выполненна компараторе, первый вход которогосоединен с соответствующей входнойшиной, отличающаяся тем,что, с целью понышения быстродействия, в нее введены иннертор, элементИЛИ, дополнительный компаратор, дополнительный интегратор, дополнительный регистр, генератор монотонно изменяющегося напряжения, в каждый каналпреобразования введены триггер, интегратор, переключатель, регистрсдвига, при этом выход генераторамонотонно изменяющегося напряжениясоединен с входом иннертора, первымвходом дополнительного интегратораи первыми входами переключателей,вторые входы которых соединены с выходом иннертора, причем первые входыинтеграторов соединены с первым входом генератора монотонно изменяющегося напряжения, вторым входом дополнительного интегратора и К-входомдополнительного регистра сдвига,С-вход которого соединен с выходомэлемента ИЛИ и С-входами триггерови регистров сдвига, а выход черезцифроаналоговый преобразователь соединен с первым входом дополнительного компаратора, второй вход которого соединен с выходом дополнительного интегратора, а выход - с первымвходом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым входом генератора монотонно изменяющегося н,. -пряжения, при этом в каждом. каналевыход компаратора соединен с 0-входомтриггера, выход которого соединен сВ-входом регистра сдвига и управляющим входом пепеключателя, выход которого через интегратор соединен с вторым входом компаратора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Смолов В.Б. Полупроводниковыекодирующие и декодирующие преобразователи. Л., "Энергия",.1967, с. 137,138.2. Цапенко М.П. Измерительные информационные системы. М., "Энергия",1974, с, 163 (прототип).972654 Рю тавитель А, Титовред Т.фанта Корректор В. Прохне едактор Аг. Шандораказ 8534/48 Тираж 959 Государственн елам изобретен Яосква, Ж,илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная ВНИИ по 113035го комий и оаушск Подписноетета СССРрытий наб., д, 4