Преобразователь напряжение-код сконтролем

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскнк Социвлистическик Реслублик(22) Заявлено 2804,79 (21) 2759494/18-21 Н 03 К 13/00 с присоединением заявки Ио. 23) Приоритет Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийОпубликовано 150481 бюллетень Мо 14 Дата опубликования описания 150481(72) Авторы изобретения В.А. Окружнов и В.И. Уваров 71) Заявите 54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЕС КОНТРОЛЕМ втоматии можетазоваавлеяжеи выюе ускепервогое вхо"разредна элеменИзобретение относится к аке и вычислительной техникебыть использовано для преобрния напряжения в код.5Известен аналого-цифровой преобразоватедь (АЦП), содержащий распределитель синхроимпульсов, триггерный регистрпреобразователь код -напряжение, блок сравнения, элементзадержки и логические элементы И,ИЛИНЕ 11 .Недостатками данного АЦП являются невозможность прогнозированияисправного состояния на цикл измере-ний, наличие потери информации обизмерении, в процессе которого непроизошло уравновешивания, при наличии неисправности в схеме контроляпропуск недостоверных результатов.Цель изобретения - повышение эффективности контроля АЦП,Поставленная цель достигаетсятем, что в преобразователь напряжение - код с контролем, содержащийрегистр управления преобразователемкод - напряжение, формирователь тактовых импульсов, преобразователькод - напряжение, элемент 2 И, формирователь синхроимпульсон элемента НЕ, нуль-орган, дна та 30 ЗИ, группу элементов ЗИ, при этомпервые прямые и инверсные входытриггеров разрядов регистра упрния преобразователем код - напрние соединены с соответствующимходами формирователя тактовых импульсов, а выходы - с соответствущими входами преобразователя коднапряжение, выход которого соединенс первым входом нуль-органа, выходкоторого соединен с входом перногоэлемента НЕ и со вторыми прямымивходами триггеров каждого разряда ргистра управления преобразователемкод - напряжение, а выход первогоэлемента НЕ - со вторыми инверснымивходами триггеров каждого разрядарегистра управления преобразователекод - напряжение, каждый выход группы элементов ЗИ сдрдинен с соответсвующими входами "установки в ноль"триггеров разрядов регистра управления преобразонателем код - напряжение, вторые входы - с шиной "запи со вторым входом элемента 2 И, тртьи входы - с входом формирователясинхроимпульсов- шиной "устанонкив ноль" и со вторыми входамии второго элементон ЗИ, первыды которых соединены с шинойшение контроля, третий вход первого элемента ЗИ соединен с шиной "код управления", а третий вход второго элемента ЗИ - с выходом Формирователя синхроимпульсов; элемент 2 И, вы,ход которого соединен с входами синхронизации триггеров разрядов регистра управления преобразователя код - напряжение и формирователем тактовых импульсов, а первый вход - с выходом формирователя синхроимпульсов, дополнительно введены образцовый источник напряжения, аналоговый переключатель, регистр управления контролем, первые входы каждого разряда которого соединены.с одним из выходов формирователя тактовых импульсов, второй вход первого разряда - с выходом первого элемента ЗИ, третьи входы каждого разряда - с выходом второго элемента ЗИ, четвертый вход первого разряда - с выходом второго элемента НЕ, а выход каждого разряда регистра управления контролем - с первыми входами группы элементов ЗИ; выход аналогового переключателя соединен со вторым входом руль-органа, первый вход - с "информационной" шиной, второй вход - с образцовым источником напряжения, а третий - с шиной "адрес".На фиг. 1 приведена структурная схема преобразователя ф на фиг. 2 временные диаграммы первого цикла контроля АЦП; на фиг. 3 - диаграммы второго цикла, на фиг. 4 - диаграммы третьего и четвертого циклов.В качестве примера выбран 4-разрядный АЦП.Схема содержит регистр 1 управления преобразователем код-напряжение (РУПКН), первые инверсные и прямые входы каждого разряда которого соединены с соответствующими выходами формирователя 2 тактовых импульсов, а выходы - с соответствующими вхоДами блоков управления разрядными ключами преобразователя 3 код - напряжение, выход которого соединен с первым входом нуль-органа 4, выход . последнего соединен с входом элемента НЕ 5 .