SU1233283A1 - Аналого-цифровой преобразователь интегральных характеристик напр жений - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  измерени  интегральных характеристик действующего, среднего и средневыпр мленного значений напр жений произвольной формы. Изобретение позвол ет расширить область применени  устройства. Это достигаетс  тем, что в устройство, содержащее источник 1 опорного напр жени , ключ 5, усилитель 9, блок 10 коррекции нул , функциональный преобразователь 11, интегратор 18, блок 19 разр да интегратора, компаратор 20, блок 21 управлени , генератор 22 импульсов , преобразователь 23 вре:;  ю САд СО го 00 со

Description

код, регистр 25, введены ключи 4, 6, 7, 8, источники 2, 3 опорного напр жени , управл емый делитель 12 на

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и предназначено дл  измерени  интегральных характеристик действующего, среднего и средневыпр мпенного значений напр жений произвольной формы.

Цель изобретени  - распмрение области применени  за счет обеспечени  преобразовани  напр жений сложной формы.

На фиг. 1 приведена функциональна  схема устройства; на фиг, 2 - функциональна  схема блока управлени  ; на фиг. 3 - функциональна  схема микроэвм; на фиг. 4 - временные диаграммы работы устройства при преобразовании , например, действующего значени  напр жени .

Устройство содержит (фиг., 1). источники 1-3 опорного напр жени , ключи 4-8, усилитель 9, блок 10 корекции нул , функциональньм преобразователь 11, управл емый делитель 12 напр жени , инвертор 13, регистры 14 и 15, повторитель 16 напр жени , усилитель 17, интегратор 18, блок 19 разр да интегратора, компаратор 20, блок 21 управлени , генератор 22 импульсов , преобразователь 23 врем  - код, микроэвм 24, регистр 25.

Блок управлени  (фиг. 2) содержит генераторы 26 и 27 импульсов, одно- вибратор 28, D-триггер 29, формирователи 30 и 31 коротких импульсов, элемент И 32, RS-триггер 33, элемент И 34, счетчик 35 импульсов, блок 36 сравнени , формирователи 37 и 38 коротких импульсов, RS-триггер 39, элемент И-НЕ 40, инвертор 41 элементы И 42 - 44, инвертор 45, формирователи 46 - 48 коротких импульсов , элемент И 49, RS-триггер 50, формирователь 51 коротких импульсов, инвертор 52, элемент И-НЕ 53, RS- триггер 54, элемент И-НЕ 55, D-триггер 56, элементы И 57,58, элемент Ш1И 59.

пр жении, повторитель 16 напр жений, усилитель 17, инвертор 13, регистры 14,15, микроэвм 24.2з.п.ф-лы,4ил.

Микроэвм содержит (фиг. 3) генератор 60 тактовых импульсов, посто н ное запо 1инающее устройство б1 , регистр 62, блок 63 микропрограммного управлени , 5 центральный процессор 64, мультиплексор 65, посто нное запоминающее устройство 66. На временных диаграммах (фиг. 4) обозначено: U (t) - входное напр жение; U ,U ,U, - напр жени  со 10 ответственно на выходах генератора 26, одновибратора 28, генератора 27 бло-. ка 21, которые и определ ют соответственно длительность цикла преобразовани , длительность времени началь15 ной установки и интервал времени Т между изменени ми кода на управл ющих входах управл емого делител  напр жени  12; U; - напр жение на выходе функ1дионального преобразовател  11 ,

.20 в качестве которого выступает анало- roBbriS квадратор; U - напр жение на выходе усилител  17; U - напр жение на выходе интегратора 18 (который в данном примере  вл етс  инвертирую25 щим); Uj - напр жение на третьем входе преобразовател  23.

Рассмотрим принцип работы устройства на примере преобразовани  действующего значени  напр жени  U(t)

ЗОВ цифровой код.

Общи:й цикл преобразовани  (интервал времени на фиг. 4) включает в себ  три цикла, длительность которых определ етс  периодом импульс35 ного напр жени  U. В течение первого цдкла (интервал времени ) происходит преобразование квадрата действующего значени  преобразуемого напр жени  U(t) в промежуточный ре40 зультат преобразовани  - двоичное число п,.

Преобразование осуществл етс  следующим образом. В течение времени начальной установки (интервал времени

jj ) первый вход входного усипител  9 через ключ 6 подключен к нулевой пшне, а блок 10 н:а одитс  в ак

тивном состо нии. Интегратор 18нтечение времени начальной установки устанавливаетс  в исходное начальное состо ние посредством замыкани  блока 19 в течение данного интервала времени. Одновременно в течение данного интервала времени преобразователь 23 устанавливаетс  в нулевое состо ние через его третий вход. Причем третий, второй и первый входы преобразовател  23  вл ютс  соответственно входами начальной установки, преобразуемого интервала времени и тактовой частоты.

По окончании времени начальной установки первый вход усилител  9 остаетс  подключенным посредством п того ключа 6 к нулевой шине, блок 1 продолжает оставатьс  в активном состо нии, а блок 19 продолжает оставатьс  замкнутым.

