Преобразователь напряжение-код

О П И С А Н И Е в 945976ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскнхСоцнапнстнческнхРеспубпнк(51)М. Кл. Н 03 К 1332 Гаеударствсвице кемвтет СССР ло делам наабретевкх и открытке(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЕ-КОДИзобретение относится к вычислите ной технике.Известен преобразователь напряжениекод, содержащий генератор импульсов, выход которого через ключ соединен с посж довательно соединенными триггерами, 5 выхоцы которых соединены с входами преобразователя коц-надряжение, выход которого через блок сравнения соединен с входом управляющего триггера, выход которого соединен с управляющим вхоцом ключа Г 11.Нецостатком устройства является низкая точность преобразования.Известен преобразователь напряжениекод, содержащий последовательно соединенные декадные преобразователи, напряжения, вход компаратора соецинен с первыми входами первого элемента И и блока опрецеления конца измерения, а выход 20 с первыми входами формирователя управляющих сигналов и блока опрецеления диапазона, первый выход которого через послецовательно соединенные формирователь 2широких импульсов и первый элемент ИЛИ соединен с вторым входом первого эле.мента И, выход которого соединен с входом декадного преобразователя напряжения первого разряда, второй выхоц - через последовательно соединенные второй элемент И, первый счетчик импульсов, блок сравнения и формирователь узких импульсов соединен с вторыми входами первого элемента ИЛИ и блока определения конца измерения, третий выхоц с вторым входом первого счетчика. импульсов, вход счетчика циклов через последова. тельно соединенные второй элемент ИЛИ, второй счетчик импульсов и дешифратор соединен с кодовыми входами декадных преобразователей напряжения, а выходс входом блока обработки информации, цифровые входы которого соединены с выходами цека дных преобразователей наприкенияимпульсные вхоцы которых соединены с вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ, второй вход блока сравнения через третий счетчик им- т3 94597пульсов соепинен с первым вхопом второго счетчика импульсов и вторым выхопомцешифратора, второй вход второго счетчика импульсов соепинен с выхопом блокасравнения, третий вхоц формирователяуправляющих сигналов соецинен с выхопом блока определения конца измерения,а выхоп генератора импульсов соециненс вторым входом второго элемента И (.2.Недостатком устройства является низ Окая точность преобразования.Бель изобретения - повышение точности преобразования.Указанная цель постигается тем, чтов 11 реобразователь напряжение-коп, содержащий компаратор, вхоп которого соединен с первыми входами первого элементаИ и блока опрецеления конца измерения,а выход - с первыми вхоцами формирователя управляющих сигналов и блока опрецедения циапазона, первый выход которого через послецовательно соепиненныеформирователь широких импульсов и первый элемент ИЛИ соединены с вторымвхопом первого элемента И, вьхоц которо го соепинен с вхопом декадного преобразователя напряжения старшего разряпа,выход которого соепинен с послеповательно соединенными декадными преобразователями млапших разрядов, второй выхоцблока определения циапазона соецинен спервым вхоцом второго элемента И,второй вход которого соецинен с выхоцомгенератора импульсов, выхоп первого счетчика импульсов через последовательно со 35ециненные блок сравнения и формирователь узких импульсов соединен с вторымивхоцами первого элемента ИЛИ и блокаопрепелений конца измерения, первый жевхоа первого счетчика импульсов соецидонен с первым выхоцом. формирователяуправляющих сигналов, второй вход которого соецинен с выходом блока опрепеления конца измерения, а третий вход соепинен с вторым выхоцом блока определе 45ния циапазона, вход счетчика циклов черезпослеповательно соединенные второйэлемент ИЛИ, второй счетчик импульсови цешифратор соецинен с коцовыми вхопами цека пных преобразователей напряжения, а выход - с вхоцом блока абра 5 Оботки информации, цифровые вхоцы которого соецинены с выхоцами цекацных преобразователей напряжения, а выхоц - свходом цифрового отсчетного блока, импульсные вхоцы которых соепинены с вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ, второй вхоц блока сравнениячерез третий счетчик импульсов соепи 6 фнен с первым вхоцом второго счетчикаимпульсов и вторым выхоцом пешифратора, второй вхоц второго счетчика импу-льсов соединен с выходом блока сравнения, ввецены частотно-зависимый блок,умножитель частоты, причем выхоц компаратора через частотно-зависимый блок соепинен с первым вхоцом умножителя частоты,а второй выхоц частотно-зависимого блока соепинен с вторым вхоцом формирователя широких импульсов, выхопвторогоэлемента И через умножительчастоты соецинен с вторым вхоцом певого счетчика импульсов.