и со вторыми прямыми входами триггера каждого разряда РУПКН 1, авыход элемента НЕ - со вторыми инверсными входами триггеров каждого разряда РУПКН 1, элемент 2 И 6, выход которого соединенс входомсинзронизации каждого разряда РУПКН1 и со вторым входом формирователя 2тактовых импульсов, а первый вход - с выходом Формирователя 7 синхроимпульсов, регистр 8 управления контролем; первые входы каждого разряда которого соединены с одним из выходов Формирователя 2 тактовых импульсов, третий вход первого разряда - с выходом элемента ЗИ 9., ачетвертый вход первого разряда -60 65 ное половине дискрета младшего раэряда контролируемого АЦП, на время цикла контроля через аналоговый переключатель 24 поступает на один из входов нуль-органа 4, при этом по переднему фронту сигнала, поступаюс выходом элемента НЕ 10, вход которого соединен с выходом элементаЗИ 9, а вторые входы каждого разряда - с выходом элемента ЗИ 11, выходы каждого разряда регистра 8 управления контролем - соответственно спервым входами элементов И 12-15,кажцый выход которых соединен с соответствующими входами установки вноль триггеров 16-19 регистра 1 управления преобразователем код - напряжение, вторые входы - с шиной 20"запуск" и со вторым входом элемента 2 И 6, третьи входы - с входомФормирователя синхроимпульсов, шиной 21 "установки в ноль и со вто 5 рыми входами элементов ЗИ, 9, 11,первые входы которых соединены сшиной 22 "разрешение контроляп, третий вход элемента ЗИ 9 соединен сшиной 23 "код управления", а третий20 вход элемента ЗИ 11 - с выходомформирователя синхроимпульсов, причем выход аналогового переключателя24 соединен со входом нуль-органа,первый вход - с "информационной" шиной 25, второй вход - с образцовымисточником 26 напряжения, а третий -с шиной .27 "адрес".Преобразователь код - напряжение(АЦП) со встроенным устройством контроля работает в двух режимах: контроль работоспособности АЦП с помощью встроенного контроля; преобразование напряжения внешних абонентов в код,Контроль работоспособности АЦПведется в циклическом режиме, Цельюконтроля в первом цикле являетсяконтроль работоспособности АЦП в фиксированной точке шкалы преобразования и общего функционирования анало 40 говой и цифровой. части АЦП, В исходном состоянии АЦП обнулен импульсным сигналом с уровнем логического"0", поступающим на него по шине 21"установка в ноль"45 При поступлении на АЦП импульсныхсигналов с уровнем логической "1"по шине 27 "адрес" на третий входаналогового переключателя 24, пошине 21 "установка в ноль" на вторые50 входы элементов ЗИ, 9, 11, по шинеф 23."код управленияф на третий входэлементов ЗИ 9, по шине 20 "запускфна вторые входы схем ЗИ 12-15, второй вход элемента 2 И 6 и на первыйвход формирователя 2 тактовых импульсов, импульсного сигнала с уровнем логического "0" по шине 22 "разрешение контроля" на первые входыэлементов ЗИ 9, 11, напряжение с выхода образцового источника 26, равщего по шине 21 "установка в ноль", на вход формирователя 7 синхроимпульсов, последний вырабатывает синхроимпульсы, которые поступают на первый вход элемента 2 И б и третий вход элемента ЗИ 11. Поскольку по шине 22 "разрешение контроля" поступает уровень логического "О", .на выходаХ элементов ЗИ 9, 11 также устанавливаются уровни логического"О". Уровень логического "О" с выхода элемента 3 И 9 поступает на третий вход первого разряда регистра 8 управления контролем и вход элемента "НЕ" 10, на выходе которого вырабатывается сигнал с уровнем логической "1", поступающий на четвертый вход первого разряда регистра. 8 управления контролем, при этомуровень логического "О" с выхода схемы "ЗИ" 11 поступает на вторые входы каждого разряда регистра 8, на входах регистра 8 отсутствуют управляющие импульсные сигналы, и на его выходах устанавливаются уровни логической "1", которые поступают на первые входы соответствующих элементов И 12-15, на вторые и третьи входы которых поступают импульсные сигналы с уровнями логической "1 ф по шинам 21 "установки в ноль" и 20 "запускф. На выходах элементов И 12-15 Формируются импульсные сигналы с уровнями логической "1" на время цикла преобразования, которые поступают на соответствующие входы (входы В) фустановки в ноль" триггеров 16-19 регистра 1 управления преобразователем код - напряжение.