С момента времени t первый вход усилител  9 подключаетс  посредством первого ключа 5 к преобразуемому напр жению и (t) , а блок 10 переходит в пассивное состо ние, в котором он поддерживаетс  до момента времени t. При этом на его выходе запоминаетс  и хранитс  далее уровень корректирующего напр жени . Одновременно размы- каетс  блок 19 разр да интегратора, который поддерживаетс  в разомкнутом состо нии до момента времени t.

Усилитель 17 (который при единичном или нулевом состо нии его управл ющего входа работает соответственно в режиме инвертора или повторител ) с начала цикла преобразовани  и до момента времени t, поддерживаетс  в режиме повторител .

В течение интервала времени At(At t -t) происходит усреднение выходного напр жени  функционального преобразовател  11 (в качестве которого выступает аналоговый квадратор), -пр мо пропорционального значению U(t). Усреднение позвол ет осуществить подавление переменной составл ющей усредн емого напр жени , пр мо пропорционального UJ(t) , при нулевом ослаблении его посто нной составл ющей, котора  пр мо пропорциональна квадрату действующего значени  преобразуемого напр жени  U .

В устройстве усреднение осуществ- л етс  известным методом весовой функ или посредством управл емого делител  12 и интегратора 18. При этом в мо

е ,

12332834

мент времени 1 выходное напр жение- интегратора 18 l g,(t:) будет равно

J

,)Kjk;LK ct)(( t,

f I dt e(i-k ,At j, ut,(n-i)T,

где: k.

1 )

bv

коэффициент передачи усилител  9;

k,J - соответственно коэффициент передачи и напр жение смещени  функционального преобразовател  11; Lj(t) - весова  функци ;

М - опорньш код на вторых входах блока сравнени  36; , 1 - соответственно коэффициент передачи и напр жение смещени  повторител  16; , Е - соответственно коэффициент передачи и напр жение смещени  усилител  17 при работе в режиме повторител  ;

k, t - соответственно коэффициент передачи и напр жение смещени  интегратора 18; Т - период иьтульсов на выходе

генератора 27.

Весова  функци  ) реализуетс  посредством управл емого делител  12 напр жени  известным методом ступенчатой аппроксима1дии по формуле

«

k

NK

35

oj (t)i: s(t)k.

(2)

где k - значение коэффициента делени  управл емого делител  12 в интервале времени

t.

- t

при этом длитель

ность интервала времени tj- t не зависит от значени  i и равна периоду Т, значение t равно t

1

а t: -t

3

S(t) значение равно дt ,

единична  функци , котора  определ етс  как ГО при ,,

S(t) 1 при t; .,

10 при (3)

Управл емьш делитель 12 напр жени   вл етс  управл емым делителем напр жени  известного типа R-2R. Его основу составл ет декодирующа  резис- тивна  матрица типа R-2R разр дностью к+1, каждый разр д которой (при напр жении логической единицы на соответствующем управл ющем входе) подключаетс  соответственно к входному напр жению или к нулевой шине. При этом обеспечиваютс  значени  коэфициента делени  управл емого делител  12 напр жени , лежапще в диапазоне от 1/2 до ( , которые мо гут измен тьс  с шагом дискретности .

Управл юиц1е коды, обеспечивающие соответствующие значени  к (, 2,,..,т) коэффициента делени  управл емого делител  12, хран тс  в соответствующем ПЗУ микроэвм 24 (например , в ПЗУ 66 при реализации микро- ЭВМ 24 по структурной , пред- ставленной на фиг. 3). Их поступление из соответствующего ПЗУ микро- ЭВМ 24 на первые и вторые входы управл емого делител  12 напр жени  осуществл етс  посредством инверто- ра 13, третьего и второго регистров 14 и 15 следующим образом. По окончании начальной установки (т.е. после момента времени t,, наступление которого распознаетс  микроЭВМ 24 посредством анализа состо ни  ее второго входа) во второй регистр 15 по команде от микроЭВМ 24 заноситс  код соответствующий значению коэффициента делени  управл емого делител  12 напр жени , равному К, . Этот код в момент времени t, записываетс  в регистр 14, с выходов которого он поступает непосредственно на первые входы управл емого делител  12 напр жени , и через инвертор 13 - на его вторые входы. После момента времени tj (наступление которого распознаетс  микроЭВМ 24 посредством анализа состо ни  ее третьего входа) микро- ЭВМ 24 начинает запись во второй регистр 15 через промежутки времени, задаваемые программным путем и примерно равные Т кодов, соответствующих значени м коэффициентов делени  управл емого делител  12 напр жени  , (где ,2 ,3 ,. . . ,т) . Эти коды записываютс  в регистр 14 через промежутки времени, точно равные Т, в св зи с тем, что в течение интервала времени it на управл ющий вход регистра 14 поступает импульсное напр жение Uj, Таким образом, изменени  кода на входах управл емого делител  12 напр жени  происход т точно в соответствующие моменты времени t, ( где ,2,.,.,т), что необходимо дл  обеспечени  высокой точности ап- проксима1и1и. Введение регистра 14

.Q . п 25 ,..

5

0

5

0

5

обусловлено тем, что в отсутствие его длительность интервала времени между указанными изменени ми кода (т.е. длительность интервала времени между занесени ми кодов в регистр 15, задаваема  программно посредством микроЭВМ 24) не может быть обеспечена равной Т с высокой точностью.

