Преобразователь напряжения в код

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик и 1984039(22) Заявлено 25. 02. 81 (21) 3251035/18-21с присоединением заявки Йо 1 М. Кп,з Н 03 К 13/20(23) Приоритет Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытийОпубликовано 23.12.82 Бюллетень М 47 Дата опубликования описания 23, 12.82 33 УДК 681. 325(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В КОД Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения аналого-кодовых преобразователей.Известен преобразователь напряжения в код, содержащий последовательно соединенные оптроны, управляющие входы которого соединены с выходами управляющего фотоэлемента 1 .Недостатками этого устройства являются низкие надежность и помехозащищенность, большая потребляемая мощностьИзвестен преобразователь напряжения в код, содержащий преобразователь напряжения во временной интервал, блоки преобразования временного йнтервала в код, содержащие свето- излучатели, фотоэлементы, управляющие фотоэлементы, формирователи импульсов, квантроыы, развязывающие диоды, блок задержки и формирователь импульса сброса, причем выход преобразователя напряжения ро временной интервал через блок .задержки соединен со входом светоизлучателя первого блока преобразования временного интервала в код, а через формиро,ватель импульса сброса и развязывающие диоды соединены со входами сброса всех квантронов, первый оптический вьжод счетоизлучателя каждогоблока преобразования временного интервала в код оптически соединен с оптическим входом первого квантрона, авторой оптический выход светоизлучателя соединен с оптическим входомуправляющего фотоэлемента, оптический выход каждого предыдущего квантрона оптически соединен с оптическимвходом каждого последующего квантрона, а оптический выход последнегоквантрона соединен с оптическим входом Фотоэлемента, выход которогосоединен с входом формирователя импульсов, а выход формирователя импульсов через первый диод соединен ,.со входами сброса квантронов, а через второй диод соединен со входомсветоизлучателя последующего блокапреобразования временного интервала в код, а модулирующий выход управляющего фотоэлемента каждого блокапреобразования временного интервалав код соединен со всеми модулирующими входами квантронов и фотоэлемента данного блока, каждый квантронвыполнен на светодиоде, диоде, фото- диоде, именуемом в дальнейшем как фотоприемник и транзистор, базакоторого соединена с катодами диода и фотоприемника, коллектор - с ано. дом светодиода, эмиттер - с общей шиной, а оптический выход светодиода оптически соединен со входом фотоприемника 2 3. 5Недо ст ат ками т ако гоуст рой ст в а являются невысокие надежность, помехозащищенность и большая потребляемая мощность.Цель изобретения - повышение на- О дежности, помехозащищенности и уменьшение потребляемой мощности.Указанная цель достигается тем, что в преобразователь напряжения в код содержащий преобразователь на)пряжения во временной интервал, блок , задержки, формирователь импульса сброса и блоки преобразования временного интервала в код, каждый изкоторых выполнен на Фотоэлементе формирователе импульсов, двух раз-,вязывающих диодах и квантронах, атакже преобразователь напряжения вовременной интервал, выход которогочерез блок задержки соединен с входом первого блока преобразования временного интервала в код, а через Формирователь импульса сброса и первыеразвязывающие диоды соединен с входами сброса всех квантронов, кроме первых, оптический выход каждогопредыдущего квантрона оптически соединен с первым оптическим входом каждого последующего квантрона, а оптический выход последнего квантронас оптическим входом фотоэлемента, вы ход которого соединен с входом формирователя импульсов, .а выход формирователя импульсов через второйразвязывающий диод соединен с входом второго блока преобразования вре менного интервала в код, введен оптоэлектронный элемент ИЛИ, а в каждыйблок преобразования временного интервала в код введены элемент НЕ иблок контРоля, причем вход каждого 45блока преобразования временного интервала в код соединен с входами установки всех квантронов и Фотоэлемента, выход элемента НЕ соединенс входом сброса первого квантрона, аего вход - с входами сброса остальных квантронов, оптический выходкаждого квантрона оптически соединенсоответственно с вторым оптическимвходами каждого предыдущего квантрона и с соответствующим входомблока контроля, оптические выходыпервого и последнего квантронов оптически соединены соответственно свторым и первым их оптическим входами, при этом выход каждого блокаконтроля оптически соединен с соответствующим входом оптоэлектронногоэлемента ИЛИ.