Преобразователь напряжения в код

(54) 57) 1, ПР юл. В 18В.П.Коже ко и Ву оаитехниче ий инсти8е идете 20, 1 льство СССР929.ство СССРН.03 К 13 20 йхбщимис ител о т- формии знаГОСУДЮ.СТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ свидетель1:0.35, кл. / рЕОБМЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В КОД, содержащий элемент ИЛИ, преобрааоватЕль напряженыя ВО ВРемЕй ной интервал, вход которого соединен с шиной измеряемого напряжения, регистраторы, каждый иэ которых вывол" неи на формирователе импульсов и оп-. .тоэлектронном квантующем модуле, ус. ,тановочный вход которого .соединен е шиной сброса, первый оптический выход - с первым оптическим входом; Формирователя импульсов, а оптические информационные выходы - с шинамн индикации, о"т лич а.ю щ и й с я .тем, что, с целью расюирения Функциональных возможностей, введены формирователь импульсов коррекции и знака,два блока анализа переполнения,а в каждый регистратор введены переклю.чатель и дополнительный формирова.тель импульсов первый оптический вход которого соединен с вторым оптическим выходом оптоэлектронного :квантующего модуля, первый вход - с первым входом оптоэлектронного кван- . :тующего модуля и первым выходом переключателя, второй выход которого соединен с вторым. входом оптоэлеКтее ронного квантующего модуля и входом Формирователя импульсов, причем выход Формирователя импульсов в каждой предыдущем регистраторе, кроме последнего, соединен с первым входом переключателя каждого последующего регистратора, а выход Формирователя импульсов последнего регистратора соединен соответственно с первыми входамн формирователя импульсов коррекции знака и первого блока анализа переполнения, второй. вход которого соединен с первым выходом Формирователя импульсов. коррекции и знака и с .первым входом второго блока анализа переполнения, второй вход которого соединен с выходом дополнительного Формирователя импульсов последнего регистратора и с вторым входом формиРователя импульсов коррекции и знака, третий вход которого. соединен с шиной, сброса, четвертый вход. - с выходом у преобразователя напряжения во времен ной интервал и с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соедииеи о вторым выходом Оормирователя С импульсов коррекции и знака; а выход - с.первым и вторым входом пере р ключателя первого регистратора, пер- ИиЫ вые и вторые управляющие входы переключателей всех регистраторов соеди ю) йены соответственно с первой и вто- ай рой управляющими шинами, при этом выход. дополнительного формирователя ОО импульсов каждого предыдущего регист- фф ратора, кроме последнего, соединен с вторым входом переключателя каждо" фф го последукщего регистратора. ф,2. Преобразователь цо п.1, о тл и ч а ю щ и й с я тем,.что каждый переключатель выполнен на двух элементах И, первые входы которых соединены соответственно с первым и вторым висщаами переключателя, вторые ды - с первым и вторым управляю.входами переключателя, а выходыервым и вторым выходами переключа- яе 3. Преобразователь по п л и ч а ю щ н й с я тем, ч рователь импульсов коррекц1018236 1Изобретение относится к вычислительйой технике и может быть использовано для,построения аналого-цифровых преобразователей,Известен преобразователь напряже-ния в код, содержащий преобразовательнапряжения во временной интервал,выход которогочерез блок задержкисоединен с входом светоизлучателяпервого регистратора, а через формирователь импульса сброса и развязывающие диоды соединен со входами всехквантронов, первый оптический выходсветоизлучателя каждого регистратораоптически соединен с оптическим входом первого квантрона, а второй оптический выход светоиэлучателя соединен с оптическим входом управляющего Фотоэлемента, оптический выходкаждого предыдущего. квантрона оптически соединен с оптическим входомкаждого последующего квантрона, а.оптический выход последнего квантрова соединен с оптическим входом фотоэлемента, выход которого соединенс входом формирователя импульсов, авыход. Формирователя импульсов черезпервый диод соединен со входами сбросаквантронов, через второй диод - совходом светоизлучателя последующего регистратора, модулирующвй выходуправляющего фотоэлемента каждогорегистратора соединен со всеми модулирующими входами квантронов и фотоэлемента данного блока, каждыйквавтрон выполнен на фотоприемникесветодиоде, диоде, транзисторе, база которого соединена с катодом диода и с одним выводом фотоприемника, коллектор .с анодом светодиода, эмиттер - с общей шиной, а оптический, выход светодиода оптически соединен со входомфотоприемника 1,.Недостатком устройства являютсяограниченные функциональные возможности.