Преобразователь напряжения в код

Преобразователь напряжения в код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и) 486471

Союз Соеетскитг

Социалистических

Республик

f !

»

%ь (61) Дополнительное к авт. свид-ву 428546 (22) Заявлено 20.04,73 (21) 1915668/26-21 с присоединением заявки ¹ (51) М. Кл. Н 03k 13 17

Государстеениый комитет (23) Приор итст

Совета Микис»ров СССР

Опубликовано 30.09.75. Бюллетень ¹ 36 (53) УДК 681.325(088.8) ло делам изобретений н открытий

Дата опубликования описания 02.02.76 (72) Авторы изобретения

В. Э. Балтрашевич и В. К, Шмидт (71) Заявитель

Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В, И. Ульянова (Ленина) (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В КОД

Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться для преобразования напряжения в код с постоянной относительной погрешностью; код при этом выдается в форме с плавающей запятой. Кроме того, предлагаемый преобразователь позволяет получить логарифмический код преобразуемого напряжения.

По основному авт. св. № 428546 известен преобразователь напряжения в код, использующий метод счета единичных приращений.

Недостатком такого преобразователя является избыточное количество уровней и тактов квантования. Так, количество тактов преобразования равно 2 — 1, если т — количество двоичных разрядов. Учитывая то, что в большинстве случаев закон распределения значений преобразуемых аналоговых величин — гиперболический, получают большую избыточность в количестве квантов и существенное завышение времени преобразования за счет неоптимального выбора шкалы преобразования.

Предлагаемое устройство отличается от известного тем, что с целью уменьшения времени преобразования, сокращения количества уровней квантования при обеспечении постоянной относительной погрешности, а также получения логарифмического кода преобразуемой величины в него введен сумматор мантиссы, а счетчик мантиссы выполнен в виде счетчика приращений мантиссы, выходы разрядов которого соединены с входом сумматора мантиссы, еще один вход которого подключен к выходу схемы управлс5 ния, а выход сумматора мантиссы соединен с цифровым входом преобразователя кода мантиссы в напряжение.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого преобразователя папряжсI0 ния в код; на фиг. 2 — таблица двоичных кодов, поясняющая работу преобразователя напряжения в код.

Преобразователь содержит схему 1, у которой один вход соединен с выходом прсобразо15 вателя кода порядка в напряжение 2, выполненного в виде сетки»х — Я/2, второй вход— с датчиком преобразуемого напряжения 3, а выход соединен со схемой управления 4, которая подключена к генератору импульсов 5.

2р Схема управления 4 соединена со счетчиком приращений мантиссы 6, со счетчиком порядка 7 и сумматором мантиссы 8, Выходы разрядных триггеров счетчика приращений мантиссы 6 соединены с входом сумматора мантиссы 8, выход которого подключен к цифровому входу преобразователя кода мантиссы в напряжение 9. Аналоговый вход преобразователя кода мантиссы в напряжение 9 соединен с источником опорного напряжения 10. Выходы разрядных триггеров счетчика порядка 7

48647j соединены с входом дешифратора 11, выход которого подключен к цифровому входу преобразователя порядка в напряжение 2, Выход счетчика приращений мантиссы 6 соединен с входом счетчика порядка 7 и сумматором мантиссы 8. Выход преобразователя кода мантиссы в напряжение 9 соединен с аналоговым входом преобразователя кода порядка в напряжение 2.

При построении схемы учитывался тот факт, что выходное сопротивление преобразователя кода мантиссы в напряжение 9 является величиной постоянной, а также то, что в преобразователе кода порядка в напряжение 2 происходит подкл1очение всегда одной из секций, т. е. входное сопротивление преобразователя 2 является TBIUKc величиной постоянной.

Рассмотрим принцип построения таблицы числовых эквиг»алептов (фиг. 2), прямо пропорциональных уровням квантования.

В шкалах с постоянной относительной погрешностью квантования 7 шаг квантования Й должен изменяться пропорционально текущему зна IeIIIIlo кода Л":

h-=- N.

При этом величина текущего значения кода

Л1 -- " » мин (1 + )» где Л „„„,— минимальное значение кода, и вели пина текущего шага квантования

: — л/ 7(1+»)

Предположим, что величина минимального шага квантования равна единице и оценим приращение Лi-го шага квантования по сравнениго с псрвым:

Л = — (1+ -:) — 1:=i;, так как

Лмин

Таким образом, цифровая схема должна обеспечить наращивание кода с переменным шагом

h ..==- 1+ /1.

При i= — величина шага h удвоится по

1 сравнению с первоначальной. Сумма — членов

1 арифметической прогрессии, образованной последовательностью шагов h

1,5 1

Если в качестве Ч,ии, взять

1,5 1

»»/мин—

»

1 7

1 то через — шагов эта величина также удво»

I ится.

При использовании двоичной системы это означает, что все коды сдвинуты на один разряд влево по сравнению с первоначальными.

При этом величина текущего значения кода определяется из выражения

1» », + f » 2» л»,"2»;

5 /

/=-- Π— —. »

»

Очевидно, что величина V . соответствует значению манти "cbl а величина коэффициента /z соответствует величине порядка при представлении чисел в форме с плавающей запятой.

Из преобразований, приведенных выше, вытекает алгоритм раба гы предлагаемого преобразователя.

Величина V. накапливается с шагом h, начиная от знг.ченпя Л,„-...-„ (фиг. 2), при выполнении равенства Л . =2Х„ни происходит увеличе-! нис /г па единицу, а значение Л".. приравнива7

20 ется величине Л „и-.,и и т. д.