Причем квантрон выполнен на светодиоде, диоде трех фотоприемниках 65 и. транзисторе, эмиттер которого соединен с общей шиной, а коллектор через светодиод соединен с шиной питания и первым выводом первого фотоприемника, второй вывод которого соединен с базой транзистора, которая через второй Фотоприемник соединена с общей шиной, через третий фотоприемник - с входом установки квантрона; а через диод - с входом сброс квантрона, причем оптические входы первого, второго и третьего фотоприемников соединены соответственно с первым оптическим выходом светодиода и оптическим выходом; квантрона, первым и вторым оптическими входами квантрона.При этом блок контроля выполнен на трех пороговых оптронах, каждый из которых выполнен на светодиоде, транзисторе и фотоприемнике, кроме этого, третий пороговый оптрон содержит резистор, причем первый вывод фотоприемника каждого порогового оптрона подключен к базе его транзистора, а анод светодиода - к коллектору транзистора, вторые выводы фотоприемников и катоды светодиодов первого и второго пороговых оптронов, а также катоды светодиода и второй вывод резистора третьего порогового оптрона подключены к источнику питания, первый вывод резистора соединен с базой транзистора третьего порогового оптрона, эмиттеры транзисторов и второй вывод фотоприемника третье-. го порогового оптрона подключены к общей точке, оптические входы фотоприемников первого и третьего пороговых оптронов соответственно оптически объединены, а оптические выходы светодиодов первого и третьего пороговых оптронов оптически сое. - динены с первым и вторым входами фотоприемника второго порогового оптрона.На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого, устройства; на фиг. 2 - структурная электрическая схема квантрона; на фиг. 3 - структурная электрическая схема блока контроля; на Фиг. 4 - временная диаграмма возбуждения и тушения квантронов.Преобразователь напряжения в код содержит блоки 1 и 2 преобразования временного интервала в коц, преобразователь 3 напряжения во временной интервал, блок 4 задержки, формирователь 5 импульса сброса и оптоэлектронный элемент ИЛИ б. Каждый блок 1 и 2 содержит квантроны. 7, фотоэлемент 8, формирователь 9 импульсов, элемент НЕ 10, развязываюцие диоды 11 и.12 и блок 13 контроля.Квантроны 7 состоят из транзистора 14, светодиода 15, фотоприемниТак как информация представляется в единично-позиционном коде, то в каждом блоке преобразования временного интервала в код в возбужденном состоянии может находиться только один квантрон 7Нарушение этого условия означает, что в преобразователе произошла ошибка. ков 16, 17, 18 и диода 19.Блок 13 состоит из пороговых оптронов 20, 21, 22, каждый из которых состоит из транзистора 23, светодиода 24 и фотоприемника 25, а третий пороговый оптрон 22 содержит резистор 26.В начальный момент времени временной интервал с выхода преобразователя 3 через формирователь 5, развязывающийдиод 12 поступает на входы сброса квантронов 7, кроме пер вых, и устанавливает их в нулевое состояние. Одновременно импульс сброса посредством элемента НЕ 10 инвертируется, а потом установит первые квантроны 7 блоков 1 и 2 в еди ничное возбужденное состояние. Это состояние соответствует начальному состоянию устройства и свидетельствует о том, что оно не содержит информацию. 20Каждый квантрон 7 работает следующим образом. При,одновременной подаче. пременного интервала и оптического сигнала на входы фотоприемника 17 транзистор 14 открывается,д квантрон 7 переходит в возбужденное состояние, которое сохраняется за счет обратной связи между светодиодом 15 и Фотоприемником 16 Время срабатывания квантрона равно Т, При воздействии оптического сигнала на выход фотоприемника 18 или же электрического сигнала на вход сброса квантрон 7 постепенно ослабит свой оптический выходной сигнал и через .