Преобразователь напряжения в код

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

Н АВТОРСКОМУ СЕМДЕТЕЛЬСТВУ

27I9I7

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое or авт. свидетельства ¹

Заявлено 05.V.1968 (№ 1239086/18-24) Кл. 42шт, 3/00 с присоединением заявки М

Приоритет

Опубликовано 26.V.1970. Бюллетень ¹ 18

М11К Н 03k 13/17

УДК 681.325(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Дата опубликования оппс",íèë 10.1Х.1970 аа-а. « - Ъ Х,;,,У1

Аi3TOp изобретения

В. П. Чапенко

БЛ7ЕВ е д1

Я;ЩЩ ЦУ «11

1 11>Effk

Институт электроники и вычислительной техии

AH Латвийской ССР

Заявитель

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В КОД

Предлагаемый преобразователь напряжения в код может быть использован в цифровых системах автоматического управления, измерения, в вычислительных комплексах, аналоговоцифровых вычислительных машинах.

В технике цифрового измерения и связи цифровых вычислительных машин с объектами управления нашли широкое применение преобразователи напряжения в код с обратной связью, работающие в циклическом режиме, которые используются при одноканальном и .многоканальном преобразовании.

В этих циклических преобразователях напряжения в код с обратной связью имеют место ошибки, вызванные сбоями (самоустранлющимися огказами) в работе элементов цифровой части преобразователя, уменьшающие достоверность результата преобразования.

Сбои п риводят к неправильному функционированию триггерных ячеек, кл|очей, схем совпадения,и так далее. Ошибки, вызванные сбоями, в дискретных у.стройствах,могут быть двух типов: «1 — «О», что соответствует появлению на выходе устройства сигнала «О» вместо

«1» или «0- -1», что соответствует ошибочному появлению «1» вместо «О».

Если в прцессе преобразования возникают сбои в цифровой части циклического преобразователя напряжения в код с обратной связью, то результат преобразования может быть ошибочным. Например, .на нулевой вход триггера старшего разряда, находящегося в «1» во втором такте преобразования подаетсл импульс, однако, вследствие сбоя вида «О вЂ” +-1»

5 триггер остается в «1». Коммутатор продолжает последовательно управлять работой остальных триггеров (младших разрядов), которые в конце цикла преобразования установятся в «О». Таким образом, в результате лож10 ного срабатывания первого триггера часть триггеров младших разрядов также примет ошпоочные состояния. Результат преобразования будет ошибочным.

В предлагаемом преобразователе для повы15 щения надежности и уменьшения динамической погрешности управление триггерами осуществляется с помощью устройства, реализованного на схемах совпадения. Триггер -го разряда (где i от 1 до n — 1), устанавливается

20 в «1» схемой совпадения, если триггер (i — 1)-го разряда натоодится в «1» и все последующие триггеры, начиная с i-го по п-й включительно, находятся в «0». Триггер i-го разряда устанавливается в «О» схемой совпадения, 25 если разность преобразуемого и коатпенсируюшего напряжений отр «цательна и все триггеры, начинал с («+1)-го по и-й включительно находятся и «0» и -й триггер находится в «1».

Триггер младшего (n-го) разряда устанавлп30 ваегсл в «1» схемой совпадения. если преды271917

3 дущий (п — 1)-й триггер находится в «I» и и-й триггер — в «О». Триггер младшего разряда устанавливается в «0» схемой совпадения, если и-й триггер находится в «1» и разность преобразуемого и компенсирующего напряжений отрицательна.

Устройство управления триггерами функционирует таким образом, что если .в процессе преобразования имело место ошибочное срабатывание элементов дискретной части преоб;разователя, то .преобразование продолжается до тех .пор, пока разность преобразуемого и ,компенсирующего напряжений не станет рав:ной нулю. Это дает возможность исправлять ошибки, вызванные сбоями, непосредственно в процеосе преобразования, что приводиг к по.вышению надежности лреобразователя.

Если в процессе преобразовакия сбои отсутствуют, то имеет место увеличение быстродействия цикла,преобр азования по сравнению .с известными методами. Это происходит,в результате того, что одновременно с установкой (i — 1)-го триггера в «О» триггер i ãî разряда устанавливается;в «1» одним и тем же управляющим .импульсом. Увеличен не быстродействия дает возможность уменьшить динамическую .погрешность преобразования.

На чертеже изображена функциональная схема четырехразрядного преобразователя (и:равно 4) .