В формирователь широких импульсов,соцержаший генератор импульсов, элемент И, выхоц которого соецинен с вхопом расширителя импульсов, ввецен целитель частоты, причем второй вхоп элемента И через целитель частоты соецинен с вхопом генератора импульсов.В устройство ввецен цополнительныйцелитель частоты, причем выоп формирователя управляющих сигналов через цополнительный целитель частоты соециненс первым входом первого счетчика импульсов, а второй вхоп цополнительного целителя частоты соецинен с третьим выхоцом частотно-зависимого блока,На фиг. 1 приведена структурнаяэлектрическая схема первого преобразователя напряжение-коп, на фиг. 2 -структурная электрическая схема второго пресг.бразователя напряжение-кон; на фиг. 3 и4 - временные диаграммы работы устройства.Первый преобразователь напряжениекоц (фиг. 1) сопержит компаратор 1, оирецеляющий перехоц напряжения через нуль,блок 2 опрецеления циапазона частотнозависимый блок 3, формирователь 4 управляющих сигналов, блок 5 опрепеленияконца измерения, цекацные преобразователи 6, 7 и 8 напряжения блока 9 обработки информации, счетчик циклов 10, цифровой отсчетный блок 11, элементыИЛИ 12 и 13, формирователь 14 узкихимпульсов, цешифратор 15, счетчика 16,17 и 18 импульсов блока 19 сравнения,элементы И 20, 21 и 22, генераторы 23и 24 импульсов, целитель.25 частоты,умножитель 26 частоты, расширитель 27 импульсов. Формирователь 28 широких импульсов включает генератор 23 импульсов,целитель 25 частоты, элемент И 22 ирасширитель 27 импульсов.Второй преобразователь напряжениеоп (фиг. 2) содержит компаратор 29, орецеляющий момент перехоца напряжения5 9459 через нуль, блок 30 сравнения диапазона 2, частотно-зависимый блок 31, формирователь 32 управляющих сигналов, схемы блока 33, определения конца измерения, декадные преобразователи 34, 35 и 36 напряжения блока 37 обработки информации, счетчика 38 циклов, цифровое оесчетное устройство 39, элементы ИЛИ 40 и 41, формирователь 42 узких импульсов, дешифратор 43, счетчики 44, 45 1 и 46 импульсов, блок 47 сравнения, элементы И 48, 49 и 50, генераторы 51 и 52 импульсов, целители 53 и 54 час тоты, умножитель 55 частоты, расширитель 56 импульсов. В формирователь 57 1 широких импульсов входят генератор 51, целитель 53, элемент И 49 и расширитель 56.На временной циаграмме (фиг, 3) обозначено напряжение 58 на входе устрой ства, напряжение б 9 на выходе формирователя 28, напряжение 60 на выход формирователя.На временной диаграмме (фиг. 4) обозначено напряжение 61 на вхоце устрой ства, напряжение 62 на выхоце блока 30, напряжение 63 на выходе делителя 54, напряжение 64 на выходе формирователя 57.Кодирование входного сигнала (изме- зй рение мгновенного значения входного напряжения) производится следующим образом.Измеряемое напряжение поступает на вхоц компаратора 1, а через элемент И 20 - на последовательно соединенные декадные преобразователи 6, 7 и 8, где производится кодирование. В компараторе 1 после цифференцирования входного сигнала выделяется последовательность импульсов, соответствующая моментам перехода через значение входного напряжения. По этой последовательности в блоке 2, цикле подготовки преобразователя напряжение-код к измерению оп ределяется частота входного сигнала, а в частотно-зависимом блоке 3 в зависимости от частоты входного сигнала определяется частота строб-импульсов, во время действия которых производится измерение мгновенных значений входного сигнала.