Преобразователь напряжения в код

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциапистическикРеспублик(23) Приоритет(51) М, Кл. Н. 03 К 13/17 тннударатнанннН квинтет СССР до делан нэобретеннй н открнтнй(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В КОД Предлагаемое изобретение относится1 к вычислительной технике и может бытьиспользовано в контрольно-измерительных системах различного назначения,Известна структура асинхронного преобраэомния, состоящая из и ступенейгде т 1 -число разрядов преобразователя,каждая иэ которых включает в себя органсравнения и цифроаналоговый преобразователь, управляемый с выходов органов1 к 10сравнения предыдущих ступеней Ц,Существенным недостатком указанных структур является возможность возникновения ошибки " неоднозначности счи- .тымния", которая может достигать 50%от диапазона измеряемой величины, Причиной укаэанной ошибки является наличиев характеристиках органов сравнения зоны"нечувствительности, где они могут с некоторой вероятностью находиться как вединичном, так и в нулевом состоянии,Соответственно изменяются и состояния органов сравнения последующих младших ступеней, Код, снимаемый в этот момент с преобразователя, может значительно отличаться от истинного,Известен преобразователь, включающийв себя блок формирования выходных данных, по два органа сравнения и по одномуцифроаналоговому преобразователю в каждой разрядной ступени, причем выходы, цифроаналоговых преобразомтелей черезэлементы суммиромния, вторые входы которых соединены с источником опорныхнапряжений, подключены ко входам органов сравнения соответствующей ступени,Использование в каждой разрядной ступени преобразователя двух органов сравнения позволяет существенно снизить вероятностьвоэникновенияошибки"неоднозначности", При значениях входного сигналаблизких к величине эталонногонапряжения одной из ступеней возможно появление неравнозначной комбинации на выходахсоответствующей пары органов сравнения,В атом случае выходной код формируетсянезависимо от состояния органов сравне-5 7397 старших разрядных ступеней образуются путем подключения э;алонного налряжения 1/2 А п,ду, ко входу органа 1 сравнении, 1/4 ), О,и 3/4 Хако входам органов 2 и 3. сравнения и напряжений.2 ф;АпадХвоы 8 ХеХ па ковходам органов 4-7 сравнения третьей ступени соответственно, Эти напряжения образуют постоянные шкалы трех старших ступеней . юреобразователя, Напряжения, подавае ; мые на правые входы органов сраВнения этих ступеней, не меняются в течение всего времени работы преобразователя, Начальные напряжения, подамемые на входы органов 4-7 сравнения последую щих младших разрядных ступеней усталнавлимются равными. - .Х, - хЪй пахУ псц5 ., 7й таМтак, Х -Х соответственно, где20 порядковйй номер разрядной ступени, считая со старшей.Эти напряжения обеспечивают формирование эталонных шкал, расположенных в левых частях диапазона (фиг, 2). В исходном. состоянии преобразуемое напряже ние отключено от входной шины преобразователя, При этом все органы сравнения находятся в нулевом состоянии и на-. пряжения на выходах цифроаналоговых преобразомтелей 13 и 14 равны нулю, 30При подключении преобразуемого напряжения к входной шине преобраэомтеля состояние органов сравнения изменяется в соответствии с выражением: и ХО + -еЭТ 1 2 О МРих 0е Ь 9 ИРи О Х(О +- 40 , е2 Эта (2)где ЦХ). - функция, реализуемая, 1-ым органом сравнения 1-ой ступени, Оэт; эталонное напряжение, подаваемое на правый вход этого органа сравнения; 6 -ши рина зоны нечувствительности "органов сравнения (ЫсДрЯ; Р- условные вероятности появления единицы и нуля на . выходе органа сравнения при заданном Х соответственно, 50Сбоэначаем логическую переменную,описымющую состояние данного органа срав 5 нения через с.,Рассматриваем работу преобразования на примере кодиромния входного напряжения, равного 5/8 Хщхпятиразрядным преобраэомтелем данного типа, При подключении этого напряжения к входной ши 34 6не преобразомтеля органы 1 и 2 сравнения двух первых ступеней, 4 и 5 третьей ступени и все органы сравнения младших ступеней переходят в единичное состояние, Поскольку входное напряжение находится в зоне "нечувствительносщ" органа 6 сравнения третьей ступени, то состояние этого органа сравнения может принимать как единичное, так н нулевоезначение, По состоянию органов сравнения трех старших ступеней формируются суммарные эталонные напряжения на правых входахорганов сравнения четвертой ступени, Эти напряжения образуются путем суммирования эталонных напряжений блока 12 опорных напряжений и выходных напряжений цифроаналоговых преобразомтелей 13 и 14. Формирование суммарных эталонов на входах органов сравнения четвертой ступени осуществляется следующим образом, Если входное напряжениележит в интервале йа,(Съ "то на выходе цифроаналогового преобразовате ля 13 четвертой ступени формируется напРЯжение, Равное 1/2 Хпахи эталонные напряжения органов 4 и 5 сравнения устанавливаются сим метрично относительно напряжения 5/8 Аиах, (фиг. 2), Такое же напряжение 1/2)щ , образуется нв выходе цифроаналогового преобразователя 14 этой ступени, если ХАРЯХ,Х Приэтом О =1.В противном случае выход ное напряжение цифроаналогового преобразователя 14 равно нулю.