При поступлении на первый вход элемента 2 И б синхроимпульсов, а на второй вход - импульсного сигнала с шины 20 "запуск " с уровнем логической ф 1" импульсы синхронизации поступают на входы синхронизации (входы С) каждого триггера 16-19 и второй вход формирователя тактовых импульсовформирователь 2 тактовых импульсов по заднему фронту первого синхроимпульса и переднему фронту импульса, поступающего по шине 20 "запуск",начинает формировать одиночные тактовые импульсы, причем каждый после" дующий тактовый импульс сдвинут относительно предыдущего на один период следования синхроимпульсов. Сформированные формирователем 2 так- товых импульсов одиночные тактовые импульсы поступают на первые прямые входы (входы Э, ) и инверсные входы (входы К ) триггеров 16-19 регистра 1 управления ПКН, причемпервый тактовый импульс подается навходы первого триггера 16, выходкоторого связан блоком управлениястаршим аппо весу" разрядом ПКН 3,второй тактовый импульс подается навходы второго триггера 17, выходкоторого связан с блоком управления следующим за старшим "по весу" разрядом ПКН 3, третий тактовый импульс подается на входы третьего триггера 18, выход которого связан с блоком 5. управления следующим "по весу" разрядом ПКН 3, четвертый тактовый импульс подается на входы четвертого триггера 19, выход которого связан с блоком управления младшим "по весу" разрядом ПКН 3,При поступлении на входы синхро,низации (входы С) триггеров 16-19 синхроимпульсов с выхода схемы 2 И б тактовые импульсы по заднему Фронту последних записываются в соответствующие триггеры 16-19 регистра 1 управления ПКН. На выходе каждого триггера 16-19 регистра 1 управления ПКН формируются сигналы управления разрядными ключами ПКН 3, на выходе 20 ной,соответствующей "весу" каждогоразряда, которое поступает на входнуль-органа 4, к другому входу которого подключено напряжение образцового источника 26, равное половинедискрета младшего разряда контролируемого АЦП. Ввиду того что напряжение на выходе ПКН 3 изменяется подвоичному закону, в каждом из тактов преобразования должно соблюдаться соотношениеВых. и хн ОБР. ак как язых м.р. пкнО ОБР,где цех Р.ПКн выходное напряжениеПКН 3 в такте преобразования младшего разряда;"Оьр. - выходное напряжениеобразцового источника26 напряжения.Если АЦП исправен, то на выходенуль-органа 4 формируется импульснымсигналом с уровнем логической "1 ф,который поступает на вторые входы(входы 32) каждого из триггеров16-19 регистра 1 управления ПКН, ана вторые входы (входы К 2) черезсхему НЕ 5 поступает импульсный сигнал с уровнем логического "О" иподтверждает предыдущее состояниетриггера 16. Аналогично происходит уравновешивание в остальных тактах кодирования.Таким образом, после завершения преобразования в первом цикле контроля и при условии правильного функционирования блоков АЦП на выходе нуль-органа 4 формируется двоичныйкод с уровнем логической "1" - 1111,60 который поступает в ЦВМ. Если информация АЦП выдана правильно, то ЦВМ переходит к следующему циклу контроля.После завершения первого цикла контроля АЦП приводится в исходное 65 25 ЗО 35 40 45 50 ПКН 3 формируется напряжение величи15 20 25 ЗО 35 40 Формула изобретения 45 50 55 60 65 состояние уровнем логического "0" по шине 21 "установки в ноль".Целью следующих циклов контроля является выявление параметрических отказов элементов преобразователя.Во втором цикле контроля работа АЦП происходит точно так же, как и в первом. Дополнительно по шине 22 "разрешение контроля", подключенной к первым входам схем ЗИ 9 и 11 подается импульсный сигнал с уровнем логического "1", который разрешает прохождение двоичного последовательного четырезразрядного кода управления, поступающего по шине 23 "код управления", на третий вход схемы ЗИ 9, с выхода которой двоичный код управления в виде 1111 поступает на третий вход регистра 8, на второй вход которого одновременно подаются и синхроимпульсы с выхода схемы ЗИ 11. Двоичный кбд записывается в регистре 8,.и на каждом его выходе устанавливаются уровни логической "1", которые воздействуют на первые входы элементов И 12-15 и разрешают прохождение импульсных сигналов с уровнями логической "1" на соответствующие входы (входы й) "установки в ноль" триггеров.Процесс преобразования происходит точно так же, как и в первом цикле контроля. Если двоичный код 1111 записался в регистр 8 управления без искажений, то на выходе нуль-органа 4 Формируется двоичный код 1111. В этом цикле проводится проверка Функционирования оборудования встроенного контроля путем записи контрольного кода в регистр 8 управления контролем. ЦВМ сравнива:от код управления и информацию с выхода АЦП и при условии совпадения кодов ЦВМ переходит к следующему циклу контроля.ЦВМ выдает по шине 23 "код управления" двоичный код 1110, При этом на выходе регистра 8, связанного с первым входом элемента И 12, формируется импульсный сигнал с уровнем логического "0", вследствие чего на его выходе устанавливается им.пульсный сигнал с уровнем логического "0". Воздействуя на вход (вход К) "установки в ноль" триггера 19, .этот сигнал устанавливает на его выходе уровень логического "0".