Преобразователь переменного напряжения в код

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 972 М 1/64 САНИЕ ИЗОБРЕТ ЕЛЬСТВУ вязи ана" ии с циф-. ойствами. ния ев СССР67. ССРп 80НОГО втома ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Специальное канструкторсбюро геофизического приборостИнститута геологии АН АЗССР(57) Изобретение относится ктике и вычислительной техник жет быть использовано для слоговых источников информацровыми вычислительными устрВ устройство, содержащее фазоинвертор 1, два двухпозиционных переключателя 3 два компаратора 4, генератор 5 пилообразного напряжения, три триггера 6,15,17, генератор 8 импульсов, три элемента И 7, 10, 13,эле. мент ИЛИ 12, блок элементов И, три счетчика 9,26,27, с целью повышения быстродействия введены триггер, пять элементов 21,22,23,28,29 задержки, пять элементов И 14,16,25, 30,31,элементы ИЛИ 19,20, два регистра и один счетчик. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровы - ми вычислительными устройстнами, 5Целью изобретения является повышение быстродействия преобразователя переменного напряжения в код.На фиг, 1 приведена структурная схема ус.ройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства,Преобразователь переменного напряжения в код содержит фазоинвертор 1, блок 2 управления, двухпозиционный переключатель 3, компаратор 4, генератор 5 пилообразного напряжения, перный триггер 6, первый элемент И 7, генератор 8 импульсов, первый реверсинный счетчик 9, второй элемент И 10, двоичный умножитель 11, первый 20 элемент ИЛИ 12, третий элемент И 13, четвертый элемент И 14, второй триггер 15, пятый элемент И 16, триггер 17, шину "Пуск" 18, второй и третий элементы И 19,20, первый, второй,25 третий элементы 21-23 задержки, регистр 24, шестой элемент И 25, счетчик 26 импульсов, второй реверсивный счетчик 27, четвертый н пятый элементы 28 и 29 задержки, седьмой и восьмой элементы И 30 и 31. Блок 2 управления выполнен на двухпозиционном переключателе 32, компараторе 33, триггере 34.Двоичный умножитель 11 выполнен на регистре 35, блоке 36 элементов И, элементе ИЛИ 37, счетчике 38 импульсов.Устройство работает следующим образом.Переменное напряжение П =1П Я 1 п Я С, которое преобразуется в код, подается на фазоинвертор 1, имеющий два выхода. С верного выхода снимается напряжение П = Ю + + П з 1 п Я с, совпадающее по фазе с напряжением О, а с другого - напряжение П= Ю, - П зп Я с, находящееся с напряжением П в противофазе (фиг.2 а).Напряжения П, и П поочередно - в зависимости от положения переключателя 3 - подаются на вход компаратора 4, который сравнивает их с пилообразным напряжением генератора 5, изменяющимся с частотой Г , значительно большей частоты Р преобразуемого напряжения, т.е. ГР(фиг.2 а), В моменты равенства напряжений компаратор 4 формируетимпульсы (фиг.2 н), преобразовывающие триггер 6 по счетному входу из одного положения н другое, В результате на выходе триггера за нолпериода преобразуемого напряжения образуется последовательность прямоугольных импульсов, длительность которых пропорциональна его мгновенным значениям.(и) = 2 ь, з 1 пй Е, (1)где О = К П - максимальная длительность импульсов;К - коэффициент, обратнопропорциональныйкрутизне Б пилообразного напряжения;П - амплитудное значениепреобразуемого напряжения.Триггер б одновременно управляет положением днухпозиционного переключателя 3: потенциал с прямого выхода триггера 6 (Фиг.2 г) устав.;.- ливает этот переключатель н положение , подключая к входу компараотора 4 напряжение П, а потенциал "1" с инверсного выхода (Фиг,2 д) н положение "2", подключая к тому же входу компаратора 4 напряжениеДиаграмма напряжений на выходе указанного переключателя представлена на фиг, 2 б,Аналогичный принцип однокомпараторного преобразования использован и в блоке 2 управления, на первый и второй входы которого подаются выходные напряжения соотнетстненно 1, и О фазоинвертора 1. По моментам перехода через нулевое значение (в определенном направлении, например из отрицательной области в положительную) указанных напряжений, поочередно подключаемых - через двух- позиционный переключатель 32, управляемый триггером 34, - к входу компаратора 33, последний срабатывает и вьщает импульсы (фиг.2 е), которые перебрасывают триггер 30 по счетному входу из одного положения в другое. В результате на инверсном (фиг.2 ж) или прямом (фиг.2 з) ныходы триггера 34, связанных с первым и вторым выходами блока 2 