Известен преобразователь напряжения в код, содержащий преобразова З 5 ный вход которого соецинен с шинойсброса, первый оптический выход " с первым оптическим входом формирователя импульсов, а оптические информационные выходы - с шинами индикацви, 4 О введены формирователь импульсов коррекции и знака, два блока анализа переполнения, а в каждый регистратор введены переключатель и дополнительный формирователь импульсов, первый оптический вход которого соединен со 45 вторым оптическим выходом оптоэлектронного квавтующего модуля, первыйка выполнен на двух элементах запрета, элементе И, элементе ИЛИ в трехтриггерах, первые нулевые входы которых соединены с третьим входомформирователя, второй вход которогосоединен с входом установки первоготриггера, первый вход - с первымвходом элемента И, первый выход соединен соответственно с единичным выходом первого триггера и входом второго триггера и вторым входом элемента И, выхбд которого соединен с единичным входом третьего триггераи вторым нулевым входом первого триггера, причем единичные выходы второго и третьего триггеров соединены,с первыми входами первого и второгоэлементов запрета, инверсные входикоторых соединены с четвертым входомформирователя, а выходы - с входамиэлемента ИЛИ, выход которого соединен с вторыми нулевыми входами второго в третьего триггеров и с вторымвыходом формирователя. 2тель напряжения во временной интервал,выход которого соединен с входом блока задержки и Формирования импульсасбросЬ, выход которого соединен с5 входами сброса. блоков преобразованиявременного интервала в код, первыйвход первого блока преобразованиявременного интервала в код соединенс выходом блока задержки, а выходыо блоков соединены с входом элементаИЛИ, причем счетный выход каждогопредыдущего блока преобразованиявременного интервала в код соединенсо счетным входом каждого последующе 1 го блока 2 1,Однако у известного устройства1.)ограниченные Функциональные воэможности.Цель изобретения - расширениеФункциональных возможностей за счет2 О непосредственного преобразования иобработки аналоговых величин как сположительным, так и с отрицательнымзнаком, т.е. преобразования убывающих и нарастающих аналоговых вели 25 чин,Указанная цель достигается тем,что в преобразователь напряжения вкод, содержащий элемент ИЛИ, преобразователь напряжения во временной ин 30 тервал, вход которого соединен с шиной измеряемого напряжения, регистраторы, каждый из которых выполнен на формирователе импульсов и. оптоэлектронном квантующем модуле, установоч.ного квантующего модуля и первым выходом переключателя, второй выходкоторого соединен со вторым входомоптоэлектронного квантующего модуляи входом формирователя импульсов,причем выход формирователя импульсовв каждом предыдущем регистраторе,кроме последнего, соединен с первымвходом переключателякаждого последующего регистратора, выход формирователя импульсов последнего регистратора соединен соответственно с первымивходами формирователя импульсов коррекции знака и первого блока анализапереполнения, второй вход которого 15соединен с первым выходом формирова"теля импульсов коррекции и знака и спервым входом второго блока анализапереполнения, второй вход которогосоединен .с выходом дополнительногоФормирователя импульсов последнегорегистратора и со .вторым входомФормироваеля импульсов коррекциии знака, третий вход которого соединен с шиной сброса, четвертый вход -с выходом преобразователя напряженияво временной интервал и с первымвходом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен со вторым выходом. Формирователя импульсов коррекции изнака, а выход - спервым и вторымвходом переключателя первого регистратора, первые и вторые управляющиевходы переключателей всех регистраторов соединены соответственно с первой ивторой управляющими. шинами, при этом З 5выход дополнительного формирователяимпульсов каждого предыдущего регистратора, кроме. последнего, соединенсо вторым входом переклюателя каждого последующего регистратора, каждый 40переключатель выполнен на двух элементах, И, первые входы которых соединены соответственно с первым ивторым входами переключателя, вторыевходы - с первым и вторым управляющи ми входами переключателя, а выходы ".с первым и вторым выходами переключателя, Формирователь импульсов коррекцик и знака выполнен на двух элементах запрета,. элементе И, элементе ИЛИи трех триггерах, первые нулевые входы которых соединены с третьим вхоходом Формирователя, второй вход которого соединен с входом установкипервого триггера, первый вход - спервым входом элемента И, первый выход соответственно с единичным выходом первого триггера и входом второго .