Библиотечкаю. н. грехов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

279) 96

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹â€”

Заявлено 12.XI1.1968 (№ 1290416/18-24) с присоединением заявки ¹â€”

Приоритет

Опубликовано 21 VIII.1970. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 11.XI.1970

Кл. 42m5, 3/00 ЧПК Н 03k 13/02

УДК 681 325 63(088 8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Автор изобретения

ВСЕС01ОЗНАЯ

ПАИН пО- I :..;-"..-.

БИБЛ1«Ci

Ю. Н, Грехов

Заявитель

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ КОД вЂ” АНАЛОГ

Изобретение относится к ооласти электронной измерительной и вычислительной техники.

Известны преобразователи код — аналог, содержащие последовательно соединенные аналоговые делители напряжения, управляемые ключи и суммирующую схему.

Точность преобразования в этих преобразователях ограничена точностью резисторов аналогового делителя напряжения и суммирующего блока.

Целью изобретения является повышение точности преобразования.

Для достижения этой цели аналоговые делители и суммирующий блок выполнены на прецизионных обратимых инверторах напряжения постоянного тока в импульсную последовательность. причем, входы инверторов аналогового делителя по постоянному току соединены последовательно, а их импульсные выходы "по переменной составляющей — параллельно; параллельно импульсным выходам пнверторов аналогового делителя через управляемые ключи подключены импульсные входы обратимых инверторов суммирующего блока, выходы которых по постоянному току соединены последовательно.

На фиг. 1 изображена схема преобразователя код — аналог для двоичного кода; на фиг. 2 — схема обратимого инвертора напряжения постоянного тока в импульсную последовательность; на фиг. 3 — схема аналогового делителя напряжения на два; на фиг. 4 — схема аналогового делителя па трп.

Преобразователь код — аналог (фпг. 1) со5 держит: I — блок аналогового делителя напряжения; 11 — управляемые ключи; III — суммирующий блок.

Аналоговый делитель напряжения и суммирующий блок преобразователя код — аналог

10 выполнены на базе типового элемента — обратимого инвертора напряжения постоянного тока в импульсную последовательность (фпг. 2).

Обратимый инвертор состоит из прецизионных ключей, например транзисторов 1 и 2, уп15 равляемых от вторичных обмоток трансформатора 8. На зажимы первичной обмотки трансформатора 8 подается знакоперемепная последовательность импульсов прямоугольной формы опорной частоты.

20 Вторичные обмотки трансформатора сфазпрованы так, что в один полуперпод частоты f„ транзистор 1 закрыт, а транзистор 2 открыт.

В другой полупериод частоты f, транзистор 1 открыт, а транзистор 2 закрыт.

25 На входные зажимы а, b инвертора подается напряжение постоянного тока. Параллельно входным зажимам а, b инвертора установлен накопительный конденсатор 4, отфильтровывающий нежелательные составляющие пе30 ременного тока в составе входного напряже279196 ния постоянного тока и одновременно являющийся аналоговым выходом делителя.

Выходной зажим с импульсного выхода инвертора подключается к схеме через конденсатор связи 5. На импульсном выходе с инвертора будет существовать знакопеременная импульсная последовательность.

Инвертор обратим, он может преобразовывать как постоянный ток в импульсную последовательность, так и обратно — импульсную последовательность в постоянный ток.

Аналоговые делители напряжения составлены из нескольких, в частности из двух (фиг. 3) и из трех (фиг. 4), одинаковых прецизионных обратимых инверторов. На фиг. 3 и 4 для удобства показаны только вторичные обмотки трансформаторов опорной частоты f<.

Входные зажимы обратимых инверторов по постоянному току соединены последовательно (зажимы а, b и b, d на фиг. 3). Импульсные выходы обратимых инверторов по переменной составляющей через конденсатор 5 соединены параллельно.

Схема (фиг. 3) работает следующим образом.

К цепочке последовательно соединенных по постоянному току инверторов подключен источник опорного напряжения U,„.

Между зажимами схемы а и b u b u d воз оп никает напряжение, равное ". Действитель2 но, если обозначить напряжение между зажимами а и b через U>, а между зажимами b u d через U2, то по закону Кирхгофа для замкнутого контура можно написать, что:

U,+U,=U,„.

В установившемся режиме при идеальных управляемых ключах (транзисторах) I, 2 прецизионные обратимые ннверторы при отсутствии нагрузок на их входах и выходах совсем не будут потреблять энергии от источника опорного напряжения. Они могут лишь запасать энергию и передавать ее друг другу во время переходного процесса, Обмен энергией между обратимыми инверторами через конденсатор связи 5 возникает в том случае; когда напряжение U< между зажимами а и b одного обратимого инвертора не будет равно напряжению U2 между зажимами

b u d другого инвертора. В этом случае амплитуда импульсов на импульсном выходе одного обратимого инвертора также не будет равна амплитуде импульсов на импульсном выходе другого обратимого инвертора. При этом в цепи связи — в конденсаторах 5 возникает импульсный уравнительный ток, который будет уносить заряд от обратимого инвертора, имеющего по отношению к другому обратимому ипчертору большее напряжение на импульсном выходе, а следовательно, и большее напряжение на зажимах его накопительного конденсатора.