соответственно, формируются строб-импульсыс длительностью Т/2, пропорциональные полупериоду преобразуемого напряжения. Одни из них снимаются с второго выхода блока 2, подготавливая элементы И 10 и 14, и разрешают работу реверсивного счетчика (РС) 27 в режиме сложения счетных импульсов генератора 8, следующих с частотойа счетчика 9 - в режиме вычитания импульсов двоичного умножителя 10 11 (до момента времени, соответствующего обнулению РС 9), другие импульсы(снимаются с первого выхода блока 2), подготавливая элементы И 7 и 16, разрешают работу РС 9 в ре жиме сложения счетных импульсов генератора 8,а РС 27 - в режиме вычитания импульсов двоичного умножителя 11 (до момента времени, соответствующего обнулению РС 27). Таким 20 образом, в каждом полупериоде преобразуемого напряжения (кроме первого после годачи сигнала на установочную шину 18 "Пуск" ) один из реверсивных счетчиков работает в режиме сложения счетных. импульсов генератора 8, а другой - в режиме вычитания импульсов двоичного умножителя 11.В исходном состоянии триггеры 15, 17 и регистры 24,35 находятся в положении "О", при этом потенциал "О" с прямого выхода триггера 15 (фиг,2 о) запрещает прохождение счет" ных импульсов генератора 8 на первый вход двоичного умножителя 11, 35 блокируя элемент И 13, а потенциал "1" с инверсного выхода триггера 17 устанавливает в нуль (и "держит" в нулевом положении) оба реверсивных счетчика 9 и 26 через элемент ИЛИ 20 и счетчик 38 импульсов двоичного умножителя 11 (через счетчик 26 импульсов и элемент ИЛИ 19).Цикл измерений начинается с подачей сигнала "Пуск" в виде потенциала45 высокого уровня "1" (фиг,2 и) на шину 18 устройства и с него - на информационный вход триггера 18. Допустим, что до этого момента времени триггер блока 2 управления находился в поло 50 жении "1" (фиг.2 ж), а двухпозиционный переключатель 32 - в положении "1", при котором к компаратору 33 было подключено напряжение Г . Тогда при2 55 переходе этого напряжения через нулевое значение компаратор 33 срабатывает и импульс с его выхода (фиг.2 е) перебрасывает триггер 34 в положение"0", при котором потенциал "1" с инверсного выхода триггера 34 (фиг.2) устанавливает переключатель 32 в положение "2" (к компаратору 33 под" ключается напряжение Б ) и одновре 1менно поступает на первый вход блока 2 и далее - на управляющие входы элементов И 7 и 16, подготавливая их, Кроме того, этот импульс подается на третий выход блока 2 и далее - на вход синхронизации триггера 17, устанавливая его в положение "1" (фиг,2 к), при этом блокирующий потенциал "1" с входов обнуления реверсивных счетчиков 27 и 9 и счетчиков 26,38 импульсов снимается и эти счетчики готовы к работе в режиме счета импульсов. Вместе с тем, триггер 15 остается в первом (после прихода сигнала "Пуск" ) полупериоде преобразуемого напряжения в положение "О" (фиг.2 о), так как скачок потенциала на прямом выходе триггера 17 (фиг.2 к) задерживается элементом 22 задержки (фиг.2 л) и первый импульс компаратора 33 с третьего выхода блока 2 управления (фиг.2 е) не может пройти через элемент И 25 (фиг,2 у) на вход установки в " 1" триггера 15. Поэтому в данном полупериоде импульсы на выходе двоичного умножителя 11 не формируются.В течение времени, пропорционального согласно уравнению (1) длительности прямоугольных импульсов с прямого выхода триггера 6 (фиг.2 г), счетные импульсы генератора 8 проходят, пока есть строб-импульсы на втором выходе блока управления 2, (фиг.2 з) через элемент И 7 на вход сложения реверсивного счетчика 9 (фиг.2 м) и подсчитываются им. Одновременно начинается счет импульсов генератора 8 счетчика 26 импульсов. В конце первого полупериода преобразуемого напряжения в РС 9 и счетчике 26 импульсов формируются кодыИЕЕГТУ(3г 1 2 1где У - средневыпрямленное значение преобразуемого напряжения.При переходе через нулевое значение напряжения 1; что соответствует окончанию первого полупериода преоб(4) где И, - емкость счетчика 31,Эти импульсы, проходя через элемент И 14 (фиг.2 н) на вход вычитания РС 9, начинают "списывать" его содержимое И 1. Одновременно импульсы ге-,5 12972разуемого напряжения, компаратор 33блока 2 управления вновь срабатываети импульс с его выхода (фиг,2 е) перебрасывает триггер 34 в положение"1", при котором потенциал "1" с е-опрямого выхода (фиг.2 ж) возвращаетпереключатель 32 в положение "1"(к компаратору 33 вновь подключаетсянапряжение П ) и одновременно посту 2пает на второй выход блока 2 управления и далее - на управляющие входыэлементов И 10 и 14, подготавливаяих. Кроме того, этот импульс снимается с третьего выхода блока 2 уп-равдения, проходит через открытый 15к этому моменту времени потенциалом"1", при котором элемент И 13 открывается потенциалом "1" с прямого выхода триггера 15 (фиг.2 б) и счетныеимпульсы генератора 8, проходя напервый вход двоичного умножителя 11,начинают заполнять счетчик 38 импульсов (фиг,2 п), Импульс проходит навторой вход двоичного умножителя 11и.