SU1317660A1

SU1317660A1 - Преобразователь напр жение-код

Info

Publication number: SU1317660A1
Application number: SU864008826A
Authority: SU
Inventors: Игорь Михайлович Федоров
Priority date: 1986-01-16
Filing date: 1986-01-16
Publication date: 1987-06-15

Abstract

Изобретение касаетс электрических измерений в диапазонах инфра- низких и звуковых частот и позвол ет выполн ть кодирование напр жени путем развертывающего уравновешивани в двух соприкасающихс тактовых интервалах времени с последующим аппаратным вычислением мгновенного значени напр жени методом линейной интерпол ции. Изобретение позвол ет уменьшить динамическую погрешность преобразовани из-за изменени напр жени в процессе кодировани и устранить неопределенность момента времени , к которому следует отне-сти полученный код. Дл этого в стандартный врем ймпульсный преобразователь напр жение - код введены реверсивные счетчики импульсов дл накоплени исходной информации и логические элементы , которые совместно с указанными счетчиками образуют интерполирующее цифровое вычислительное устройство . 3 ил. § (П р О9 vl О5 О)

Description

113

Изобретение относитс к устройствам дл электрических измерений в диапазонах инфранизких и звуковых частот и может использоватьс при экспериментальном определении амплитудно- фазовых частотных и переходных характеристик четырехполюсников, при акустических измерени х, исследовани х в области систем автоматического управлени и регулировани , в геофизике , биофизике, акустике, океанологии и т.д., в частности дл кодировани мгновенных значений медленно измен ющегос напр жени методом развертывающего уравновешивани (врем импуль сного преобразовани ).

. Цель изобретени - уменьшение динамической погрешности преобразовател .

На фиг.1 представлена блок-схема устройства} на фиг.2 - эпюры, по сн ющие функционирование устройстваj на фйг.З - графики, иллюстрирующие метрологические характеристики преобразовател .

Устройство содержит вход 1 преобразовател , вход 2 Запуск, сравнивающее устройство 3, генератор 4 пилообразного напр жени , блок 5 уп- 1)авлени , первый 6, третий 7 и второй 8 выходы, вход 9 управлени блока 5, КЗ-триггер 10, ключ 11, генератор -12 опорной частоты, первый реверсивный счетчик 13 импульсов, счетный вход 14, вход 15 управлени , вход 16 установки первого реверсивного счетчика, первый 17 и второй 18 элементы И, первый элемент ИЛИ 19, второй реверсивный счетчик 20, вход 21 установки, вход 22 управлени второго реверсивного счетчика, блок 23 передачи кода, четвертый Элемент ИЛИ 24, счетчик 25 импульсов второй 26 и третий 27 элементы ИЛИ, третий реверсивный счетчик 28, счетный вход 29, вход 30 установки, выход 31, знаковый выход 32 третьего реверсивного счетчика, третий элемен И 33, информационный выход 34 преобразовател , выход 35 Готов и вход 36 управлени третьего реверсивного счетчика.

Устройство, работает следующим образом .

На вход 1 преобразовател поступает медленно измен ющеес напр же- нение U(t) (эпюра 37, фиг.2). При на вход 2 устройства от. внешнего источника подаетс короткий запускаю02

щий имПульс (эпюра 39, фиг.2). Этот импульс производит установку в О всех трех реверсивных счетчиков 13, 20 и 28, транслиру сь блоком 5 управ- лени на его первый выход 6 (эпюра 40, фиг.2), и запускает генератор 4, который формирует два периода пилообразного напр жени U (t) (эпюра 37, фиг.2).

Одновременно с запуском- генератора сигнал с первого выхода 6 блока 5 производит установку в О RS-триг- гера 10 (в моменты времени и ). Напр жени U(t) иU„(t) сравниваютс с помощью устройства 3, формирующего короткие импульсы при равенстве напр жений U(t) и U(t) в моменты времени и . Этими импульсами RS-триггер 10 по S-входу

переводитс в единичное состо ние, так что на выходе этого триггера по вл етс потенциал (эпюра 38, фиг.2).