Три ггерный регистр, фор мирующий цифро вой код преобразуемого напряжения, состоит из триггеров 1, 2, 8, 4, где триггер 1 старшего .первого разряда, а триггер 4 младшего четвертого разряда, Единичные выходы всех триггеров подключены к преобразователю 5, который состоит из «взвешенных» сопротивлений .и клячей, управляемых триггерами 1, 2, 8, 4, и .который формирует ступенчатое компенсирующее,напряжение отрицательной полярности. Выход преобразователя 5 соединен со

:входом двухканального нуль-органа б тенераторного типа, На вход 7 нуль-органа б,подключено преобразуемое напряжение положительной поляр ности. Нуль-орган имеет два выходных канала: канал « — » и канал «+», первый,из них соединен с импульсным входом вентиля 8, а второй — с импульсным входом, вентиля 9.

Выходы, вентилей 8 и 9 подключены ко входам собирательной схемы 10 импульсного типа,,на .выходе которой формируются синхронизирующие импульсы. Выход схемы 10 соеди,:нен с импульсным входом двухвходовой схемы совпадения 11 импульсно-потенциального типа, назначение кото рой — формирование сигнала установки в «1» триггера старшего разряда. Вход схемы 11 соединен с выходом схемы совпадения 12 на два:входа потенциального типа. Выход последней принимает состояние «1», если триггеры 1, 2, 3, 4,находятся в «О». На один вход схемы совпадения 12 подключен нулевой выход триггера 1 и выход схемы совпадения 18. Выход схемы 13 прини5

65 мает состояние «1», если триггеры 2, 8, 4 находягся в «О». На входы схемы 13 подключены нулевой, выход триггера 2 и выход двух.входовой схемы совпадения 14 потенциального типа. Входы схемы 14 соединены с нулевыми выходами триггеров 3 и 4. Нулевой вход триггера 1 соединен с выходом двухвходовой схемы совпадения 15 импульсного типа, служащей для установления триггера 1 в «0», если триггеры 2, 3, 4 находятся в «О», триггер

1 —,в «1» и разность преобразуемото .и компенсирующего напряжений отрицательна.

На один вход схемы 15 подключен выход вентиля 8; .другой вход ее соединен с выходом трехвходовой схемы совпадения lб импульснопотенциального типа. Выход схемы lб подключен также к единичному входу триггера 2, Назначение схемы lб состоит в формировании импульса, устанавливающего в «0» триггер 1 и в «1» триггер 2 в случае, если триггеры 2, 8, 4 находятся в «О», а триггер 1 — в «1». Выходы схемы lб подключены к выходу схемы 10, единичному выходу триггера 1 и к выходу схемы 18.

Для установки в «0» триггера 2 служит схема совпадения 17;импульсного типа .на два ,входа. Выход последней соединен с нулевым входом триггера 2. На входы схемы 17 подключены выход, вентиля 8 и выход трехвходо:вой схемы совпадения 18 импульсно-потенциального типа, служащей для установки .в «0» триггера 2 .и в «1» триггера 3 в случае, когда тр иггеры 8 и 4 находятся в «О», а триггер 2— в «1». Выходы схемы 18 подключены к выходу схемы 10, к выходу схемы 14 и к единич.ному .выходу триггера 2. Выход схемы 18 соединен с единичным входом триггера 3 и входом схемы 17. Нулевой, вход триггера 3 соединен с выходом схемы совпадения 19 импульсного типа на два входа. Входы схемы 19,соединены с,выходом вентиля 8 и выходом схемы совпадения 20 на три входа импульсно-потенциального типа. Выход последней .соединен также с единичным входом триггера 4. Схема

20 служит для установки триггера 8 в «0», а триггера 4 — в «1» в случае, если триггер 8 находится в «1», а тр иггер 4 — в «0». На потенциальные входы схемы 20 подключены единичный выход триггера 3 и нулевой выход тр иггер а 4.

На импульсный вход схемы 20 подключен выход схемы 10. Нулевой вход триггера 4 соединен с выходом трехвходовой схемы совпадения 21 импульсно-потенциального типа, служащей для установки в «О» триггера 4, .когда он:находится,в «1» и разность преобразуемого и компенсирующего напряжений отрицательна. Потенциальный вход схемы 21 соединен с единичным выходом триггера 4, импульсный вход ее — с выходом вентиля 8.

Схемы управления триггером любого разряда, за исключением младшего, идентичны. Например, триггер 8 управляется с помощью схемы 14, 18, 19, триггер 2 — с помощью схем

13, lб, 17. Единичный вход управляющего

271917 триггера 22 соединен со входом 28 «начало преобразования».