Таким образом, при изменении состоя- , ния органа сравнения в третьей ступени нв противоположное пара органов(6 и 7) сравнения четвертой ступени изменяет свое положение, а пара (4 и 5) положе- . ния не Меняет, Определение диапазона, в котором лежит преобразуемое напряжение и формирование сигнала управления цифроаналоговыми преобразователями осуйествляется с помощью блока 16 выделения.поддивпазонов и блока 17 управления цифроаналоговыми преобразователями, Логика блока 15 формирования выходных данных обеспечивает участие в формировании цифры в данном разряде выходного кода только той пары, котьрвя не меняет . своего положения при изменении состояния одного из органов сравнения старших ступеней, В формиромнии цифры в четвертом разряде выходного кода в рассматриваемом примере участвует пара (4 и 5), а пара (6 и 7) в формиромнии этой цифры участия не принимает.. счислом ступеней; равным числу двоичных разрядов преобразователя, содержаший блок формирования выходных данных,один орган сравнения в первой (старшей)20 разрядной ступени и по два во всех посдедуюших, причем один из входов органовсравнения подключен к входной шине преобразователя, вторые входы органовсравнения трех первых ступеней подклю 25 чены к выходам источника опорных напряжений, . а последующих ступенейк выходам элементов суммирования, одиниэ входов которых соединен с соответствующим выходом источника опорных на 30 пряжений, а второй с выходом основного цифроаналогового преобразователя данной ступени, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью устранения ошибки не однозначности считывания и увеличенияЗ 5 допустимой скорости изменения входногосигнала, во все младшие разрядные ступени преобразователя, начиная с третьей,введены по два цоподнительных органасравнения, причем вторЫе входы допол 4 О нительных органов сравнения третьей ступени непосредственно соединены с выходом источника опорных напряжений, а. последующих ступеней - с выходами дополнительных элементов суммированйя,45 подключенных одним иэ входов к соответствующему выходу источника опорныхнапряжений, а другим к выходу дополнительного цифроаналогового преобразователя данной ступени, выходы органов50 сравнения подключены ко входам блокаформирования выходных данных, блок управления цифроаналоговыми преобразователями и блока выделения поддиапазонов,выходы которого соединены со вторыми55 входами блока формирования выходных. данных и через блок управления цифроаналоговыми преобразователями со входамицифроаналоговых преобразователей,9 7Однако поскольку в формировании цифрыв данном разряде участвует только; пара(4 и 5) то изменение положения пары(6 и 7) не влияет на цифрув этом разряде выходного кода, РЬменения поло- .жения органов сравнения в последующихступенях преобразователя вообще не происходит, Следовательно, и цифры, в вы-ходном коде, формируемые этими ступенями, не меняются. Таким образом, изменение состояния органа 6 сравнения втретьей ступени приводит к измейениюцифры лишь в одном: "третьем разрядепреобразователя, При этомошибка цифрового представления не превышает едини-цы младшего разряда,Проведенный анализ процесса преобразования показывает, что максимальнаявеличина ошибки " неоднозначности" впредлагаемом преобразователе сниженапо сравнению с известными асинхронными преобразователями с ведичиныАХ,)нЖдо величины, не превышающей кванта, Этосущественно расширяет области применения асинхронных преобразователей в различных системах обработки быстроменяющихсяпроцессов, Кроме того, введенныеизменения позволяют повысить допустимую скорость изменения сигнала в следящем режиме, Это обеспечивается тем,что одна из пар органов сравнения, неучаствующая в- данный момент в формировании выходного кода, .следит эа изменением. входного напряжения, При этомк моменту, когда блок выделения поддиапазонов вырабатывает команду на сменупары, формирующей цифру в данном разряде выходного кода, все переходные процессы в этой паре заканчиваются, Вэтом случае время, затрачиваемое на формирование нового выходного кода, определяется только длительностью переходных процессов в органе сравнения и ло. гической части преобразователя, Времяже обработки сигнала всеми ступенямипреобразователя определяется суммарной длительностью переходных процессовв двух органах сравнения и одном цифроаналоговом преобразователе, Для того,чтобы ошибка цифрового представления непревысила единицы младшего разряда, необходимо, чтобы входное напряжение изменилось за это время не более, чем на3. Неравенство, ограничивающее допустимую скорость изменения сигнала, в этомслучае можно представить в виде:Ъф-2 С +ГЯ Ос цап (7) 39734 10 Сравнение результатов аналитического расчета предедьно. допустимых скоростейизменения контролируемых процессов, проведенное на основании неравенств (1)и (7),показывает, что введенные изменения позволяют не менее чем в три разауведичиты допустимую скорость изменения входного сигнала в предлагаемомпреобразователе по сравнению с известными, Это позволяет использовать пред- .лагаемый преобразователь дпя представления более быстрых" процессов,Формула изобретения1, Галушкин А, И. и др, Оперативная обработка экспериментальной ин Источники информации,принять 1 е во внимание при экспертизе739734 . 12формации. М., "Энергияф, 1972,с. 34,2. Авторское свицетельство СССРМ 807930, кл, Б 03 К 13/17, 19765 (прототип).1 1 иа 2 Составитель А, КузнецовРедактор С, Тараненко Техред О, Андрейко Корректор И, Мус- Подййсноеомытета СССРткрытийшскан набд. 4/ Тираж 995 БН ИИП И Государственного по делам изобретений и 13035, Москва, Ж, Р