некоторое время, примерно равноепроизойдет полное тушение квант- . рона. После установки преобразователя напряжения в код в начальное состояние временной интервал через блок4 поступает на входы установки квантронов 7. Согласно описанному принципу функционирования квантрона,сначала второй квантрон 7 сработаетза строго Фиксированное время 7, после чего оптический сигнал с его выхода, поступая на второй оптическийвход первого квантрона, обнуляет его.Таким образом, эа времяпосле момента подачи временного интервалавозбужденное состояние второго квантрона 7 соответствует единице диаграммы на Фиг. 4 ). При дальнейшейподаче временного интервала за время2 сработает третий квантрон 7, оптическим выходным сигналом которогообнулится второй квантрон 7, а завремя 3сработает четвертый квантрон 7, после чего обнулится третий.После того, как последний квантрон 7перешел в состояние засвечения,сработает первый квантрон 7. Такимобразом, информация представляетсяодним возбужденным квантроном. Однов,ременно с процессом срабатывания пер вого квантрона 7 фотоэлемент 8 пропустит достаточный по величине сигнал через свой выход Формирователя 9 импульсов. При этом длительность сформированного. импульса совместно с временем срабатывания фотоэлемента 8 должно равняться. Это позволит при достаточно малом времени срабатывания Фотоэлемента 8 производить беэ погрешности дальнейший процесс преобразования информации, Сформированный импульс через развязывающий диод 11 поступает на вход следующего блока 2 и приведет к срабатыванию следующего его квантрона 7, оптический сигнал с выхода которого поступает на второй оптический вход ранее возбужденного квантрона 7 и обнуляет его.После срабатывания первого квант" рона блока 1 и передачи импульса с выхода формирователя 9 на блок 2 оптический сигнал с выхода первого квантрона 7, поступая на второй оптический вход последнего квантрона 7, обнуляет его и процесс срабатывания и обнуления квантронов 7 повторяется аналогично. Такой процесс будет продолжаться до тех пор, пока не прекратится подача временного интервала. После прекращения подачи временного интервала (согласно изложенному принципу работы квантрона 7) квантроны 7 возбуждаться друг от друга не могут. Однако засвеченные квантроны сохраняют свое состояние и фиксируют аналоговую величину в единично-позиционном коде.Если для преобразования напряжения в код используется двоичная система счисления, то количество квантронов 7 в каждом блоке 1, 2 будет 2, а количество блоков 1, 2 будет зависеть от количества двоичных разрядов, Если используется десятичная система счисления, то количество квантронов 7 в каждом блоке 1, .2 будут 10, а количество блоков 1, 2 будет зависеть от количества десятичных разрядов. Существует два типа ошибок, обнаруживаевих в предлагаемом устройстве.Более одного квантрона 7 находятся в состоянии возбуждения, т.е, сигналы, представляющие цифры.Ни один квантрон 7 не находится в состоянии возбуждения, т.е.,отсутствует сигнал, представляющийцифру.При возникновении ошибки первой ка",категории первый пороговый оптрон 20блока 13 сработает. Многовходовой фотоприемник 25 этого оптрона подобран так, что он чувствителен к свету только при подаче одинаковых поуровню яркости высвечивания оптических сигналов на два или более входы.Такой уровень яркости равен Ь ( диаграмма на фиг. 4 ). Как и квантроны,пороговые оптроны также срабатываютза фиксированное время , поэтомудля полного срабатывания пороговогооптрона 20 время подачи световых сигналов с уровнем яркости Ь на дваили более его входы должно т,7.При возникновении ошибки второйкатегории, т.е, информация вовсе потеряна, сработает третий пороговыйоптрон 22. При этом напряжения питаниячерез резистор 26, поступая в базутранзистора 23, открывает его. Фотоприемник 25 порогового оптрона 22подобран так, что он чувствителен ксвету при подаче оптического сигнала даже на один из его входов,т.е. пороговый элемент 22 работаеткак элемент ИЛИ-НЕ.При срабатывании одного из пороговых оптронов 20,22 оптический сигнал с одного из их выходов черезвторой пороговый оптрон 21 (элементИЛИ ), через элемент ИЛИ б поступаяна выход контроля преобразователянапряжения в код, сообщает о том,35что в нем произошла ошибка.Благодаря использованию пороговых элементов и введению принципапозиционного представления, обладающего естественной контрольной способностью и представляющего любую цифру в том числе и нуль одним возбужденным квантроном, в предлагаемомустройстве ошибки из-за помех, сбоев, неисправностей обнаруживаются. 