триггера и вторым входом элемента И, выход которого соединен с.единичным входом третьего триггера и 60вторым нулевым входом триггера, причем единичные выходы второго и третьего триггеров соединены с первымивходами первого и второго элементовзапрета, инверсные входы которых соединены с четвертым входом Форми- . рователя, а выходы - с входами эле- мента ИЛИ, выход которого соединен С вторыми нулевыми входами второго и третьего триггеров и со вторым выхо дом Формирователя.На фиг,1 приведена структурная электрическая схема устройства на. фиг.2 - структурная схема оптоэлект. ронного квантующего модуля; на фиг.З - структурная электрическая схема переключателя; на фиг.4 структурная электрическая схема Формирователя импульсов коррекции и знака.Устройство содержит преобразователь 1 напряжения во временной интервал, элемент 2 ИЛИ, формирователЬ 3 импульсов коррекции и знака, блоки 4 и 5 анализа переполнения, регистраторы 6-8, каждый, регистратор вклю" чает в себя оптоэлектронный квантую" щий модуль 9, формирователи 10 и 11 импульсов, переключатель 12, каждый регистратор имеет входы 13-17; выхо" ды 18 и 19 снабжены пятью входами, каждый оптоэлектронный квантующий модуль 9 имеет входы 20-22 и оптические выходы 23 и 24, каждый переключатель 12 имеет входы 25-28 и выходы 29 и 30, каждый из Формирователей 10 и 11 имеет оптический вход 31, входом 32 и выход 33, формирователь 3 имеет входы 34-37 и выходы 38 и 39, каждый регистратор имеет управляющие входы 40 и 41, вход 42 измеряемого напряжения и шину 43 сброса, выходы 44 и 45 переполнения и выход 46 знака результата.Оптоэлектронный квантирующий модуль (фиг.2) содержит квантроны 47, количество которых равно основанию системы счисления и элемент. 48 НЕ, каждый квантрон содержит транзистор 49, светодиод 50, Фотоприемники 51- 53, диод 54.Переключатель фиг.З) содержит элементы И 55 и 56. Формирователь импульсов коррекции и знака (фиг.4) ссдержит триггеры 57-59, элементы запрета 60 и 61, элемент ИЛИ 62 и элемент И 63. В преобразователе переключатель 12 (фиг.З ) выполняет функцию переда" чи временных интервалов, переноса и займа. При одновременной подаче высокого потенциала на вход 27 и импульса (либо временного интервала) на вход 25, переключатель 12 выдает на выход 29 импульс или временный интервал и на выход 30 - низ ий потенциал при наличии низкого потенциала на входе 28. Наоборот, при одновременной подаче высокого потенциала на вход 28 и импульса (либо временного интервала ) на вход 26, переключатель 12 вьдает на выход 30 импульсОдновременно с этим оптический сигнал с выхода 23 модуля воздействует на формирователь 10 импульсовкоили временной интервал и на выход 46 низкий потенциал.В оптоэлектронном квантующем модуле (фиг.2) при подаче импульсасброса отрицательной полярности иавход 22 он инвертируется элементомНЕ 48 и устанавливает первый квантронв единичное состояние. Одновременноимпульс сброса поступает на входысброса остальных квантронов и устаиавливает их в нулевое незасвеченное 10состояние, сбответствующее начальномуи свидетельствующее о том, что модульне содержит информацию. Каждый квантрон срабатывает эа строго фиксированное время , которое выступает как 15шаг квантования. При одновременнойподаче низкого потенциала на вход 21и импульса с длительностью 7 (либовременного интервала ) на вход 20,в модуле срабатывает один следующийквантрон, после чего оптический сигнал с его выхода поступает на второйвход ранее возбужденного предыдущегоквантрона, обиуляет его, При продолжении подачи импулвсов или временного интервала, информация, представленная одним возбужденным квантроном,сдвигается вправо, значение определяется позиционным номером (0,1,2, п)возбужденного квантрона. После срабатывания последнего квантрона, прнпродолжении подачи сигнала на вход20, срабатывает первый квантрон, после чего обнуляется последний квантрон и процесс движения информациивправо продолжается. 35,В случае одновременной подачиимпульсов (либо временного интервала ) на .вход 21 и низкого потенциалана вход 27, процесс движения информации в модуле происходит в обратную 40сторону справа налево. После срабатывания первого квантрона, при поддержании входных сигналов, срабатывает последний квантрон, после чегообнуляется первый квайтрон и процесс 45сдвига информации влево продолжается,формирователь 3 предназначен дляопреДеления знака результата, а так,же корректировки его при необходимос- (ти. При подаче на вход 34 импульсаотрицательной полярности он инвертируется и устанавливает триггеры57-59 в нулевое состояниеСледовательно, на выходах 38-39 отсутствуют.