Такой процесс в случае идентичности инверторов приведет к полному выравниванию напряжений UI u Uq на зажимах обоих накопительных конденсаторов этой пары.

Поскольку напряжения U> и Uq равны друг другу, а сумма этих напряжений согласно закону Кирхгофа равна по величине опорному напряжению U,+U,=U,„, то каждое из этих напряжений будет равно половине опорного

10 оп оп напряжения: U< — — " и Uz — — — " . Практиче2 2 ская проверка схемы (фиг. 3) показала, что оп напряжения U, и U, отличаются от на ве15 г личину порядка десятой доли милливольта.

Аналогично происходит деление на три в схеме аналогового делителя (фиг. 4). Очевидго по, что указанным на фиг. 3 и 4 способом можно соединить практически неограниченноеколичество прецизионных обратимых инверторов и получить любой коэффициент деления, например, 10 (основание десятичной системы).

Аналоговый делитель на обратимых инверторах подобно обычному трансформатору функционально обратим. Это означает, что его коэффициент передачи будет ооратимой величиной, если функции его выходов заменить

30 функциями входов, а функции входов — функциямн выходов. То есть, при таком взаимном обращении функции входов и выходов прецизионный делитель на два, например, будет прецизионным умножителем на два. Все входные и выходные зажимы предлагаемого делителя по постоянному току гальванически связаны

ppvr с другом.

Поэтому, придавая функции входных и выходных за>кимов различным возможным комбинациям зажимов делителя, можно получать в нем также функцию прецизионного инвертирования полярности сигнала постоянного тока цли получать дробные (не равные целому гислу) значения коэффициентов деления и умножения.

45 Блок 1 аналогового делителя напряжения (фиг. 1) содержит несколько аналоговых делителей напряжения, причем ко входу первого аналогового делителя подключен источник опорного напряжения, а к его аналоговому вы50 ходу (конденсатор 4) — вход второго аналогового делителя.

Импульсные выходы обратимых ш верторов, входящих в аналоговые делители, через управляемые ключи (электромагнитные реле) Р1 соединены с импульсными входамп обратимых ипверторов, входящих в суммирующий блок III.

Управляемый ключ Р (электром аппп ное реле) подключает источник опорного папряже60 ния к аналоговому входу суммирующего блока. Управляющие обмотки электромагнитных реле Р, и Р2 соединены со входами о, р; q, r;

s, f узла П, к которым подклю Icn источник управляющих сигналов типа «0» и «1» преобб5 разуемого двоичного кода.

27910Ь

При поступлении управляющего сигнала «1» на управляющий вход ключа Р, реле срабатывает и подключает соответствующни импульсный вход с, lг инвертора суммирующего блока к импульсному выходу с, k инверторов соответству1ощсго аналогового делителя.

Л при поступлении к этим ключам управляющего сигнала «О» они подключают соответствующий пмпу;и сный вход сг, k1 инвертора суммпрукпцсго блока к нулевому проводу схемы.

При 3TOAI BTOpOII 33>ICBAI i8 III@II) 7bCIIOI о BXOда первого дополнительного пнвертора суммирующего блока по переменной составляющей всегда соединен с нулевым проводом источника опорного напряжения и всей схемы, благодаря кон IeIIcaIopy 6, включенному параллельно зажимам Й, I источника опорного напряжения.

Поэтому, когда зажим с импульсного входа первого дополнительного прецизионного обратимого инвертора подключен посредством второго управляемого ключа (реле Р ) к импульсному выходу прецизионных обратимых инверторов первого аналогового, делителя и первый дополнительный инвертор суммирующего блока — все оказываются соединенными друг с другом параллельно.

Вследствие полученного таким образом параллельного соединения импульсных выходов двух инверторов первого аналогового делителя напряжения и импульсного входа первого дополнительного инвертора накопительные конденсаторы 4 всех этих трех ипверторов получат равные заряды и равные напряжения.

В предлагаемом преобразователе код — аналог можно установить неограниченное число последовательно соединенных аналоговых делителей, например и — 1, и такое же число дополнительных инверторов в блоке 111. Импульсные входы этих дополнительных пнверторов в этом случае будут коммутироваться

n — 1 управляемыми ключами с n — 1 управляющими входами. Л выходы по постоянному току этих дополнительных инверторов будут соединены последовательно друг с другом.