На выходе ПКН 3 и в четвертом такте устанавливается нулевое напряжение, если в тракте младшего разряда АЦП, нуль-органе 4, схемеНЕ 5 имеет место неисправность или параметрический отказ и не выполняется соотношение0 Вых, ПкН ООБр Ргде 0- выходное напряжениеПКН 3;" оьр. - выходное напРяжение образцового источника. Нуль-орган 4 и в четвертом такте кодирования формирует значение логической "1". При исправной работе в этом такте должен сформироваться логический "0".Двоичный код 1111 или 1110 с выхода нуль-органа поступает в ЦВМ, где сравнивается с кодом управления 1110, поступающим по шине 23 "код управления". Если совпадение кодов нет, дальнейший контроль прекращается и происходит переключение на следующий АЦП. Если сравниваемые коды совпадают ЦВМ, переходит к следующему циклу контроля.Дальнейший контроль прсобразователя происходится аналогично предыдущему циклу путем задания различных значений кода управления по шине 23, при этом объем контроля определяется программой, заложенной в ЦВМ.При поступлении по шине 27"адрес" импульсного сигнала с уровнем логического "0" АЦП переходит в режим преобразования напряжения внешних абонентов в код. При этом аналоговый переключатель 24 отключает источник 26 образцового напряжения от входа нуль-органа 4 и подключает к нему "информационную" шину 25. Одновременно необходимо по шине 22 ",разрешение контрбля" подать сигналы с уровнем логического "0", который приводит регистр 8 управления контролем в исходное состояние.Данное техническое решение позволяет осуществить проведение полной проверки АЦП перед серией измерений с целью замены неисправного преобразователя на исправный без потери информации при использовании системы по целевому назначению. Преобразователь напряжение - код с контролем, содержащий регистр управления преобразователем код - напряжение, формирователь тактовых импульсов, преобразователь код - напряжение, элемент 2 И, формирователь синхроимпульсов, два элемента НЕ, нуль-орган, два элемента ЗИ, группу элементов ЗИ, при этом первые прямые и инверсные входы триггеров разрядов регистра управления преобразователем код - напряжение соединены с соответствующими выходами формирователя тактовых импульсов, а выходы - с соответствующими входами преобразователя код - напряжение, выход которого соединен с первым входом нуль-органа, выход которого соединен с входом первого элемента НЕ и со вторыми прямыми входами триггеров каждого разряда регистра управления преобразователем код - нап.ряжение, а выход первого элементаНЕ - со вторыми инверсными входамитриггеров каждого разряда регистрауправления преобразователем коднапряжение, каждый выход группыэлементов ЗИ соединен с соответствующими входами "установки в ноль" 5триггеров разрядов регистра управления преобразователем код - напряжение, вторые входы в . с шиной "запуск"и со вторым входом элемента 2 И, третьи входы - с входом формирователясинхроимпульсов, шиной "установкив ноль" и со вторыми входами первого и второго элементов ЗИ, парныевходы которых соединены с шин разрешение контроля", третий вх;д:.ер-,вого элемента ЗИ соединен с шиной"код управления", а третий вход второго элемента ЗИ - с выходом формирователя синхроимпульсов, выход элемента 2 И соединен с входами синхронизации триггеров радрядов регист-. 20ра управления преОбразователя код -напряжение и формирователем тактовых импульсов, а первый вход - свыходом формирователя синхроимпульсов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, 75 что, с целью повышения эффективности контроля, в преобразователь введены образцовый источник напряжения,аналоговый переключатель, региструправления контролем, первые входыкаждого разряда которого соединеныс соответствующим выходом формирователя тактовых импульсов, второй входпервого разряда - с выходом первого элемента ЗИ, третьи входы каждого разряда - с выходом второго элемента ЗИ, четвертый вход первогоразряда - с выходом второго элемента НЕ,.а выход каждого разряда регистра управления контролем - с первыми.входами группы элементов ЗИ,выход аналогового переключателя соединен со вторым входом нуль-органа,первый вход - с "информационной"шиной, второй вход - с образцовымисточником напряжения, а третий -с шиной "адрес".Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 358779, кл. Н 03 К 13/17, 03.11.72822342 ФиЮ Редактор М. Циткина Заказ 1892/82 Тираж 988 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва; Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 юю йа/ ЙаЮ йа 5 йаа ЮМд Составитель А. КузнецовТехред М.федорнак КорректорН. Вабинец