сигналы, При подаче на вход 35 импульса триггер 57, а, следовательнои триггер 58, устанавливаются в единичное состояние. Триггеры 57 и 58предназначены соответственно дляхранения знака результата циклическо го импуЛьса займа, В этом случае навыходе 39 Формирователя 3 появляетая сигнал, означающий, что в устройстве содержится информация с отрицательным знаком. После Формирования 5 отрицательного знака, при прекраще-нии подачи входного измеряемого нап ряжения, нулевой потенциал через вход 37 подается на инверсный вход элемента запрета 60. В этом случае элемент ИЛИ 62 выдает на первый выход 38 формирователя 3 импульс коррекции или же импульс циклического займа с длительностью Т . В случае подачи импульса переноса со старшего регистратора 8 на вход 36 при единичном состоянии триггера знака 57, триггер 59 устанавливается в единичное состояние импульсом, поданным с выхода элемента И 63, Одновременно данный импульс, поступая на нулевой вход триггера 57, устанавливает .его в нулевое состояние, Наличие единичного состояния триггера 59 означает, что в устройстве имеет место циклический перенос. Поэтому после прекращения подачи входного измеряемого сигнала нулевой потенциал через вход 37 формирователя 3 запускает цепочку элементов 61 и 62. В этом случае элемент ИЛИ 62 выдает на вход 38 импульс коррекции (импульс циклического переноса ) с длительностью .3Целесообразно рассматривать два случая подачи входных аналоговых величин - величины с положительным знаком и величины с отрицательным знаком.В начальный момент времени с шины 43 подается импульс сброса, отрица" тельной полярности, который устанавливает устройство в начальное состояние. УПри подаче измеряющего нарастающего напряжения(т.е. с положительным знаком ) на управляющий вход 40 подается высокий потенциал, на управляющий вход 41 низкий потенциал, а измеряемое напряжение. поданное на вход 42, преобразуется по временной интервал посредством преобразователя 1. Временной интервал через элемент ИЛИ 2 поступает на входы 13 и 14 регистратора 6. В этом случае переключатель пропускает временной интервал через выход 29 на вход 20 модуля,а низкий потенциал - через выход 30 на вход 21 модуля. В этом случае информация, представленная единично-позиционным кодом или же в виде "маркер", в модуле перемещается слева направо. После того, как . последний квантрон перешел в состояние возбуждения, при дальнейшей подаче временного интервала, происходит процесс восстановления модуля регистратора 6 в исходное состояние, при этом первый его квантрон снова засветится.торый формирует импульс переноса с длительностью Т при налички временного интервала на входе 32. Сформированный импульс переноса передается через выход 18 данного регистратора на вход 13 следующего регистратора. Переключатель 12 этого регистратора пропускает импульс переноса через элемент И 58 (поскольку на вход 27 уже подан высокий потенциал), через выход 29 на вход 20 модуля и приводит к увеличению информации в нем на единицу, т.е. к срабатыванию слеДующего квантрона и обнулению ранее возбужденного предыдущего квантрона.Процесс срабатывания следующего 15 квантрона и обнуление ранее возбуждающего предыдущего квантрона, т.е. процесс движения информации слева направо в модулях всех регистраторов происходит аналогично и продолжается до тех нор, пока не прекратится подача временного интервала.После прекращения подачи входного напряжения в виде временного интервала на входы 13 н 14 первого регистра.тора, квантроны возбуждаться друг от друга не будут, однако засвеченные квантроны сохраняют свое состояние и фиксируют результат преобразования в единичном позиционном прямом коде.Нри подаче измеряемого убывающего напряженияте. с.отрицательным знаком) на управляющий вход 40 подается нйзкий потенциал, на управляющий вход 41 - высокий потенциал, а измеряемое напряжение преобразуется во временной интервал посредством преобразователя 1. Временной интервал через . элемент ИЛИ 2 поступает на входы 13 и 14 регистратора б, В этом случае переключатель 11 пропускает временной 30 интервал через выход 30 на вход 21 модуля, а низкий потенциал - через выход 29 на вход 20 модуля. При поступлении временного интервала на вход 21 модуля информация, представленная 45 единично-позиционным кодом или же в виде "маркер" сдвигается справа налево, После того,как первый квантрон. перешел в состояние возбуждения, при дальнейшей подаче временного интервала, срабатывает последний квантрон, после чего обнуляется первый квантрон и процесс сдвига инФормации влево повторяется.