Устройство индикации окончания лреобразования состоит из триггера 24, двух кипи-.реле

25 и 26, собирательной схемы 27 и дифференцирующей цепочки 28. Выход схемы 10 соединен со счетным, входом триггера 24. Единичный выход последнего подключен к кипп-реле

25, нулевой выход триггера 24 соединен с кипп-реле 26,,причем кипи-реле 25 и 26 представляют собой ждущие мультивибраторы, длительность импульсов выходного напряжения которых рзвна Т iar

Выходы .кипп-реле 25,и 26 подключены ко входам собирательной схемы 27, которая предназначена для формирования прямоугольного им>пульса напряжения, длительность которого равна длительности цикла преобразования плюс (Т„„, +1,). Выход схемы 27 соединен со входом дифференцирующей цепочки

28, которая формирует кратковременный импульс в момент перепада напряжений íà iBbIходе этой схемы 27. Выход дифференцирующей цепочки 28 подключен к нулевому входу управляющего триггера.

Перед началом цикла преобразования триггеры 1, 2, 8, 4 находятся в «О». Цепи установки триггеров в начальное состояние на черте. же не показаны. Компенсирующее напряжение на выходе преобразователя 5 равно, нулю.

Нуль-орган 6 генерирует импульсы по выходному, каналу «+». Вентили 8 и 9 закрыты.

Преобразование .начинается с подачи импульса «начало преобразования» на,вход 28. Триггер 22 устанавливается в «1» и открывает,вентили 8 и 9. Первый импульс с выхода вентиля

9 через схему 10 поступает на входы схем 11, 16, 18, 20 и триггер 24. Этот импульс пройдет через схему 11 и установит триггер 1 в «1», так как триггеры 1, 2, 8, 4 находятся,в состоянии «0»,,и на выходе схемы 12 имеется разрешающий,потенциал. На выходе преобразователя 5 .появляется .компенсирующее напряжение отрицательной .полярности, равное по абсолютной величине половине максимально допустимого преобразуемого .напряжения. Дальнейший процесс формирования кода зависит от величины преобразуемого, напряжения.

Пусть на вход 7 нуль-органа подано преобразуемое непрерывное:напряжение, цифровой код которого равен 1011. Тогда после установления триггера 1 на первом такте преобразо,вания в «1» разность сравниваемых напряжений станет положительной. Второй импульс нуль-органа тенерируется по-прежнему по каналу «+». С выхода вентиля 9 через схемы 10 импульс поступит на входы схем 11, 16, 18, 20 и будет пропущен схемой 16, так как тр,иггер

1,находится в «1», а триггеры 2, 8, 4 — в «О», и на выходе схемы 18 имеегся разрешающий потенциал. Импульс с выхода схемы 16 посту5

6 ппт на вход схемы 15 и единичный вход триггера 2. Последний установится в «1», а схема

15 импульс не пропустит, так как на:выходе вентиля 8 импульса нет. Трпггерный регистр установится,в состояние 1100. Разность сравниваемых напряжений примет отрицательное значение. Третий импульс нуль-органа генерируется по каналу « вЂ” » и с,выхода вентиля 8 подается на входы схем 15, 17, 19, 21, а с выхода схемы 10 — íà входы схем 11, 16, 8, 20.

Триггеры 8 и 4 находятся в «О», и на выходе схемы 14 имеется разрешающий (высокий) потенциал. С единичного выхода триггера 2 на вход схемы 18 подан также высокий потенциал. Импульс с выхода схемы 18 пройдет на единичный вход триггера 8 и через схему 17—

«а нулевой вход триггера 2. На триггерном регистре установится код 1010. Разность сравниваемых напряжений станет положительной.

Четвертый импульс нуль-органа генерируется по каналу «+» и с выхода,:вентиля 9 поступает через схемы 10 на входы схем 11, 16, 18, 20. С нулевого выхода триггера 4 и единичного вы;ода триггера 8 поданы высокие потенциалы на входы схемы 20. С выхода последней импульс поступит на вход схемы 19 и сдиничный вход триггера 4. Схема 19 импульс не пропустит, так как на,выходе вентиля 8 импульса нет. На триггерном регистре установится код 1011. Разность преобразуемого и компенсирующего напряжений станет равной пулю. Нуль-орган прекращает генерацию импу:IbcoB по обоим .каналам.

