SU945976A1 - Преобразователь напр жение-код - Google Patents

Description

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЕ-КОД

Изобретение относитс  к вьгчислитет - ной технике. Известен преобразоватепь напр жениекоо , соаержащий генератор импульсов, выход которого через ключ соединен с последовательно соединенными триггерами, выходы которых соеоинены с входами преобразовател  код-напр жение, выход которого через блок сравнени  соесинен с входом управл ющего триггера, выхоц которого соединен с управл к цим входом ключа Til. Недостатком устройства  вл етс  низка  точность преобразовани . Известен преобразователь напр жениекод , содержащий последовательно соединенные декадные преобразователи, напр жени , вход компаратора соединен с первыми входами первого элемента И и блока определени  конца измерени , а выхоа с первыми входами формировател  управл ющих сигналов и блока определени  диапазона , первый выход которого через последовательно соединенные формирователь широких импульсов и первый элемент ИЛИ соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом декадного преобразовател  напр жени  первого разр да, второй выход - через последовательно соединенные второй элемент И, первый счетчик импульсов, блок сравнени  и формирователь узких импульсов соединен с вторыми входами первого sjteMeHTa ИЛИ и блока определени  конца измерени , третий выход - с вторым входом первого счетчика, импульсов, вход счетчика циклов через последова тельно соегшненные второй элемент ИЛИ, второй счегчик импульсов и дешифратор соединен с кодовыми входами дека оных преобразователей напр жени , а выхоас входом блока обработки информации, цифровые входы которого соеоинены с выходами декадных преобразователей напр жени51, .импульсные входы которых соединены с вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ, второй вход блока сравнени  через третий счегчик HI пульсов соединен с первым входом второго счетчика импульсов и вторым выходом дешифратора, второй вход второго счетчика имгхульсов соединен с выходом блока сравнени , третий вход формировател  управл ющих сигналов соединен с выходом блока определени  конца измерени , а выход генератора импульсов соединен с вторым входом второго элемента И С2 Недостатком устройства  вл етс  низка  точность преобразовани . Цель изобретени  - повышение точности преобразовани . Указанна  цель достигаетс  тем, что в преобразователь напр жение-кос содержащий компаратор, вход которого соеди- . йен с первыми входами первого элемента И и блока определени  конца измерени , а выход - с первыми входами формировател  управл ющих сигналов и блока определени  диапазона, первый выход которого через последовательно соединенные формирователь широких импульсов и первый элемент ИЛИ соединены с вторым входом первого элемента И, выход которо го соединен с входом декадного преобразовател  напр жени  старшего разр да, выход которого соединен с последовательно соединенными декадными преобразовател ми младших разр дов, второй выход блока определени  диапазона соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход первого счет чика импульсов через последовательно со единенные блок сравнени  и формирователь узких импульсов соединен с вторыми входами первого элемента ИЛИ и блока определений конца измерени , первый же вход первого счетчика импульсов соединен с первым выходом формировател  управл ющих сигналов, второй вход которого соединен с выходом блока определени  конца измерени , а третий вход соединен с вторым выходом блока определени  диапазона, вход счетчика циклов через последовательно соединенные второй элемент ИЛИ, второй счетчик импульсов и дешифратор соединен с кодовыми входами декадаых преобразователей напр жени , а выход - с входом блока обработки информации, цифровые входы которого соединены с выходами декадных пре образователей напр жени , а вьтход - с входом цифрового отсчетноГо блока, импульсные входы которых соединены с вто рыми входами первого и второго элементов ИЛИ, второй вход блока сравнени  через третий счетчик импульсов соединен с первым входом второго счетчика импульсов и вторым выходом дешифратора , второй вход второго счетчика импу-. льсов соединен с выходом блока сравнени , введены частотно-зависимый блок, умножитель частоты, причем выход компаратора через частотно-зависимый блок соединен с первым входом умножител  частоты а второй выход частотно-зависимого блока соединен с вторым входом формировател  широких импульсов, вьтход второго элемента И через умножитель частоты соединен с вторым входом пернвого счетчика импульсов. В формирователь широких импульсов, содержащий генератор импульсов, элемент И, выход которого соединен с входом расширител  импульсов, введен делитель частоты, причем второй вход элемента И через делитель частоты соединен с входом генератора импульсов. В устройство введен дополнительный делитель частоты, причем выход формировател  управл ющих сигналов через дополнительный делитель частоты соединен с первым входом первого счетчика импульсов , а второй вход дополнительного делител  частоты соединен с третьим выходом частотнее-зависимого блока. На фиг. I приведена структурна  электрическа  схема первого преобразовател  напр же.