Одновременно с процессом срабатывания последнего квантрона, когдапервый квантронеще светится, оптический сигнал со второго выхода 24 модуля воздействует на Формирователь 11 импульсов, которнй формирует импульс займа с длительностью 60 С при наличии временного интервала на входе 32. Сформированный импульс займа передается через выход 19 данного регистратора на второй вход 14 следующего регистратора. Переклю- Я чатель 17 этого регистратора про-, пускает импульс займа через элемент И 56 поскольку на вход "28 уже по-, дан высокий потенциал ), через выход 30 на вход 21 модуля и приводит к уменьшению информации в нем на единицу, т.е. к срабатыванию предыдущего квантона и обнулению ранее возбужденного следующего квантрона.Процесс срабатывания предыдущего квантрона и обнуления ранее возбужденного следующего квантрона, т.е. процесс движения информации справа налево в модулях всех регистраторов происходит аналогично и продолжается до тех пор, пока не прекратится подача временного интервала, т.е. подача измеряемого напряжения иа входе 42 устройства. После прекращения входного напряжения квантроеы во всех модулях возбуждаться друг от друга не могут, однако засвеченные квантроны сохраняют свое состояние и, фиксируют результат в единично-позиционном обратном коде.При возникновении первого импульса займа в последнем регистраторе 8 он с выхода второго Формирователя 11 регистратора 8 поступает на вход 35 формирователя 3. В этом случае на его выходе 39 и на выходе 46 появляется сигнал, означающий, что результат в преобразователе отрицательный.После появления сигнала отрица" тельного знака формирователь 3 находится в режиме ожидания. При прекращении подачи временного интервала на входы 13 и 14 регистратора 6 низкий потенциал с выхода преобразователя 1 поступает на вход 37 формирователя 3. В этом случае формирователь 3 формирует импульс коррекции с длительностью т который через выход 36 формирователя 3, через .элемент ИЛИ 2 поступает на регистратор 6. Поскольку на управляющем входе 41 устройства высокий потенциал, импульс .коррек" ции через переключатель 12, через его выхо 30 поступает на вход 21 модуля регистратора 6 и приводит к уменьшению информации в нем на единицу. Таким образом происходит процесс корректировки результата с отрицательным знаком.При возникновении второго импульса ., займа в последнем регистраторе 8 ои выделяется через выход 19 формирователя 11, регистратора 8 через блок 5 на выход 45 устройства и сообщает о том, что в преобразователе произошло "переполнение" в отрицательную сто рону.При возникновении импульса переноса в формирователе 10 регистратора 8, он поступает через выход 33 формироч ,вателя 10, через выход 18 регистратора 8 на вход 36 Формирователя 3.Если предыдущая аналоговая величинабыла отрицательной, т.е. на первомвыХоде 39 был сигнал, то после прекращения подачи временного интервалана входы 13 и 14 регистратора 6 формирователь 3 также сформирует импульс коррекции с длительностью С ,который через выход 38 формирователя3, через элемент ИЛИ 2 поступает нарегистратор 6. Поскольку на управляющем входе 40 устройства высокий по-теициал импульс коррекции через переключатель 12 через выход 29 поступаетна вход 20 модуля регистратора 6 иприводит к увеличению информации вней на единицу. Таким образом происходит процесс коррекции результатас положительным знаком. При возникновении импульса переноса в Формирователе 10 регистратора 8, он выдается через выход 33 Формирователя импульсов 10, через выход 8 регистратора 8 через блок 4, вы 1 ход 44 устройства и сообщает о том, что в преобразователе произошло "пе эеполнвние"в положительную сторону,Э преобразователе напряжения в код количество квантронов в каждом оптоэлектронном квантующем модуле равно основанию системы счисления, причем первый квантрон для представления нуля, а количество модуля, т.еколичество регистраторов, эави сит от требуеьых разрядов выбранной системы счисления.Преобразователь напряжения в код может быть использован в устройствах автоматики, измерительной и вычисли-, тельной техники в качестве сумматоров - вычитателей последовательного действия, где входные слагаемые задаются в виде время-импульсных сигналов, а его оптоэлектронные квантующие модули - в качестве реверсввных сдвиговых регистров, при этом благодаря использованию квантронов конструкция этих сдвиговых оегистоов проще, чем электронных сдвиговых регистров. Преобразователь является универсальным операционным преобразователем, который непосредственно осуществляет не только преобразование, но н обработку выходных аналоговых величин как с положительным, так и с отрицательным знаком независимо от их порядка подачи без участка вычислительной машины.8 ЯИИНК каз 35 бОТираа 936 Подлисн Филиал ППП фП ф Грод,ул.йроектная,4