Рассмотрим работу устройства индикации окончания преобразования. Первый импульс с выхода схемы 10 поступает на счетный вход триггера 24. Допустим, .перед началом преобразования триггер 24 находился в «0». Тогда этот триггер установится в «1». Положительным перепадом напряжения на единичном .выходе триггера 24 запускается кппп-реле 25, на выходе которого формируется прямоугольный импульс напряжения длительностью Т„„„., +t,.

На выходе схемы 27 образуется, высокий потенциал. Второй импульс с выхода схемы 10 установит триггер 24 в «О». Положительным перепадом напряжения на нулевом выходе триггера 24 запустится кппп-реле 26, íà выходе которого формируется прямоугольный импульс напря>кения длительностью Т „„., +t,.

За счет времени задержки импульсы Bà выходе кипп-реле 25 и 26 взаимно перекрываются так, что на выходе схемы 27 потенциал продолжает оставаться высоким.

Третьим импульсом с выхода схемы 10 запустится кипп-реле 25, четвертым — кппп-реле 26. После прохождения четвертого импульса по цепям управления разность сравниваемых .напряжений станет равной нулю, генерация импульсов нуль-органа прекращается. Через промежуток времени, равный сумме

T,„,,„„,,+l„с момента поступления четвсртог< имлульса на вход триггера 24 на выходе кпппреле 26 пропадает прямоугольный импульс, а па выходе схемы 27 потенциал становится

271917

Составитель Н. Козлов

Редактор М. И. Андреева

Техред Т. П. Курилко

Корректор С. А. Кузовенкова

Типография, пр. Сапунова, 2

«низким». Отрицательным перепадом потенциала на выходе кипп-реле 26 управляющий триггер 22 устанавливается,в «О», закрывая вентили 8 1и 9. На этом оканчивается цикл преобразо вания.

Если в результате сбоя вида «1 — эО» на третьем такте триггер 8:не устанавливается в

«1», на триггерном регистре формируется код

1000, т. е. триггер 2 установился безошибочно в «О», а третий сработал ложно: в «1» не установился. Четвертый импульс:на,выходе вентиля 9 через схему 10 вновь подается на:входы схем 11, 16, 18, 20 и будет пропущен схемой

16, так как триггер 1,находится ia «1», а триггеры 2, 8, 4 — в «О». Если, длительность сбоя меньше двух периодов следования синхроимпульсов, то на,пятом такте триггер 8 установится в «1», и дальше преобразование,протекает согласно описанному выше случаю безошибочной работы преобразователя.

Цикл преобразования закончится через шесть тактов. Если длительность сбоя больше длительности двух тактов, то триггерный регистр последовательно принимает состояния—

1000, 1100, 1000, 1100 и т. д. до тех пор, пока триггер 8 не установится в «1».

В случае сбоя вида «О вЂ «-1» триггера 2 в третьем такте на нулевой вход его и единичный вход триггера 8 подается импульс; разность сравниваемых напряжений отрицательна. В результате сбоя вида «О вЂ” «-1» триггера 2 на триггерном регистре образуется код 1110.

Разность сравниваемых напряжений по-,прежнему отрицательна. Четвертым импульсом с выхода схем 19 и 20 формируется код 1101.

Разность сравниваемых напряжений вновь отрицательна, и на пятом такте также формируется .код 1100. На шестом такте разность срав5 ниваемых напряжений остается отрицательной, и .на,нулевой вход триггера 2 через схему 17 и единичный вход триггера 8 через схему 18 подается шестой импульс с выхода схемы 10. Если влияние сбоя на триггер 2 пре10;кратилось, то формируется .код 1010. Цикл преобразования закончится через семь тактов.

П р е д.м е т,и з о б,р ет е н и я

Преобразователь напряжения в код с обратной связью, содержащий регистр, схемы совпадения, преобразователь код †напряжен, двухканальный нуль-орган генераторного ти20 а, вентили, собирательную схему, управляющий триггер, устройство, индикации, отличаюи1ийся тем, что, с целью .повышения надежности и уменьшения погрешности преобразования, нулевой вход триггера младшего разряда

25 регистра соединен с выходом одной схемы совпадения, к одному входу которой,подключен единичный .выход триггера младшего разряда; единичный, вход L-го триггера регистра (где i — 1,2,3, ...., n — 1) соединен с одним вхо30 дом другой схемы совпадения, управляющей установкой IB «О» триггера (1 — 1) -го разряда регистра;,другие входы схем совпадения,подключены через вентиль к выходу « вЂ” » нуль-органа.

Заказ 2421(12 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5