Д альнейшая рабата устройства зависит от частоты входного сигнала. Если кодируются сигналы, лежащие и области йижних частот, с выхода блока 2 выдаИ , ется разрешающий потенциал на алемент И 22 и первый полупериоц входного сигнала в цикле измерения (фиг. 2), Через него начинает проходить последовательность импульсов, которые после цоГ стижения опрецеленной длительности в расширителе 27 поступают с его выхода цля запуска декадных преобразователей 6, 7 и 8, а через элемент ИЛИ 12 для стробирования входного сигнала в элементе И 20. Данная послецовательность импульсов формируется иэ сигнало. генератора 23 в делителе 25. Управлени целителем 25 осуществляет частотно-зависимый блок 3, который в зависимости от частоты вхоаого сигнала изменяет коэффициент деления делителя 25. При этом весь диапазон нижних частот разбивается на несколько цоддиапаэонов, внутри. которых длительность между строб-импульсамн остается постоянной . Это приводит к тому, что максимальное количество измерений мгновенных значений входного сигнала внутри кажцого поцдиапазона практически остается одинаковым.Количество измерений мгновенных значений входного сигнала за его полупериод при постоянстве частоты следования им- . цульсов.делителя 25 внутри каждого подциапаэона зависит от частоты вхоцного сигнала. В связи с этим в блоке 9 производятся функциональные преобразования, необходимые цля вычисления действующе-го значения напряжения, вводится количество измерений мгновенных значений вход-ного синала, проведенных эа его полу- период. Поцсчет количества измерений производится счетчиком 10, на который через целитель ИЛИ 13 поступают сигналы формирователя 28.При работе в области верхних частот, в связи с тем, что декадные 1 треобразователи 6, 7 и 8 не успевают закодировать мгновенное значение входного сигнала за время действия узкого строб импульса, кодирование пронэвоцится поэтапно, В цервый период входного сигнала кодируется первый разряд этого сигнала, во второй период - второй разряд входного- сигнала и т.д. Выбор режима работы в области верхних частот осуществляется блоком 2, с выхода 3 которого выцается разрешающий потенциал на элемент И 21, а с другого выходасигнал, изменяющий работу формирователя. Последовательность узких строб-импульсов три поэтапном кодировании мгновенного значения входного сигнала, поступающих через элемент ИЛИ 12 с формирователя 14, вырабатываетсв сжцующим образом.7 9459С выхода формирователя в каждый период входного сигнала в момент его перехода через О в первыЯ полупериод на нулевой вход счетчика 16 поступают сигналы обнуления; При равенстве входов в счетчике 16, на который поступает последовательность импульсов с умножителя 26, и в счетчике 18 срабатывает блок 19. Сигналы блока 19 поступают через формирователь 14 и элемент ИЛИ 12 для стробирования входного сигнала в элементе И 20 и на счетный вход счет, чика 17, Количество срабатываний блока 19 при измерении одного мгновенного значения напряжения равно числу десятичных разрядов кода преобразователя(числу декад), При поступлении импульса блока 19 (первый период входного сигнала) счетчик 17 через дешифратор 15 управляет кодированием первого разряда входного сигнала. При поступлении второга импульса с блока 19 (второй период входного сигнала) на счетчик 17 дешифратор 15 включает декадный преобразователь 7, сигнал блок 19 включает декадный преобразовагель 8, На этом кодирование 1 -го мгновенного значения входного сигнала заканчивается. Переход на копирование ( +1) мгноЗО венного значения входного сигнала осуществляется в результате того, что пешифратор 15 после поступления в счетчик 17 о импульсов, соответствующих числу декад, обнуляет счетчик 17, а в счетчик 18 добавляет епнницу. Поэтому блок 19 срабатывает в момент 1; +1 относительно начала периода входного сигнала.ВУмножитель 26 из поступивших на него через элемент И 21 сигналов генера 40 тора 24 формирует последовательность импульсов, в которой интервал между двумя смежными импульсами равен длительности между двумя смежными мгновенными значениями вхопного сигнала, которые не 45 обходимо определить, Управление умно- жителем 26 осуществляет частотно-зависимый блок 3,. который в зависимости от частоты входного сигнала изменяет его коэффициент умножения. При этом весь диапазон верхних частот разбивается на несколько поддиапазонсв, внутри которых длительность между узкими строб- импульсами остается постоянной. Это приводит к тому, что максимальное количест И во измерений мгновенных значений входного сигнала внутри кажпого поддиапазо на практически остается одинаковым. 