Погрешность аппроксимации весовой фyнкпJ ИlJ(t) зависит от погрешности значений К , разр дности управл емого делител  12 напр жени  и от отно- глени  T/ut| . Она может быть обеспечена достаточно малой при применении современной элементной базы.

Тогда после постановки в выражение (1) значени  весовой функцииuJ(t), полученного в соответствии с (2) и (3), с учетом того, что ,, Б, 1 - напр жени  посто нного тока, после соответствующих преобразований имеем

ив(зЬ-к,к;,к,. u;{i)di

.

i-n

K..H

jz:K, .L ,, E,(i-K.utJ, (Ц)

При этом подавление переменной составл ющей усредн емого напр жени  зависит от вида весовой функцииbJ(t) и длительности интервала времени усреднени , равного в данном случае ut,. Вид весовой функцииuj(t) и длительность интервала времени it,, в свою очередь, полностью определ ютс  xpaн ufl мc  в соответствующем ПЗУ микроэвм 24 массивом кодов, которые задают значени  К коэффициента делени  управл емого делител  12 напр жени  (размерностью массива и значени ми кодов), а также кодом, определ юпц м длительность интервала времени лс , формируемого блоком 21 (например,, кодом на вторых входах блока 36 сравнени ).

Тогда, исход  из того, что в процессе усреднени  методом весовой функции переменна  составл юща  значени  lJ,Mt), которую обозначим U (t) , подавл етс  при нулевом ослаблении посто нной составл ющей, равной значению и,д , выражение (4) может быть

преобразовано следующим образом:

t .

(

и зЬ- кХпнХ. X ftu a

nCt )dt44,K,,,r

,(

fvi

l

к

d,

k n

к I - 1

.К,

f 4t

rri

К

к

-.,y.n,J.r,

:vKfnK K.,-(i-.t,),(s)

сГ - остаточна  погрешность от

неполного подавлени  состав-to л кщей UMt), котора  равна

cf.

VK

H4v

К,и„ (iUt

-- t .

1-1

ji может быть обеспечена достаточно малой при соответствующем выборе вида весовой фyнкп и uJ(t) и интервала времени d t| .

С момента времени первому ду усилител  9 подключаетс  посредством второго ключа 4 первое опорное напр жение U, на входах управл емого делител  12 напр жени  устанавливаетс  код, обеспечиваюищй равенство его коэффициента делени  фиксированному значению к , которое не мен етс  до момента времени t,. Одновременно усилитель 17 переводитс  в инверти bf ,J f;Jdt-E.K,,,. (7) где KY , - соответственно коэффи- пиент передачи и напр жение смещени  усилител  17 при работе в режиме инвертораJ Е - напр жение смещени 

нул  компаратора 20. Параллельно с процессом формировани  интервала времени At импульсное напр жение U, определ ющее данный интервал времени, поступает на третий вход преобразовател  23, в котором интервал времени ut линейно преобразуетс  в двоичное число п .

Подставив в выражение (7) значеРУЮ11ЩЙ режим работы. Выходное напр - 30 ние U(tj), полученное в соответствии

с выражением (5), с учетом того, что Ufli ,4 напр жени  посто нного тока, а , , после соответствующих преобразований имеем

Р,.„

жение интегратора 18 U при этом с момента времени t начинает линейно возрастать, так как на третий вход интегратора 18 поступает напр жение, h ,--utj,- (к;

Х5

.jj)b.Ka, .

.

где f - частота выходных импульсов генератора 22.

Число п , получаемое на выходах . преобразовател  23, по окончании интервала времени /(,t заноситс  в COOT- S ветствующий регистр микроЭВМ 24. При этом окончание интервала времени дс распознаетс  микроЭВМ 24 посредством анализа состо ни  ее четвертого входа.50

и п по тому же алгоритму, что и преВ течение интерзала времени t -t,образование в двоичное число п; квад (т.е. до начала следующего цикла пре-Р действующего значени  напр жеобразовани ) первый вход усилител  М . описанное вьппе. Тогда,

через п тый ключ 6 подключен к нуле- 55с учетом того, что U, и U напр 

вой шине, блок 10 находитс  в актив-жени  посто нного тока, дл  п, и п

ном состо нии, -а блок 19 разр да ий-верны, по аналогии с , следующие

тегратора замкнут. Усилитель 17 с мо-равенства:

1233283

f 4t

времени д t

8

пр мо пропорциональное значению - И Это продолжаетс  в течение интервала от момента времени t.

тор 20 фиксирует равенство выходного напр жени  интегратора 18 нулю. Тогда дл  выходного напр жени  интегратора 18 в момент времени (t) верно следующее выражение- t,.

e(4).t,) K,,(K,K,K.;

15

,J f;Jdt-E.K,,,. (7) где KY , - соответственно коэффи- пиент передачи и напр жение смещени  усилител  17 при работе в режиме инвертораJ Е - напр жение смещени 

нул  компаратора 20. Параллельно с процессом формировани  интервала времени At импульсное напр жение U, определ ющее данный интервал времени, поступает на третий вход преобразовател  23, в котором интервал времени ut линейно преобразуетс  в двоичное число п .