При этом I a»ellel относительной погрешности находится в пределах у1мии./у1 „=1,06, 1 причем у мин= —, и, следовательно, мож1,5 1

25 7

»

Но считать, что данная шкала может характеризоваться постоянной относительной погрешностью.

В предлагаемом преобразователе величина

1+!у получается с помощью (1g> — +1) -раз»

» рядного счетчика приращений мантиссы, у которого старший разряд находится всегда в единичном состоянии, и поэтому триггер этого разряда может быть иск;почен, а выход разряда непосредственно соединен с источником питаниЯ. Накопление величины I/z пРоизводит1 ся с помощью (21g,— 1-2)-разрядного сумма40 1 тора мантиссы, а величина 2" получается с помощью сетки R — R/2 и дешифратора, обеспечивающего при каждом значении Й подключение только одной секции сетки и коэффициент передачи сетки 2"; дешифратор управляет((g2_#_nrai

В таблице (фиг. 2) показаны значения кодов для случая

50 1 1 ! i мин — » / маис — З. .(11,5

Предлагаемый преобразователь напряжения в код позволяет получить кроме линейного кода с постоянной относительной погрешностью еще логарифмический код входной величины, так как

/ /1 — /мин (I + ./) »/мин отсюда

60 — 2

/ 1п с

11 ч »н

Если рассматривать счетчик приращений мантиссы б и: счетчик порядка 7 как один общий счетчик, причем исключить старший, по486471 стоянко находящийся в единице, разряд счетчика приращений мантиссы, то получим на этом объединенном счетчике код i, пропорциональный логарифму входного сигнала.

Предлагаемый преобразователь напряжения в код работает следующим образом.

Перед началом работы на счетчике порядка

7 установлен код 00, на счетчике приращений мантиссы 6 — код 1000, а на сумматоре мантиссы 8 — код, соответствующий N„„,„„, 01011100 (фиг. 2). Код сумматора мантиссы подается на преобразователь кода мантиссы в напряжение 9, питающийся постоянным напряжением от источника 10.

В преобразователе 9 код преобразуется в образцовое напряжение, которое через преобразователь кода порядка в напряжение 2 подается на схему сравнения 1 и сравнивается с входным. Если преобразуемое напряжение больше образцового, то схема управления обеспечивает суммирование содержимого сумматора мантиссы 8 и счетчика приращений мантиссы 6, в результате на сумматоре мантиссы появляется код 01100100 (фиг. 2). После этого схема управления 4 обеспечивает подачу импульса от генератора импульсов 5 на счетчик приращений мантиссы 6, в результате чего на последнем появляется код 1001. Далее опять происходит сравнение новой величины образцового напряжения с преобразуемым, затем суммирование содержимого сумматора мантиссы и счетчика приращений мантиссы, в результате чего на сумматоре мантиссы появляется код 01101101 и т. д. до момента, когда на сумматоре мантиссы будет код 10101001, а на счетчике приращений мантиссы код 1111. При этом после суммирования на сумматоре мантиссы появляется код

10111000. Очередной импульс от генератора импульсов 5 вызывает импульс переполнения счетчика приращений мантиссы 6, который производит добавление единицы в счетчик порядка 7, сдвиг содержимого сумматора мантиссы вправо на один разряд и гашение счетчика приращений мантиссы 6, причем старший разряд этого счетчика остается в единичном состоянии.

Далее процесс повторяется аналогично, с той лишь разницей, что напряжение с преобразователя кода мантиссы в напряжение 9 передается через соседнюю секцию преобразователя кода порядка в напряжение, обеспечивая коэффициент передачи, отличающийся от предыдущего в два раза.

После того, как величина образцового напряжения превысит величину преобразуемого напряжения, схема управления 4 по сигналу со схемы сравнения 1 прекращает подачу импульсов на счетчик приращений мантиссы и запрещает суммирование содержимого сумматора мантиссы и счетчика приращений мантиссы. При этом на сумматоре мантиссы 8 за20 фиксирован код мантиссы, на счетчике порядка 7 — код порядка линейного числового эквивалента, а совместно на счетчиках приращений мантиссы (исключая старший разряд) и порядка зафиксирован логарифмический код

25 преобразуемого напряжения.

Предмет изобретения

Преобразователь напряжения в код по авт.

30 св. М 428546, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени преобразования, сокращения количества уровней квантования при обеспечении постоянной относительной погрешности, а также получения логарифмиче35 ского кода преобразуемой величины, в него введен сумматор мантиссы, а счетчик мсIHT11i сы выполнен в виде счетчика приращений мантиссы, выходы разрядов которого соединены с входом сумматора мантиссы, еще один вход

40 которого подключен к выходу схемы управления, а выход сумматора мантн"ch! соединен с цифровым входом преобразователя кода мантиссы в напряжение.

486471 сса уми чЕСки и

Риг f

Состап; zeaa A. К знеиоа

Тскрсд Т. йироиоаа Корректор Л. Денискина

Редактор Е, Kapayëoaa

ТипОП a(j a" к" Ca, acaa ?

Заказ 3342, 20 Изд. М 1855 Тираж 902 Поди испое

ЦНИИПИ Государе пенного к.и!тета С апета Министров СССР по делам изобрегений и открытий

113035, 51оскьа, !b,-35, Рг пс. :ая наб, л. 4!5