76 8Окончание кодирования мгновенных значений входного сигнала при работе в области верхних частот происходит после срабатывания блока 5, который выдает сигнал на окончание измерительного процесса на вход 5 формирователя 4, Он срабатывает при поступлении на него первого сигнала блока 19 во второй полупериоп измеряемого сигнала ( отрицательная полуволна).Преобразователь напряжение-коп, схема которого приведена на фиг. 3, работает аналогично выше рассмотренному устроЯ- ству, Отличие состоит лишь в том, когда частота вхоцного сигнала подходит к пределу, при котором время преобразования преобразователя напряжение-код становится равным интервалу между узкими строб; импульсами, частотно-зависимый блок 3 1 изменяет коэффициент деления делителя 54, т.е. поэтапное кодирование входного сигнала производится через несколько периодов измеряемого напряжения, число которых зависит от частоты входного сигнала. При пальнейщем увеличении частоты этого сигнала коэффициент деления делителя 54, определяемый частотно-зависи мым блоком 3, пропорционально увеличивается.ф ормула изобретения1. Преобразователь напряжение-код, соперж ащий компар атор, вход которого сое-: динен с первым входом первого элемента И и блока определения конца измерения, а выход - с первыми входами формирователя управляющих сигналов и блока определения диапазона, первый выход которого через прследовательно соединенные формирователь широких импульсов и первый элемент ИЛИ соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом декадного, преобразователя напряжения старшего разряпа, выход которого соединен с последовательно соединенными декадными преобразователями младших разрядов, второй выход блока определения диапазона соединен с первым входом второго элемента И, второй вхоп которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход первого счетчика импульсов через последовательно соединенные блок сравнения и формирователь узких импульсов соединен с вторыми входами первого элемента ИЛИ и блока определения конца измерения, первый же вход первого счетчика импульсов соединен с первым выхопом формирователя управляюших сигналов, второй вхоп которого соединен с выходом блока опрепеления конца измерения, а третий вхоп соединен с вторым выходом блока определения диапазона, вхоп счетчика 53циклов через последовательно соединенные второй элемент ИЛИ, второй счетчик импульсов и дешифратор соединен с кодовыми вхопами пекапных преобразователей напряжения, а выход - с входом блока обО работки информаций, цифровые вхопы которого соепинены с выходами декадных преобразователей напряжения, а выхоп - с вхопом цифрового отсчетного блока, импульсные вкоды которых соединены с вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ, второй вход блока сравнения через третий счетчик импульсов соединен с первым входом второго счетчика импульсов и вторым выходом дешифратора,вто 20 рой вхоп второго счетчика импульсов соединен с выходом блока сравнения, о тл и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, введены частотно-зависимый блок, умножи тель частоты, причем выход компаратора через частотно-зависимый блок соединен с первым входом умножителя частоты, а второй выхоп частотно-зависимого блока соединен с вторым входом формирователя ЗО широких импульсов, выход второго элемента И через умножитель частоты соепинен с вторым входом первого счетчика импульсов.2. Устройство по и. 1, о т л и ч вю ш е е с я тем, что в формирователь широких импульсов, соперкаший генератор импульсов, элемент И, выход которого соединен с входом расширителя импульсов, введен делитель частоты, причем второй вход элемента И через делитель частоты соединен с входом генератора импульсовв.3. Устройство но п. 1, о т л и ч а - ю ш е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, введен дополнительный делитель частоты, причем выход формирователя управляюших сигналов через дополнительный делитель частоты соеа- нен с первым вхопом первого счетчика импульсов, в второй вход дополнительного делителя частоты соединен с третьим выходом частотно-зависимого блока.Приоритет по пунктам 21.06.77 по п. Э. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Шлянпин В, М, цифровые электроизмерительные приборы. М., Энергия,1972, с. 249, рис, 6-З.2, Авторское свидетельство СССР позаявке М 2381721(18-21,кл. Н 03 К 3(02, 06,06,76,, г. Ужгород, уп. Проектная,НИИПИ Зв пиал ППП Па 945976 49/7 Гираж 959 Подписное