Подставив в выражение (7) значе-Гьк е

- 1 U (t

к :ьч

(8)

мента времени t переводитс  в режим повторител  .

В течение времени остальных двух циклов, вход щих в общий цикл преобразовани  (интервалы времени соответственно t -t и t -t, ) осуществл етS Ю ЧО -13

с  преобразование квадратов действую- щих значений соответственно первого и второго опорных напр жений и Upi в промежуточные результаты преобразований - двоичные числа п

С инКкК : к:л.ЛкТ),,й1/с.(

,-,5 .

ление окончательного результата преобразовани  - числа N , соответствую щего значению U,,. Это -вычисление

Л а

выполн етс  посредством микроЭВМ 24 по формуле

,,,...:

С11)

Врем  вьп1ислени  зависит от элементной базы, на которой построена микроэвм 24, и может быть обеспечено весьма малым по сравнению с длительностью интервала времени t - t . Значени  и U при этом хран тс  в соответствующем ПЗУ микро- ЭВМ 24 (например, в ПЗУ 66). Опорные напр жени  Ug -U, ,U могут быть реализованы с высокой точностью известными методами.

Подставив в выражение (11) значени  ,п и Hj , полученные в соответствии с вьфажени ми (8), (9) и (10), после соответствующих преобразований имеем

и;,хЭ

K,K,,Z:K.K.C

(12) 45

где А,- остаточна  погрешность конечного результата преобразовани , обусловленна  неполным подавлением переменной составл ющей П(t) квадрата напр жени  U(t). Приближенное значение д равно, в соответствии с известной формулой,

(K K .HKbKb,U,,,bK;,K,JJ)f К,

(

5

0

5

0

5

0

5

При этом, как следует из описанно го,значение Л может быть обеспечено достаточно малым при соответствующем выборе весовой функции ti-iCt) и интервала времени at .

По окончании процесса вычислени  значение N заноситс  в первый регистр 25, затем снова осуществл ютс  три описанных цикла преобразовани .

Преобразование средневыпр мленного значени  преобразуемого напр жени  U.(t) происходит аналогично преобразованию его действующего значени . При этом в качестве функционального Преобразовател  11 выступает активный двухполупериодный вьшр митель, напр жение на выходе которого пр мо пропорционально значению модул  его входного напр жени . Посто нна  состав- л юш,а  модул  преобразуемого напр жени  lU(t)l равна, по определению, средневыпр мпенному значению преобразуемого напр жени  U. Переменную составл ющую напр жени  lUj(t)) обозначим (t:). В процессе усреднени  напр жени  lU,(t)l методом весовой функции его составл юща  U (t) подавп

л етс  при нулевом ослаблении посто нной составл ющей, равной Uj. g Тогда , по аналогии с преобразованием действующего значени  преобразуемого на- пр жени  U(t), с учетом того, .что первое и второе опорные напр жени 

и

01

и 1 - положительные напр же

ни  посто нного тока, т.е. значени  (Ug ) и (Uo,j) равны соответственно Up, и UQ , в данном случае промежуточные результаты преобразований п.,

.(

равны

,) ч ч,

d l)

II12)3283

где k ,К cci iTiu THTiuMiMo ко эф(1)иипент передачи и напр жение

смещени  актиниого днух- полупериддиого пьтр мнтс- л , выступающего в ка- 5 честве функционального преобразовател  11;

S -К к , к k,

о i, УК nfi I,

к , и, (tldt , 115J

преобразовател  11; значение. , как следует из опнсаи- остаточна  погрешность от , обеспечено достаточ- нрпппногп поп  лрни  г.ос

неполного подаилени  сое тавл ющей U, (t) , равна  10

но малым

hj - fo

.,K,,u,T K;K jjif:K,K;j,,- .tj- К,„ к , J к ь КьТи7 Ь 1 п7 Г Р п

(.), pjf-)--V

(,ЧуЧс,РьЬ к н-р;к

Окончательный результат преобразовател  при этом вычисл етс  посредством микроэвм 24 по формуле

N(U,,-U,,)U,,.

«св

к,к,,,к,к„

При преобразовании среднего значени  преобразуемого напр жени  Ц (t) в качестве функционального преобразовател  11 выступает проста  перемычка . Преобразование выполн етс  аналогично преобразованию действующего и средневьшр мпенного значений преобразуемого напр жени  U(t). При этом в течение интервалов времени ut , вход щих в соответствующие циклы преобразовани , осуществл етс  усреднение методом весовой функции напр жений, пр мо пропорциональных

и..

соответственно значени м U(t) ,

и Ц,, .

Согласно определению, посто нна  составл юща  преобразуемого напр жени  U,(t) равна его среднему значе- нию и , а его переменна  составл юща , которую обозначим (t), подавл етс  в процессе усреднени  методом весовой функции при нулевом ослаблении посто нной составл ющей.

Преобразование среднего значени  преобразуемого напр жени  U(t) имее следующую особенность. Значение .