Длительности первого (t,) и второго (t,-T) выходных импульсов RS- триггера 10 пропорциональны мгновенным значени м преобразуемого сигнала в моменты времени соответственно и , причем ti ()U(t,)

и t2-2( c/U)U(t2), где и„- амплитуда пилы генератора 4 (эпюра 37,фиг. 2) . Ключ 11 открыт, если его управл ющий потенциал (эп-ра 38, фиг.2) имеет уровень 1. В этом случае он пропускает на свой выход п ачки из N

ent(f5t) и N,, entCf о (tg- t) импульсов генератора 12 опорной частоты, где fj, - частота генератора 12. Режим работы всех трех реверсивных

счетчиков (суммирование или вычитание ) определ ютс потенциалами второго 7 и третьего В выходов блока 5 (эпюры 41 и 42, фиг.2) так что при на входы управлени реверсивных счетчиков поступает нулевой потенциал и устаналиваетс режим вычитани . В течение указанного интервала времени через элемент ИЛИ 2 на счетный вход реверсивного счетчика 28 поступает пачка из N импульсов , так что в момент содержимое, этого счетчика достигает величины - N . Эпюра 43 фиг,2 иллюстрирует изменение во времени содержимого реверсивного счетчика 28. Элементы И 17 и 18 в это врем закрыты потенциала- ми соответственно второго 7 и третьего 8 выходов блока 5, поэтому коды реверсивных счетчиков 13 и 20 (эпюра

313

45, фиг.2) в интервале СО,СЗ не измен етс и остаетс равными нулю.

потенциалы выходов 7 и 8 блока 5 (эгаоры 41 и 42, фиг.2) таковы, что на управл 1бщих входах всех трех реверсивных счетчиков устанавливаетс потенциал 1 и счетчики перевод тс в режим суммировани . В этом интервале времени сигнал второго выхода 7 блока 5 деблокирует элемент И 17, так что к моменту времени в реверсивных счетчиках 20 и 28 фиксируютс коды Nj и , (эпюры 45 и 43, фиг.2), причем информаци о знаке signuN величины N выводитс на выход 32 реверсивного счетчика 28.

При элемент И 17 закрываетс а И 18 - открываетс потенциалом по эпюре 42 на фиг.2. Импульсна последовательность генератора 12 через элемент и 18 проходит на счетные входы реверсивных счетчиков 13 и 25. Импульсы переполнени реверсивного счетчика 13 через элемент ИЛИ 19 поступают на счетный вход второго реверсивного счетчика 20. Режимы работы всех трех реверсивных счетчиков в этом такте функционировани преобразовател определ ютс потенциалом знакового выхода 32 счетчика 28. Этот по тенциал имеет уровень О при и уровень 1 при dN-sG. Учитыва уровни выходных сигналов блока 5 (эпюры 41 и 42, фиг.2), находим, что при лN70 все реверсивные счетчики работают в режиме вычитани , а при - в режиме суммировани .

При на третьем выходе блока 5 возникает положительный перепад напр жени (эпюра 42, фиг,2). Этот перепад через четвертый элемент ИЛИ 24 открывает на некоторое врем блок передачи кода 23 и код N, хран щийс в реверсивном счетчике 20, записываетс в счетчик 25. Этот счетчик выполнен вычитающим, поэтому при t72T его содержимое под воздействием выходных импульсов элемента И 18 уменьшаетс до нул . Импульс обнулени , по вл ющийс на выходе счетчика 25, через элемент ИЛИ 24 воздействует на блок 23 и производит очередную перепись кода реверсивного счетчика 20 в счетчик 25. Импульс обнулени счетчика 25 через элемент ИЛИ 26 поступает также на счетный вход 29 .счетчика 28 и уменьшает его

04

содержимое на единицу, если , или увеличивает это содержимое, если AN 0.

В дальнейшем содержимое счетчика

25 под воздействием выходных импульсов элемента И 18 вновь уменьшаетс до нул , производитс очередна запись текущего кода реверсивного счетчика 20 в счетчик 25, изменение

на единицу содержимого реверсивного счетчика 28 и т.д. Этот процесс продолжаетс до обнулени в момент времени (эпюра 43, фиг.2) реверсивного счетчика 28, после чего потенциалом с выхода 31 (эпюра 44, фиг.2) счетчик 28 закрывает элемент И 18. Указанный потенциал выдаетс также на выход 35 преобразовател в качестве сигнала готовности информации к считыванию внешним потребителем . Искома информаци N о.величине мгновенного значени кодируемого напр жени снимаетс .с выходов 34 реверсивного счетчика 20 (эпюра 45,

фиг.2).