далее - на вход записи регистра 35,разрешая перезапись в него кода Исформированного в счетике 26 импульсов, и с некоторой задержкой (обеспечиваемой элементом 23 задержки иудовлетворяющей условию а 1:, ( 1/:с,)проходит на вход обнуления счетчика26 импульсов через элемент ИЛИ 20 и 35сбрасывает его в нуль, после чегоуказанный счетчик импульсов вновьначинает формирование кода Ипропорционально текущему полупериодупреобразуемого напряжения, Далее 40через элемент И 30 импульс принудительнсс но кратковременно устанавливает триггер 6 в положение "1", соотверствующее положению триггера 34,в дальнейшем триггер 6 перебрасывается выходными импульсами компаратора 4 (фиг,2 в),На выходе двоичного умножителя 11появляются импульсы следующие с частотой 50(5) и эа этот интервал времени подсчиталчисло импульсов, равное с учетом выражений (2), (3) и (5) е Е = 2 И К"Г 0(6) К 1 К "сср у где К = 2 И = сопят;Кд=Г(Кй, ) - коэффициент, зависящий от параметровгенератора 5 пилообразного напряжения,К концу второго полупериода преобразуемого напряжения в РС 27 и счетчике 26 импульсов сформируются коды, определяемые согласно уравнениям (2) и (3) . При переходе через нулевое значение напряжения Б что соответствует окончанию указанного полупериода, срабатывает компаратор 33 блока 2 управления, импульс с выхода которого (фиг.2 е) определяет последовательность операций, аналогичную рассмотренной, перебрасывает триггер 26 6нератора 8 за время, пропорциональное длительности прямоугольных импульсов с инверсного выхода триггера 6 (фиг.2 д), проходят через элемент И 10,пока есть строб-импульс на первом выходе блока 2 управления (фиг.2 ж), на вход сложения РС 27 (фиг.2 с) и подсчитываются им.В момент времени, соответствующий переполнению РС 9, импульс с его выхода (фиг.2 р) проходит через элемент ИЛИ 12 и возвращает триггер 15 в положение "О" (фиг.2 о), при этом элемент И 13 закрывается и поступление счетных импульсов генератора 8 на счетчик 38 импульсов прекращается (фиг.2 п). Далее импульс проходит на вход записи регистра 24 и разрешает перезапись в него кода И счетчика 38 импульсов, соответствующего первому результату преобразования, и с некоторой задержкой, обеспечиваемой элементом 21 задержки и удовлетворяющей условию д = ьс , проходит на31 фвход обнуления счетчика 38 импульсов через элемент ИЛИ 19 и сбрасывает его в нуль, Таким образом, счетчик 38 импульсов двоичного умножителя 11 работал в течение интервала Ы времени, равного с учетом уравнения (4)34 в положение "О", при этом потенциал 1 с инверсного выхода триггера 34 устанавливает переключатель 32в положение "2", подключая к компара -тору 33 напряжение П, а строб-импульс с первого выхода блока 2 управления подготавливает элементы И 7 и16; пройдя через элемент И 25(фиг.2 у), устанавливает триггер 15 вположение "1", при этом начинаетсязаполнение счетчика 38 импульсовимпульсами генератора 8 через элемент И 13 (фиг.2 п), разрешает перезапись кода И счетчика 26 импульсов в регистр 35 двоичного умножителя 11 и с некоторой задержкой, определяемой элементом 23 задержки,сбрасывает указанный счетчик в нуль, ит.д. При этом содержимое РС 27 начинает списываться импульсами двоичного умножителя 11, проходящими на еговход вычитания через элемент И 16(фиг,2 т) - до момента обнуления РС27, соответствующего считыванию очередного результата преобразования(кода счетчика 38 импульсов) в регистр 24; реверсивный счетчик 9 начинает заполняться импульсами генератора 8, проходящими на его вход30сложения через элемент И 7 за время,пропорциональное длительности прямоугольных импульсов с прямого выходатриггера 6 (фиг.2 м),Таким образом, в каждом полупериоде входного напряжения (кроме перво го после подачи сигнала "Пуск" ) предложенное устройство обеспечивает формирование и считывание результатапреобразования, пропорциональногоП;, что позВоляет повысить его быс 40тродействие вдвое по сравнению с известным устройством, где считываниеискомого результата возможно толькоодин раз за период преобразуемого45напряжения.