S -К к , к k,

о i, УК nfi I,

к , и, (tldt , 115J

значение ,

но малым

ue i

СП

д25

13)

30

35

е ) й ри 40 к

45

е- 50 ювом е55

  еет c.

в (гглич е от 1); с 6 может быть как положительным, так и отрицательный .

В св зи с этим выходное напр жение интегратора 18 в конце соответствующего нмтернала времени t (п течение которого происходит усреднение напр жени , пр мо пропорционального значению ) может быть как отрицательным , так и положительным. Дл  обеспечени  условий разр да интегратора 18 по окончании соответстиуюп1его интервала времени в устройстве к первому входу усилител  9 в соответствующий момент времени подключаетс  первое опорное напр жение U,, (при отрицательном выходном напр жении интегратора 18 по окончании соответствующего И1 тервала времени it, ) или второе опорное напр жение - U (в противоположном случае). При этом пол рность выходного напр жени  интегратора 18 по окончании интервала времени it оцениваетс  блоком 21 посредством анализа состо ни  выхода компаратора 20 в соответствующий момент времени.

Тогда, по аналогии с преобразованием действующего и средневыпр мпен- ного значений преобразуемого напр жени  и (t), с учетом того, что абсолютные значени  первого и второго опорных напр жений U и U, равны, при преобразовании среднего значени  напр жени  U)i(t) промежуточные результаты преобразовани  nj , и п равны

Ъ -- f с

зовани  при этом вычисл етс  посредством микроэвм 24 по формуле

п. - гл

25

де напр жени  на входе из нулевого в единичное состо ние. Все используемые в блоке 21 RS-триггфы устанавливаютс  в единичное (нулевое) состо ние импульсами инвертированной пол рности соответственно на их входах S(R). Блок 36 имеет единичное состо ние выхода при. равенстве кодов на обеих группах его входов, и нулевое - Блок 21 осуществл ет синхрониза- ° противоположном случае.

Посредством первого D-триггера 29

(.-23;

1шю работы устройства и работает следуюцщм образом.

Первый и второй генераторы импульсов 26 и 27 осуществл ют 2 енерацию импульсных напр жений соответственно Uj и и, . Период Т импульсного напр жени  U должен быть обеспечен стабильным, что необходимо дл  обеспечени  высокой точности аппроксимации весовой функ1Д1и (J (t) . Это может быть достигнуто, например, включением кварцевого резонатора во врем - задающую цепь второго генератора 27 пр моугольных импульсов.

Одновибратор 28 генерирует, по перепаду напр жени  на его входе из нулевого в единичное состо ние, импульс длительностью пр мой или инвертированной пол рности соответст35

40

45

венно на пр мом или инверсном выхо- 50 дах. Данный импульс определ ет длительность начальной установки, а также поступает на второй вход микро- ЭВМ 24 и на третий вход преобразовател  2,3.

Все формирователи коротких импуль- соз, используемые в блоке 21, генерируют короткий пмпу.иьс гттшрртттрспани второго формировател  31 осуществл етс  формирование на выходах первого D-триггера 29 импульса, длительность которого равна интервалу времени от конца начальной установки до прихода первого после ее окончани  импульса, определ емого напр жением Uo. Данный импульс поступает на третий вход микроэвм 24. По его окончании посредством первого В-тригге- ра 29, второго 33 и третьего 39 триггеров, третьего элемента И 34, счетчика 35, блока 36, третьего 38 и четвертого 37 формирователей, первого элемента И-НЕ 40 и первого инвертора 41 осуществл ютс  формирование импульса длительностью ut на выходе первого инвертора 41, а также Ьодача импульсного напр жени  U с выхода третьего элемента 34 на управл ющий вход регистра 14 в течение интервала времени dt, . При этом введением первого формировател  30 и первого элемента И 32 осуп1ествл ет- с  установка в нулевое состо ние второго 33 и третьего 39 RS-триггеров в начале каждог о цикла п браэова (2.7)

5

0

5

0 5

и второго формировател  31 осуществл етс  формирование на выходах первого D-триггера 29 импульса, длительность которого равна интервалу времени от конца начальной установки до прихода первого после ее окончани  импульса, определ емого напр жением Uo. Данный импульс поступает на третий вход микроэвм 24. По его окончании посредством первого В-тригге- ра 29, второго 33 и третьего 39 триггеров, третьего элемента И 34, счетчика 35, блока 36, третьего 38 и четвертого 37 формирователей, первого элемента И-НЕ 40 и первого инвертора 41 осуществл ютс  формирование импульса длительностью ut на выходе первого инвертора 41, а также Ьодача импульсного напр жени  U с выхода третьего элемента 34 на управл ющий вход регистра 14 в течение интервала времени dt, . При этом введением первого формировател  30 и первого элемента И 32 осуп1ествл ет- с  установка в нулевое состо ние второго 33 и третьего 39 RS-триггеров в начале каждог о цикла п браэова15

ПИЯ. Тем самым устран етс  вли ние возможных ложных срабатываний RS- трип еров 33 н 39 по включении питани  на дальнейшую работу устройства. Введение первого элемента Н-НЕ 40 устран ет одновременное подключение первого входа усилител  9 к нулевой шине и к преобразуемому напр жению, что может иметь место при сбо х, могущих возникнуть, например, по вклю- чении питани .