ние-код; на фиг. 2 -структурна  электрическа  схема второго пресгбразовател  напр жение-код; на фиг, 3 и 4 - временные диаграммы работы устройства . Первый преобразователь напр жениекод (фиг. 1) содержит компаратор 1, овредел ющий переход, напр жени  через нуль, блок 2 определени  диапазона,, частотнозависимый блок 3, формирователь 4 управл ющих сигналов, блок 5 определени  конца измерени , декадные преобразователи 6, 7 и 8 напр жени  блока 9 обработки информации, счетчик циклов 10, цифровой отсчетный блок 11, элементы ИЛИ 12 и 13, формирователь 14 узких импульсов, дешифратор 15, счетчика 16, 17 и 18 импульсов блока 19 сравнени , элементы И 20, 21 и 22, генераторы 23 и 24 импульсов, делитель 25 частоты,умножитель 26 частоты, расширитель 27 имnyJbcoB . Формирователь 28 широких импульсов включает генератор 23 импульсов, делитель 25 частоты, эшмент И 22 и расширитель 27 импульсов. Второй преобразователь напр жениекод (фиг. 2) содержит компаратор 29, oi редел каций момент ггерехода напр жени  594 через нуль, блок 30 сравнени  пиапазона 2, частотно-зависимый блок 31, форми рователь 32 управл ющих сигналов, схемы блока 33 определени  кониа измерени , цекацные преобразователи 34, 35 и is6 напр жени  блока 37 обработки инфор мации, счетчика 38 циклов, цифровое от счетное устройство 39, элементы ИЛИ 40 и 4 1, формировате;ш 42 узких имttУльсов , дешифратор 43, счетчики 44, 45 и 46 импульсов, блок 47 сравнени , эле менты И 48, 49 и 5О, генераторы 51 и 52 импульсов , целители 53 и 54 частоты , умножитель 55 частоты, расширитель 56 импульсов. В формирователь 57 широких импульсов вход т генератор 51, делитель 53, элемент И 49 и расширитель 56, На временной диаграмме (фиг. 3) o6cv значено напр жение 58 на входе устрой- ства, напр жение 39 на выходе формировател  28, напр жение 6О на выходе формировател . На временной диаграмме (фиг. 4) обо значено напр жение 61 на входе устройства , напр жение 62 на вьосоте блока ЗО напр жение 63 на выходе делител  54, напр жение 64 на выходе формировател  57. Кодирование входного сигнала (измерение мгновенного значени  входного напр жени ) производитс  следующим образом . Измер емое напр жение поступает на вход компаратора I, а через элемент И 2О - на последовательно соединенные декадные преобразователи 6, 7 и 8, где производитс  кодирование. В компараторе I после дифференцировани  входного сигнала выдел етс  последовательность импульсов, соответствук ца  моментам перехода через значение входного напр жени . По этой последовательнос ти в блоке 2, цикле подготовки преобразовател  напр жение-код к измерению on редел етс  частота входного сигнала, а в частотно-зависимом блоке 3 в зависимости от частоты входного сигнала определ етс  частота строб-импульсов, во врем  действи  которых производитс  измерение мгновенных значений входного сигнала. Дальнейша  работа устройства зависит от частоты входного сигнала. Если кодируютс  сигналы, лежащие в области йюкних частот, с выхода блока 2 выоа , етс  разрешающий потенциал на элемент И 22 и первый полу ериод входного сигнала в цикле измерени  (фиг. 2). Че6 рез него начинает проходить последгфательность импульсов,, которые пссле достижени  определенной длительности в. расширителе 27 поступают с выхода дл  запуска декадных преобразователей 6, 7 и 8, а через элемент ИЛИ 12 дл  стробировани  входного сигнала в элементе И 20. Данна  последовательность импульсов формируетс  из сигнале: генератора 23 в делителе 25. Управлени делителем 25 осуществл ет частотно-зависимый блок 3, который в зависимости от частоты входаого сигнала измен ет коэффициент делени  делител  25. При этом весь диапазон нижних частот разбиваетс  на несколько иоддаапазонов, внутри которых длительность между строб-импупьсами остаетс  посто)й1ной .Это приводит к тому, что максимальное количество измерений мгновенных значений входного сигнала внутри каждого поддиапазона Практически остаетс  одинаковым. Количество измерений мгновенных значений входного сигнала за его полупериод при посто нстве частоты следовани  имГ ульсов делител  25 внутри каждого поддиапазона зависит от частоты входного сигнала. В св зи с этим в блоке 9 производ тс  функциональные преобразовани , необходимые дл  вычислени  действующе- го значени  напр жени , вводитс  количество измерений мгновенных значений входного сигнала, проведенных за его полупериод . Попечет количества измерений производитс  счетчиком 1О, на который через делитель ИЛИ 13 поступают сигналы формировател  28. Пу  работе в области верхних частот, в св зи с тем, что декадные преобразователи 6, 7 и 8 не успевают закодировать мгновенное значение входного сигнала за врем  оействи  узкого строб импульса, ко-, дирование производитс  поэтапно. В первый период входного сигнала кодируетс  i, первый разр д этого сигнала, во второй период - второй разр д вхоцнопа сигнале и т.д. Выбор режима работы в области верхних частот осуществл етс  блоком 2, с выхода 3 которого выдаетс  разрешающий потенциал на элемент И 2 1, ас другого выхода «. сигна; измен ющий работу формировател . Последовательность узких строб-импульсов при поэтапном кодирюании мгновенного значени  входного сигнала, ntxiry (шк цих через элеменг ИЩ 12 с формировател  14, вырабатываете; следующим образом. С выхоца формировател  в каждый пе риод входного сигнала в момент его пер хода через О в первый подупериод на ну левой вход счетчика 16 посгупаюг сигна лы обнулвни$г. При равенстве входов в счетчике 16, на который поступает после довательность импульсов с умножител  26, и в счетчике 18 срабатывает блок . 