формула изобретения1. Преобразователь переменного50 напряжения в код, содержащий два триггера, фазоинвертор, вход которого является входной шиной, а первый и второй выходы подключены соответственно к первому и второму входам блока управления и первому и второму информационным входам двухпозиционного переключателя, выход которого поключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, а выход - со счетным входом первого триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами двухпозицонного переключателя, первый элемент И, первый вход которого соединен с первым выходом блока управления, второй вход - с прямым выходом первого триггера, третий вход объединен с первыми входами второго и третьего элементов И и подключен к выходу генератора импульсов, а выход первого элемента И соединен с входом сложения первого реверсивного счетчика, прямой выход второго триггера подключен ко второму входу третьего элемента И, выход которого подсоединен к первому входу двоичного умно- жителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены регистр, третий триггер, второй реверсивный счетчик, счетчик импульсов, пять элементов задержки, три элемента ИЛИ, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой элементы И, первый вход четвертого элемента И объединен с вторым входом второго элемента И, со входом пятого элемента задержки и соединен со вторым выходом блока управления, второй вход четвертого элемента И объединен с первым входом пятого элемента И и подключен к первому выходу двоичного умножителя, а выход четвертого элемента И соединен с входом вычитания первого реверсивного счетчика, выход переполнения которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу переполнения второго реверсивного счетчика, третий вход второго элементаИ соединен с инверсным выходом первого триггера, а выход - с входом сложения второго реверсивного счетчика, второй вход пятого элемента И объединен с входом четвертого элемента задержки и соединен с первым выходом блока управления, а выход - с входом вычитания второго реверсивного счетчика, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом первого элемента задержки, входом записи регистра и входом установки в "О" второго триггера, вход установки в ."1" которого подключен к выходу шес 1297226того элемента И, первый выход которого соединен с выходом второго элемента задержки, а второй вход объединен с первыми входами седьмого ивосьмого элементов И, с выходом третьего элемента задержки, вторым входом двоичного умножителя, входомсинхронизации третьего триггера иподключен к третьему выходу блокауправления, третий вход двоичного 10умножителя подключен к выходу второго элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого и второго реверсивных счетчиков и подключен к инверсному выходу третьего 15триггера, информационный вход которого является шиной "Пуск", а прямойвыход соединен с входом второго элемента задержки, счетный вход подключен к выходу генератора импульсов,а вход обнуления соединен с ныхоцомтретьего элемента ИЛИ, второй входкоторого подключен к выходу третьегоэлемента задержки, выходы двоичногоумножителя подключены к одноименныминформационным входам регистра, выходчетвертого элемента зацержки соециненс вторым входом седьмого элемента И выход которого подключен к входу установки в "1" первого триггера, вход установки в "О" которого соединен с выходом восьмого элемента И, второй вход которого подключен к выходу пятого элемента задержки.2, Преобразователь по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что двоич ный умножитель выполнен на регистре, информационные входы и вход записи которого являются соответственно одноименными четвертыми входами и вторьщ входом двоичного умножителя, а выходы подключены к первым одноименньщ входам блока элементов И, вторые входы которого подключены к первым одноименным информационным выходам счетчика импульсов, а выходы соединены с одноименными входами элемента ИЛИ, выход которого является первым выходом двоичного умножителя, вторые информационные выходы счетчика импульсов являются одноименными вторыми выходами двоичного умножителя, а вход обнуления - третьим входом двоичного умножителя, первьщ входом которого является счетный вход счетчика импульсов..Проектная,4 Тираж 902 ИПИ Государственного о делам изобретений и 5, Москва, Ж, Рауш омитета СССРоткрытийкая наб., д.4/