На четвертом 42, п том 43 и шестом 44 элементах И реализован распределитель импульсов. Первые входы элементов И 42 - 44, объединенные вмес- те, служат сигнальным входом данного распределител  импульсов, а вторые их входы - его управл ющими входами . Таким образом, в зависимости от состо ни  первого, второго и тре- тьего управл ющих выходов микроЭВМ 24 (которое может оставатьс  неизменным в течение всего текущего цикла преобразовани ) осуществл етс  подача в течение интервала времени л С , вхо д щего в текущий цикл преобразовани  импульса на управл ющий вход ключей 5, 4 и 8, Тем самым в течение данного цикла преобразовани  осуществл етс , по команде от микроЭВМ 24 преобразование напр жений U, (t) , U,., или DPI

По окончании интервала времени At посредством п того формировател  48 четвертьш RS-триггер 50 устанавли- Баетс  в единичное состо ние. Одновременно посредством второго D-триг- гера 56, седьмого 57 и восьмого 58 логических элементов И и элемента 59 осуществл етс  подача напр жений логической единицы на управл ющий вход второго 4 или третьего 7 ключа соответственно при единичном или нулевом состо нии выхода компаратора 20 по окончании интервала времени дй (т.е. соответственно при отрицательном или положительном выходном напр жении интегратора 18 по окончании интервала времени . Тем самым обеспечиваютс  услови  разр да инте- rpteTopa 18 при преобразовании среднего значени . После фиксации компаратором 20 равенства нулю выходного напр жени  интегратора 18 четвертый RS-триггер 50 сбрасываетс  выходным импульсом шестого 46 или седьмого 47 фop JИpoвaтeл  коротких импульсов (в зависимости от того, было ли вы-.

ходиое напр жь: пне ин гегратс р; 18 по окончании интервала времени ut положительным или отрицательным . При этом на один из входов второго элемента И 49 (через который импульсы сброса поступают на вход R RS- тригтера 50) поступает выходной импульс первого формировател  30. Это обеспечивает сброс RS-триггера 50 в начале каждого цикла преобразовани , что устран ет вли ние сбоев (например , по включении питани ) на дальнейшую работу устройства.

Выходное напр жение RS-триггера 50, который, таким образом, находитс  в единичном состо  гаи от конца интервала времени ufc, до момента фик компаратором 20 равенства нулю выходного напр жени  интегратора 18, поступает на управл ющий вход усилител  1 7 , на второй вход преобразовател  23 и на четвертый вход микроЭВМ 24 .

По сбросу RS-триггера 50 из единичного состо ни  в нулевое первый RS-триггер 54 устанавливаетс  в единичное состо ние посредством восьмого формировател  51, третьего инвертора 52, а такие второго элемента И-НЕ 53, который введен дл  устранени  возможнос ти одновременного прихода импульсов на входы S и R первого RS- триггера 54 (что может иметь место по включении питани ). По окончании цикла преобразовани  RS-триггер 54 сбрасываетс . При этом с помощью третьего элемента И-НЕ 55 осуществл  етс  формирование управл ющих напр жений дл  ключа 6, блоков 10 и 19.

Посредством микроЭВМ 24 в данном устройстве выполн етс  формирование весовой функции jj(t) , вычисление окончательного результата преобразовани  а также управление подключением к первому входу усилител  9 одного из тре напр жений (преобразуемого напр жени  Ujj(t), первого UQ или второго и опорных напр жений) в течение соответствующего интервала времени ut, . Основу микроэвм 24 составл ют блок 63, центральный процёС - сор 64 и ПЗУ микрокоманд 61. Блок 63 микропрограммного управлени , например , реализованный на микросхеме К589 ИК01, выполн ет функции управлени  последовательностью выбора микрокоманд из ПЗУ 61. При этом могут осуществл тьс  условные переходы в зависимости от состо ни  объединенных

17

третьего и четвертого выходов центрального процессора 64, второго, третьего и четвертого входов микро- ЭВМ 24. Эти состо ни  анализируютс  блоком 63, поступа  на его п тьй вход через управл емый программно (посредством ПЗУ микрокоманд 61) (мультиплексор 65.

Центральный процессор .шолнен-- ный, например, на центральных процессорных элементах К589 ИК02 осуществл ет , в соответствии с кодом на его четвертых зходах, запись данных с первых входов микроэвм 24 или из ПЗУ 66 арифметические и логические операи;ии над данными, хранение промежуточных результатов преобразований в его регистрах , выдачу окончательных результатов преобразований на информационные выходы микроэвм 24,.а также адре- сагщю ПЗУ 66 .

Рабоча  программа микроЭВМ 24 хранитс  в ПЗУ 61. Код микрокоманды снимаетс  с выходов ПЗУ 61. При этом микрокоманда содержит стандартное поле (разр ды с 0-го по 17-й) и поле пользовани  - остальные разр ды, посредством которых осуществл ют логические функции, необходимые в данном варианте построени  и использовани  микроэвм 24: функции маскировани , управлени  внешним - устройствами , определени  стариих г+1 разр дов адреса следующей микрокоманды и управлени  мультиплексором 65. Адресаци  ПЗУ 61 осуществл етс  посредством блока 63 и регистра 62.