19. Сигналы блока 19 поступают через формирователь 14 и элемент ИЛИ 12 дл  стробировани  входного сигнала в элементе И 20 и на счетный вход счетчика 17. Количество срабатываний блока 19 при измерении одного мгновенного значени  напр жени  равно числу дес тичных разр дов кода преобразовател  (числу декад). При посгуплении импульса блока 19 (первый период входного сигнала) счетчик 17 через дешифратор 1 управл ет кодированием гтервого разр да входного сигнала. При поступлений вт рого импульса с блока 19 (второй перио входного сигнала) на счетчик 17 дешифратор 15 включает декадный преобразователь 7, сигнал блок 19 включает декадный преобразователь 8. На этом кодирование 1 -го мгновенного значени  вхооного сигнала заканчиваетс . Перехо)5 на Кодирование ( +1) мгновенного значени  входного сигнала осуще ствл етс  в результате того, что дешифратор 15 после поступлени  в счетчик 17п импульсов, соответствующих числу декад, обнул ет счетчик 17, а в счетчик 18 добавл ет единицу. Поэтому блок 19 срабатывает в момент t +1 относительно начала периода входного сигнала . Умножитель 26 из поступивших на не го через элемент И 21 сигналов генератора 24 формирует последовательность и пульсов, в которой интервал между Шзум  смежными импульсами равен длительнос ти двум  смежными мгновенными значени ми входного сигнала, которые не обходимо определить. Управление умножителем 26 осуществл ет частотно-зависимый блок 3,. который в зависимости от частоты входного сигнала измен ет его коэффициент умножени . При этом весь диапазон верхних частот разбиваетс  на несколько поддиапазонов, внутри которых длительность между узкими строб импульсами остаетс  посто нной. Это пр водит к тому, что максимальное количест во измерений мгновенных значений входного сигнала внутри каждого поддиапазона практически остаетс  одинаковым. Окончание кодировани  мгновенных знаений входного -сигнала при работе в области верхних частот происходит после срабатывани  блока 5, который выдает сигнал на окшчание измерительного процесса на вход 5 формировател  4. Он срабатывает при поступлении на него первого сигнала блока 19 во второй полупериод измер емого сигнала ( отрицательна  полуволна). Преобразователь напр жение-код, схема которого приведена на фиг. 3, работает аналогично выше рассмотренному устройству . Отличие состоит лишь в том, когда частота входного сигнала подходит к пределу , при котором врем  преобразовани  преобразовател  напр жение-код становитс  равным интервалу межау узкими стробимт1ульсами , частотно-зависимый блок 31 измен ет коэффициент делени  делител  54, т.е. поэтапное кодирование входного сигнала производитс  через несколько периодов измер емого напр жени , число которых зависит от частоты входного сигнала . При дальнейшем увеличении частоты этого сигнала коэффициент делени  делител  54, определ емый частотно-зависимым блоком 3, пропорционально увеличиваетс . Формула и в обр е т е н и   1. Преобразователь напр жение-код, ct цержащий компаратор, вход которого сое- динен с первым входом первого элемента И и блока определени  конца измерени , а выход - с первыми входами формировател  управл шэщих сигналов и блока определени  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,преобразовател  нап р жени  старшего разр да, выход которого соединен с последовательно соединенными декадными преобразовател ми младших разр дов, второй выход блока определени  диапазона соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соедини с выходом генератора импульсов, а выход первого счетчика импульсов через последовательно соединенные блок сравнени  и формирователь узких импульсов соединен с вторыми входами первого Элемента ИЛИ и блока определени  конца измерени , первый же вход первого счетчика импульсов соединен с первым выхоцом формировагел  управл ющих сигналов, второй вхоц когорого соединен с выходом блока определени  конца измерени , а третий вход соединен с вторым выходом блока определени  диапазона, вход счетчика циклов через последовательно соединенные второй элемент ИЛИ, второй счетчик импульсов дешифратор соединен с кодовыми входами декадных преобразование лей напр жени , а выход - с входом блока .обработки информации, цифровые входы которого соединены с выходами декадных преобразователей напр жени , а выход с входом цифрового отсчетного блока, импульсные входы которых соединены с вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ, второй вход блока сравнени  через третий счетчик импульсов соединен с первым входом второго счетчика импульсов и вторым выходом дешифратора, ВТОрой вход второго счетчика импульсов соеоинен с выходом блока сравнени , о т личающи йс  тем, что, с целью повышени  точности преобразовани , введены частотно-зависимый блок, у тожи- тель частоты, причем выход компаратора через частотно-зависимый блок соединен с первым входом умножител  частоты, а второй выход частотно-зависимого блока соединен с вторым входом формировател  широких импульсов, выход второго элемента И через умножитель частоты соединен с вторым входом первого счетчика импульсов.