4 ЯПри этом нет необходимости введенияизбыточной контрольной информации.Предлагаемое устройство обладаетоптимальной энергетической характеристикой за счет уменьшения до ми- рнимума мощности. 1. Преобразователь напряжения в5 код, содержащий блок задержки, формирователь импульса сброса и блоки преобразования временного интервала в код, каждыйиэ которых выполнен на фотоэлементе, формирователе импульсов, двух развязывающих диодах и квантронах, а также преобразователь напряжения во времен ной интервал, выход которого через блок задержки соединен с входом первого блока преобразования времен-ного интервала в код, а через формирователь импульса сброса и первыеразвязывающие диоды соединен с входами сброса всех квантронов, кромепервых, оптический выход каждогопредыдущего квантрона оптически соединен с первым оптическим входом каждого последующего квантрона, а оптический выход последнего квантронас оптическим входом фотоэлемента, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, а выход формирователя импульсов через второй развязывающий диод соединен с входомвторого блока преобразования временного интервала в код, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, помехозащищенности и уменьшения потребляемой мощности, в него введен оптоэлектронный элемент ИЛИ, а в каждый блокпреобразования временного интервалав код введены элемент НЕ и блок контроля, причем вход каждого блока преобразования временного интервала вкод соединен с входами установкивсех квантронов и фотоэлемента, выход элемента НЕ соединен с входомсброса первого квантрона, а еговход - с входами сброса остальныхквантронов, оптический выход каждогоквантрона оптически соединен соответственно с вторым оптическим входом каждого предыдущего квантрона ис соответствующим входом блока контроля, оптические выходы первого ипоследнего квантронов оптически соединены соответственно с вторым ипервым их оптическим входами, приэтом выход каждого блока контроляоптически соединен с соответствующим входом оптоэлектронного элемента ИЛИ,2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что квантрон выполнен на светодиоде, диоде,трех фотоприемниках итранзисторе,эмиттер которого соединен с общейшиной, а коллектор через светодиодсоединен с шиной питания и первымвыводом первого фотоприемника, второй вывод которого соединен с базойтранзистора, которая через второйфотоприемник соединена с общей шиной, через третий фотоприемник - свходом установки квантрона, а черездиод - с входом сброса квантрона,причем оптические входы первого,второго и третьего фотоприемниковсоединены соответственно с первымоптическим выходом светодиода иоптическим выходом квантрона, первым и вторым оптическими входамиквантрона.3. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что блокконтроля выполнен на трех пороговых1 О оптронах, каждый из которых выполнен на светодиоде, транзисторе ифотоприемнике, кроме этого, третий пороговый оптрон содержит резистор, причем первый. вывод фотоприемника каждого порогового оптрона подключен к базе его транзистора, а анод светодиода - к коллектору транэистора, вторые выводы фотоприемников и катоды светодиодов первого и второго пороговых оптронов, а также ка. тодысветодиода и второй вывод резистора третьего порогового оптрона подключены к источнику питания, первый вывод резистора соединен с базой транзистора третьего порогового оптрона эмиттеры транзисторов и второй вывод фотопрИемника третьегопорогового оптрона подключен к общейточке, оптические входы фотоприемниковпервого и третьего пороговых оптроновсоответственно оптически объединеныа оптические выходы светодиодов первого и третьего пороговых оптроновоптически соединены с первым и вторым входами фотоприемника второгопорогового оптрона.,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 548836, кл. 6 04 Г 10/04, 1975.2. Авторское свидетельство СССРР 851770, кл, Н 03 К 13/20, 1979984039 ЫСоставитель А. ТитТехред Л. Пекарь орректор М. Шар дактор В. Лазаре дписно аказ 995 б/75ВНИИ 113035,илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектн Тир Государ делам изо 1 осква, Ж959 Повенного комитета СССретений и открытий35, Раушская наб.; д