В ПЗУ 66 хран тс  коды, обеспечивающие соответствую1цие значени  k коэ(})фицнента делени  управл емого делител  12 напр жени , а также значени  и,, ,-и„„ Uo , иД-ЦД . Генератор 60 осуществл ет синхронизащ1ю работы микроэвм 24.

12

Claims (3)

1.Аналого-цифровой преобразователь интегральных характеристик напр жений , содержащий первый источник опорного напр жени , первый рех истр, пер В1з1й ключ, вход которого  вл етс  входной шиной, управл ющий вход соединен с первым выходом блока управлени , а выход первого ключа соединен с первым входом первог о уси.ггител , второй вход которого .инен с выходом 6iK)K i корректгии нулч, первый

Н/:(1Я, KI 1Т(1П1 Г() объСДИНРГ г- Г1У.ч.ПМ

-- , -

20

233283{

функционального преобразовател  на- ггр жени  и соединен с выходом первого усилител , второй вход блока коррекции нул   вл етс  общей щиной, , третий вход соединен с вторым выходом блока управлени , интегратор, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока разр да инте- 1Q гратора, вход которого соединен

с третьим выходом блока управлени , компаратор, первый вход которого  вл етс  общей шиной, а выход соединен с первым входом блока управлени , генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом преобразовател  врем  - код, отличающийс , тем, что, с целью расширени  области применени  за счет обеспечени  преобразовани  напр жени  сложной формы, в него введены со второго по п тый ключи, второй и третий источники опорного напр жени , второй усилит.ель, управл е- 22 мый делитель напр жени , повторитель напр жени , второй и третий регистры , инвертор, микроэвм, первые входы которой соединены с соответствующими выходами преобразовател  врем - код, второй, третий и четвертый входы - соответственно с четвертым, п тым и щестым выходами блока управлени ,, первый, второй и третий управл ющие выходы - соответственно с вторым , третьим и четвертым входами блока управлени , четвертый и п тый управл юидие выходы - соответственно с управл ющими входами второго и первого Е)егистров, информационные входы первого и второго регистров поразр дно объединены и соединены с соответствующими информационными вьгходами iикpoЭBM, выходы первого регистра  вл ютс  выходными iinsHaNfii, выходы второго регистра соединены с соответстнуюгцими входами третьего регистра, управл ющий вход которого соединен с седьмым выходом блока управлени , а выходы третьего регистра соединены соответственно с поразр дно объединенными входами инвертора и первыми входами управл емого делител  напр жени , вторые входы которого соединены с соответствующими иьгходами инвертора, третий вход упраи- 55 .-  емого делител  напр жени  соединен с выходом фyнкциoч -Jльнoгo преобразовател  наир жвкн , н пых(1Д через ппследонатр. Пзнп г ое-гичг: ипыо nnnTnpii30

35

40

45

50

тель напр жени  и второй усилитель соединен с третьим входом интегратора , выход которого соединен с 1зторым входом компаратора, первый вход первого усилител  соединен с объединен- ными выходами с второго по п тый ключей , входы которых соединены соответственно с выходами первого, второго и третьего источников опорного напр жени  и общей шиной, а управл юн1ие входы с второго по п тый ключей и второго усилител  соединены соответственно с восьмого по дбенадцатый выходами блока управлени , тринадцатый и четьфнадцатьп выходы которого сое- динены соответственно с вторым и третьим входами преобразовател  врем  - код.

2. Преобразователь по п. 1, от - личающийс  тем, что блок управлени  выполнен на двух генераторах импульсов, одновибраторе, двух D-триггерах, восьми формировател х коротких импульсов, четьфех RS-триг- герах, счетчике импульсов, блоке сравнени , трех инверторах, элементе ИЛИ, восьми элементах И, трех элементах И-НЕ, причем выход первого генератора импульсов соединен с входом одновибратора, пр мой выход которого соединен с входом первого формировател  коротких импульсов и  вл етс  четвертым и четьфнадцатым выходами блока управлени , а инверсный выход соединен с объединенными входом второго формировател  коротких импульсов и первыми входами первого, второго и третьего элементов И-НЕ, выход первого формировател  коротких импульсов соединен с объединенными пер вым входом первого элемента И, входом сброса счетчика импульсов и первым входом второго элемента И и R-BX дом первого RS-триггера, второй вход

45

50

первого элемента И соединен с выходом третьего формировател  коротх их импульсов , а выход первого элемента И соединен с объединенными R-входами второго и третьего RS-триггеров, S-вход второго RS-триггера объединен с S-входом первого D-триггера И сое- Д1|нен с выходом второго формировател  коротких импульсов, пр мой выход второго RS-триггера соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого объединен со вторыми входами первого и третьего элементов И-НЕ, соединен с инверсным выходом первого D-триггера и  вл етс 

ю 15 20 5 .