Процесс преобразовани кодов N- и AN, выполн емый в рассматриваемом устройстве при ., описываетс алгоритмом:

IdMl

N Nj -entU sign N ENj-sign/iNent j ,

где N - результат преобразовани ; D - емкости реверсивных счетчиков 13, 20 и 25.

Учитыва , что при вычитаемое выражение в квадратных скобках этой формулы много меньше величины N, получают N d-iN/D).

Дл вы снени , какой характерис- тике преобразуемого напр жени отвечает полученный код N, стро т оценку производной обрабатываемого сигнала :

dU(t) U(tt) -U(tO Nt-N,

dt , D ,+D

где . Наход т оценку U(f) величины сигнала U(t) при

u(t)u(t,)- (t,-)

dt

UmNt ,, ЛК.

D

5,

Следовательно: Nc(D/U)U() . Таким образом, код N пропорционален оценке OCf) мгновенного значени пробразуемого напр жени в фиксированный и известный заранее момент времени t t. Аргумент результата кодировани не мен етс при произвольно изменении промежуточных результатов преобразовани - величин N и Nj.

На фигi3 сплошными лини ми представлены зависимости относительной погрешности (1 )/U(1) кодировани мгновенного значени напр жени U(t/ ir)l i /4095)a+b(t/)+c(t/ t )3, измен ющегос во времени по параболическому закону от величины коэффициента b дл заданного набора значений коэффициента с, вынесенных в шифр кривых при и . Путирными лини ми на фиг.З изображены зависимости относительной погрешности .e/ jj -1+NjU /DU(1) известного устройства прототипа дл аналогичных условий кодировани . Графики фиг«3 показывают, что предлагаемое устройство характеризуемс существенно меньшей динамической погрешностью, чем прототип Тах при и c 0j18% против ,78% дл прототипа . Если и ,, то с/ «0,022%, тогда как погрешность устройства-пртотипа в этих услови х; т.д.

сУ; 1,49% и

Claims

Формула изобретени 35

Преобразователь напр жение - код, содержащий счетчик импульсов и последовательно соединенные блок управлени , генератор пилообразного напр жени ,, сравнивающее устройство,, .КЗ-триггер и ключ второй вход которого подключен к генератору опорной частоты, второй вход сравнивающего устройства вл етс входной шиной , отличающийс тем, что,, с целью уменьшени динамической погрешности преобразовател , в него введены первый, второй и третий элементы И, первыйJ,- второй, третий и четвертый элементы ИЛИ, три реверсивных счетчика импульсов и блок передачи кода, вход записи которого сое5

O

5

0

5

0

5

5

0

динен с ВЫХОДОМ четвертого элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к вькоду счетчика импульсов, входь: установки которого подключены соответственно к выходам блока передачи кода, информационные входы которого соединены соответственно с информационными выходами второго реверсивного счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, первый и второй входы которого соответственно соединены с выходами первого реверсивного счетчика импульсов и первого элемента И, счетный вход первого реверсивного счетчика импульсов объединен со счетным входом счетчика импульсов и подключен к выходу второго элемента И, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с вьссодом генератора опорной частоты, вторым выходом блока управлени и выходом третьего реверсивного счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом счетчика импульсов и выходом ключа, который подключен.к первому 0 входу первого элемента И, второй

вход которого объединен с первым входом третьего элемента ИЛИ и соединен с третьим выходом блока управлени , второй вход третьего элемента ИЛИ подключен к выходу третьего элемента И, первый и второй входы которого соединены соответственно со знаког вым выходом третьего реверсивного счетчика импульсов и вторьм выходом блока управлени , выход третьего элемента ИЛИ соединен с входами управлени реверсивных счетчиков импульсов , входы установки которых объединены с входом управлени блока управлени и вл ютс шиной Запуск, выходы второго и третьего реверсивных счетчиков импульсов вл ютс соответственно первой и второй выходными шинами, при, этом второй вход RS- триггера соединен с первым выходом блока управлени 5 а второй вход чет-- вертого элемента И.ПИ подключен к второму выходу блока управлени .

ii ft2 2T

JL1

4

45

фи52

/S/ .S,

10

Редактор Л.Пчелинска

Заказ 2435/55Тираж 901Подписное

ВНИИПИ 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

Составитель В.Солодова Техред Л.Олийнык

Корректор И.Муска