2.Устройство по п. I, о т л и ч а ющее с  тем, что в формирователь широких импульсов, содержащий генератор импульсов, элемент И, выход которого соединен с входом расширител  импульсов , введен делитель частоты, причем второй вход элемента И через делитель частоты соединен с входом генератора тпульсов .

3.Устройство по п. 1,отличаю щ е ее   тем, что, с целью повышени  быстродействи , введен дополнительный делитель частоты, причем выход формировател  управл ющих сигналов через допо/мительный делитель частоты соединен с первым входом первого счетчика импульсов, а второй вход дополнительного делител  частоты соединен с третьим ВЬУходом частотно-зависимого блока.

Приоритет по пунктам 21.06,77 по п. 3.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Шл ндин В. М, Цифровые электроизмерительные приборы. М., Энерги , 1972, с. 249, рис. 6-3.

2.Авторское свидетельство СССР по за вке N 2381721/18-21,

кл. Н ОЗ К 3/О2, О6.О6.76.

:fcz

59

Ю

Чо

4J

4J

V4

44

Claims (3)

1. Формула изобретения

   1. Преобразователь напряжение-код, содержащий компаратор, 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 прслецовательно соединенные формирователь широких импульсов и первый элемент ИЛИ соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом декадного.преобразователя напряжения старшего разряда, выход которого соединен с последовательно соединенными декадными преобразователями младших разрядов, второй выход блока определения диапазона соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого ci>единен 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 выхо- дом формирователя управляющих сигналов, второй вход которого соединен с выходом блока определения конца измерения, а третий ьхоц соединен с вторым выходом блока определения диапазона, вход счетчика 5 циклов через последовательно соединенные второй элемент ИЛИ, второй счетчик импульсов и дешифратор соединен с кодовыми входами декадных преобразователей напряжения, а выход - с входом блока ,об-Ю работки информаций, цифровые входы которого соединены с выходами декадных преобразователей напряжения, а выход с входом цифрового отсчетного блока, импульсные входы которых соединены с вто-15 рыми 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 вход второго счетчика импульсов соединен с выходом блока сравнения, о т личающи й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, введены частотно-зависимый блок, умножи— 25 гель частоты, причем выход компаратора через частотно-зависимый блок соединен с первым входом умножителя частоты, а второй выход частотно-зависимого блока соединен с вторым входом формирователя зо широких импульсов, выход второго элемента И через умножитель частоты соеди—

   10 нен с вторым входом первого счетчика импульсов.
2. 2. Устройство по π. 1, отлича — юшее с ятем, что в формирователь широких импульсов, содержащий генератор импульсов, элемент И, выход которого соединен с входом расширителя импульсов, введен делитель частоты, причем второй вход элемента И через целитель частоты соединен с входом генератора нм пульсов.
3. 3. Устройство поп. 1,огличаю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, введен дополнительный целитель частоты, причем выход формирователя управляющих сигналов через цопо/шительный целитель частоты соеди- ’ нен с первым входом первого счетчика импульсов, а второй вход дополнительного целителя частоты соединен с третьим выходом частотно—зависимого блока.

   Приоритет по пунктам 21.06.77 по п. 3.