5

0

5

0

п тым выходом олока yiipaBJu-iiiiM, тро-- тий вход третьего элемента И оСп.е.ци йен с С-входом первого D-триггегч и соединен с выходом второго генератора импульсов, выход третьего элемента И соединен со счетным входом счетчика импульсов и  вл етс  седьмым выходом блока управлени , группа выходов счетчика импульсов соединена соответственно с первыми входами блока сравнени , вторые входы которого  вл ютс  шинами установки опорного кода, первый выход группы выходов счетчика импульсов через четвертый формирователь коротких импульсов соединен с S-входом третьего RS-триггера , пр мой выход которого соединен с третьим входом первого элемента И-НЕ, четвертый вход которого объединен с третьим входом третьего элемента И-НЕ и соединен с инверсным выходом первого RS-триггера, выход первого элемента И-НЕ соединен с объединенными входами первого инвертора, п того формировател  коротких импульсов и С-входом второго D-триггера, выход первого инвертора соединен с объединенными первыми входами четвертого , п того и шестого элементов И, вторые которых  вл ютс  соответственно вторым, третьим и ч етвертым входами блока управлени , выход четвертого элемента И  вл етс  первым выходом блока управлени , выход п того элемента И соединен с первым входом элемента Ш1И, выход шестого элемента И  вл етс  дес тым выходом блока управлени , второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом седьмого элемента И, а выход элемента ИЛИ  вл етс  восьмым выходом блока управлени , первый вход седьмого элемента И объединен с первым входом восьмого элемента И, соединен с пр мым выходом четвертого RS-триггера и  вл етс  шестым, двенадцатым и тринадцатым выходами блока управлени , второй вход седьмого элемента И соединен с пр мым выходом второго D-триггера, инверсный выход которого соединен с вторым входом восьмого элемента И, D-вход второго D-триггера объединен с входом второго инвертора и шестого формировател  коротких импульсов и  вл етс  первым входом блока управлени , выход восьмого элемента И  вл етс  дев тым выходом блока управлени , выход второго инвертора через седьмой формирователь коротких импульсов соединен с втophl t входом второго элемента И, третий вход которого соединен с выходом шестого формировател  коротких импульсов, а выход второго элемента Н соединен с R-BXO- дом четвертого КЗ-триггерл, S-вход которого соединен с выходом п того формировател  коротких имлульсов, инверсный выход четвертого RS-триг- гера через последовательно соединен- ные восьмой формирователь коротких импульсов и третий инвертор соединен с вторым входом второго элемента И-НЕ, выход которого соединен с S-BXO- дом первого RS-триггера, выход блока сравнени  соединен с входом третьего фор№1ровател  коротких импульсов, D-вход первого D-триггера  вл етс  общей тиной, а выход третьего элемента - соответственно вторым, третьим и одиннадцатым выходами блока управлени .

3. Преобразователь по п. 1, о т- ли чающийс  тем, что микро- ЭВМ выполнена на генераторе тактовых импульсов, двух посто нных запоминающих устройствах, регистре, мультиплексоре , блоке микропрог раммного управлени  и центральном процессоре, первые выходы которого  вл ютс ; ин- формационными выходами микроЭВМ, вторые выходы соединены соответственно с входами первого посто нного запоминающего устройства, первые входь центрального процессора  вл ютс  первыми входами микроЭВМ, вторые входы соединены с первыми выходами пер- .вого посто нного запоминающего устройства , третьи входы объединены с соответствующими первы№1 входами блока микропрограммного управлени  и соединены с соответствующими вторыг-т выходами первого посто нного запог-м- нающего устро 1ства, четвертые входы соединены соответственно с первыми выходами второго посто нного запоминающего устройства, п тый вход объединен с вторым входом блока микро- прог раммного управлени  и управл ющим входом регистра и соединен с выходом генератора тактовых импульсов, шестой вход соединен с вторым выходом второго посто нного запоминающего устройства, третьи и четвертые группы выходов которого соединены соответственно с третьей и четвертой группами входов блока микропрограммного управлени , с п того по цев тый выходы второго посто нного запоминающего устройства  вл ютс  соответственно с первого по п тый управл югцими выходами микроЭВМ, дес  тьм и одиннадцатый .выходы соединены соответственно с первым и вторым входами мультиплексора, двенадцатые выходы второго посто нного запоминающего устройства через регистр соединены с соответствующими своими первыми входами, а вторые входы соединены с соответствующими первыми выходами блока микропрограммного управлени , п тый вход которого соединен с выходом мультиплексора, второй выход блока микропрограммного управлени  соединен с объединенными седьмым и восьмым входами центрального процессора , третий и четвертый выходы которого объединены и соединены с третьим входом мультиплексора, четвертый , п тьш и щестой входы которого твл ютс  соответственно вторым, ретьим и четвертым входами микроЭВМ

t/2

и.

.

tJ3 ищ

% 16

u

Uj7

(/M

UK

W2/

Фиг.г

Фиг.

Ив Ug U,g U24 Uzs

J ifrU

Uze (J(26-tn}

fs Я Ss

iJ( U(2g42n })

tj tst iltj t t f;;t;2fjj t  tjy

.

Составитель А.Титов Редактор А.Сабо Техред О.Сопко Корректор С.Черни

---- - -- - --- . .« .,.««B.M.«.V,V.

Заказ 2782/57 Тираж 816Подписное

ВНРПШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна , 4