При этом переключение n-ro управляемого кл1оча, осуществляемое сигналом «1» или «О», поступающим с и-I o управляющего входа узла 11, вызывает появление на выходе (n — 1)-го дополнительного ипвертора напряжения посто 1оп янного тока, равного, или О, т. е. напря2 1 женпя вида (О; 1)

2гг — 1

Поскольку в этом случае к выходу блока 1П будут подсоединены соединенные последовательно друг с другом выходы по постоянному току всех п — 1 дополнительных >1нверторов и выход источника опорного напряжения U„„„ то в зависимости от набора сигналов «1», «О», в преобразуемом коде на выходе узла 111 будет возш1кать суммарное напряжение вида:

55 б0

65 гг

1гвых : (0; 1)

1 где 11 — порядковый номер разряда в цифре кода, считая самый старший разряд первым.

Коэффициент в скобках (О или 1) перед соответствующим членом суммы берется в зависимости от значения сигнала («0» или «1») в данном разряде, то есть, напряжение на выходе блока 111 согласно выражению (1) будет являться аналоговым представлением преобразуемого кода.

Предлагаемый преобразователь, выполненный для работы с кодом, представляемым числом в системе, отличной от двоичной, отличается от преобразователя (фиг. 1) лишь количеством элементов (управляемых ключей, инверторов), связанных с данным разрядом. Например, для чисел кода в троичной системе в схеме преобразователя должен быть установлен ряд аналоговых делителей напряжения на три (фиг. 4). Параллельно импульсным выходам ипверторов данного аналогового делителя ряда посредством двух управляемых ключей будут подключаться своими импульсными входами два дополнительных инвертора импульсной последовательности в постоянный ток. Каждый из импульсных входов этих двух дополнительных инверторов в состоянии своего управляемого ключа «О» будет соединен с шиной нулевого уровня, а в состоянии своего управляемого ключа «1» — с импульсными выходами инверторов данного аналогового делителя на три.

Выход по постоянному току каждого из дополнительных инверторов включен последовательно с любым таким же выходом дополнительных инверторов, связанных как с данным, так и с другими аналоговыми делителями преобразователя. Таким образом, выходы по постоянному току всех таких дополнительных ппверторов соединены последовательно в единую цепь, которая подключена к выходу преобразователяя.

В результате, при состоянии соответствующего управляемого ключа «1» (включительно) «вклад» в общую сумму U», z любого из пары дополнительных инверторов, связанных с данным аналоговым делителем напряжения, акоп составит величину " . А «вклад» этих обоих

3" дополнительных инверторов в общую сумму

UÄ«z, когда оба управляемых ключа совместно находятся в состоянии «1», будет в два раза больше, т. е. 2 .Соответственно, со 1оп

Згг — 1 стояние «О» одновременно у обоих управляемых ключей будет соответствовать нулевому

«вкладу»> в общую сумму U,, то есть, на279196 и

Увых з — — (О; 1; 2) 1 (2) пряжение на выходе полученного преобразователя будет представлено такой суммой:

В качестве коэффициента перед членом суммы берется одно из указанных в скобках чисел в зависимости от состояний двух управляемых ключей в рассматриваемом разряде. Когда оба управляемых ключа имеют состояние

«О», берется коэффициент О. При состоянии одного из управляемых ключей «О», а другого с<1» берется коэффициент 1. При состоянии «1» у обоих управляемых ключей берется коэффициент 2, то есть, напряжение У„,„„в соответствии с формулой (2) будет являться аналоговым представлением числа, записанного в троичной системе.

Устанавливая указанным способом в каждом из аналоговых делителей ряда N прецизионных инверторов и iV — 1 дополнительных прецизионных инверторов, а также N — 1 управляемых ключей, относящихся к данному аналоговому делителю, можно получить преобразователь код — аналог для преобразования чисел, записанных в системах с любым основанием N (например, N=10).

Напряжение на в поре преобразователя тогда будет выражаться формулой: выход — — (О; 1; 2; ... N — 1) „, (3) оп

Предмет изобретения

Преобразователь код — аналог, содержащий аналоговые делители напряжения, управляемые ключи и суммирующий блок, отлича ои ийся тем, что, с целью повышения точности

15 преобразования, аналоговые делители и суммирующий блок выполнены на прецизионных обратимых инверторах напряжения постоянного тока в импульсную последовательность, причем входы инверторов аналогового делите20 ля по постоянному току соединены последовательно, а их импульсные выходы по переменной составляющей — параллельно; параллельно импульсным выходам ипверторов аналого25 вого делителя через управляемые ключи подключены импульсные входы обратимых ипверторов суммирующего блока, выходы которых по постоянному току соединены последовательно.

279196 (Т фиг.2

"Ij

9 ив. 3

РиР 4

Составитель С. Белан

Редактор Б. С. Нанкина Техред А. А. Камышникова Корректор Л. Л, Евдонов

Заказ 3232/18 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2