[go: up one dir, main page]

SU790283A1 - Code-to-pulse-width modulated voltage converter - Google Patents

Code-to-pulse-width modulated voltage converter Download PDF

Info

Publication number
SU790283A1
SU790283A1 SU782691592A SU2691592A SU790283A1 SU 790283 A1 SU790283 A1 SU 790283A1 SU 782691592 A SU782691592 A SU 782691592A SU 2691592 A SU2691592 A SU 2691592A SU 790283 A1 SU790283 A1 SU 790283A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
code
voltage
converter
trigger
filter
Prior art date
Application number
SU782691592A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Антонович Лотто
Дмитрий Андреевич Диденко
Геннадий Хоренович Михайлов
Original Assignee
Предприятие П/Я А-1490
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я А-1490 filed Critical Предприятие П/Я А-1490
Priority to SU782691592A priority Critical patent/SU790283A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU790283A1 publication Critical patent/SU790283A1/en

Links

Landscapes

  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Description

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для точного преобразования кода в постоянное напряжение, а также в качестве быстродействующего 5. масштабного преобразователя постоянного напряжения в прецизионных вольтметрах, калибраторах напряжения и аналого-цифровых вычислительных устройствах. 10The invention relates to electrical engineering and can be used to accurately convert the code into constant voltage, and also as a high-speed 5. scaled DC-voltage converter in precision voltmeters, voltage calibrators and analog-to-digital computing devices. 10

Преобразователи кода в напряжение на основе широтно-импульсной модуляции позволяют сравнительно просто реализовать высокую точность и поэтому нашли широкое применение в из- |5 мерительной технике.Code-to-voltage converters based on pulse-width modulation make it relatively easy to realize high accuracy and therefore have found widespread use in measurement technology.

Однако, их возможность и область применения ограничены низким быстродействием, обусловленным необходимостью усреднения непрерывной последо- 20 вательности широтно-моАудированных импульсов за много периодов повторения, необходимое количество которых растет при увеличении точности.However, their ability and scope are limited by their low speed, due to the need to average the continuous sequence of latitudinally-monitored pulses over many repetition periods, the required number of which increases with increasing accuracy.

Известен преобразователь кода 25 в постоянное напряжение с промежуточным преобразованием кода в длительность широтно-модулированных импульсов, содержащий регистр, генератор импульсов, счетчик^ схему совпадения 3Q •кодов, триггер и фильтр нижней частоты.Known converter code 25 to DC voltage with an intermediate conversion of the code into the width of the pulse-width modulated pulses, containing a register, pulse generator, counter ^ 3Q • codes matching scheme, trigger and low-pass filter.

Увеличение быстродействия такого преобразователя получают путем увеличения частоты и уменьшения амплитуды широтно-модулированных импульсов за счет многоканальности, реализуемой введением в схему декодирующей резистивной сетки и- группы переключателей с формирователями на η каналов, а также нескольких сдвиговых регистров или счетчиков с дешифраторами (Ϊ] .An increase in the speed of such a converter is obtained by increasing the frequency and decreasing the amplitude of the pulse-width modulated pulses due to multichannelism implemented by introducing into the circuit a decoding resistive grid and a group of switches with shapers on η channels, as well as several shift registers or counters with decoders (Ϊ].

Недостатком такого преобразователя является высокая сложность, которая практически пропорциональна количеству каналов (фаз), т.е. степени увеличения быстродействия.The disadvantage of such a converter is its high complexity, which is almost proportional to the number of channels (phases), i.e. degree of increase in speed.

Известен преобразователь код-напряжение с широтно-импульсной модуляцией , содержащий приемный регистр, генератор импульсов, соединенный со счетчиком, элемент совпадения, ВСфильтр, сигнальный вход которого через ключи подключен соответственно к общей шине и источнику опорного напряжения, и триггер, вход которого соединен, соответственно с выходом счетчика и элемента совпадения, подключенного соответствующими вхо дами к выходам приемного регистра и счетчика .A known code-voltage converter with pulse-width modulation, comprising a receiving register, a pulse generator connected to a counter, a coincidence element, a VS filter, the signal input of which is connected via keys to a common bus and a reference voltage source, and a trigger whose input is connected, respectively with the output of the counter and the coincidence element connected by the corresponding inputs to the outputs of the receiving register and counter.

На обычно заземленные конденсаторы RC-фильтра в известном преобразователе подается близкое по величине среднему значению дополнительное напряжение, формируемое быстродействующим цифроаналоговым преобразовате лем. Благодаря эуому при скачкообразном изменении преобразуемого ко« да, конденсаторы фильтра перезаряжаются на сравнительно малую величину, равную разности напряжения дополнительного цифроаналогового преобразователя и среднего значения выходного напряжения фильтра. Это увеличивает быстродействие преобразователя тем больше, чем выше точность и стабильность цифроаналогового преобразователя быстродействие которого должно быть при’ этом выше быстродействия преобразователя [2 ] .The usually grounded RC filter capacitors in the known converter are supplied with an additional voltage close to the average value generated by a high-speed digital-to-analog converter. Due to euoma, when the change in the transformed frequency is abrupt, the filter capacitors are recharged by a relatively small amount equal to the voltage difference between the additional digital-to-analog converter and the average value of the filter output voltage. This increases the speed of the converter the more, the higher the accuracy and stability of the digital-to-analog converter, the speed of which should be ’higher than the speed of the converter [2].

Однако .цифроаналоговый преобразователь с такими высокими метрологическими характеристиками (высокая точность, стабильность, разрешающаяспособность и быстродействие) пред'ставляет собой сложное устройство,ко'личество разрядов которого равно или больше количества разрядов собственно преобразователя код-напряжение.However, a digital-to-analog converter with such high metrological characteristics (high accuracy, stability, resolution and speed) is a complex device, the number of discharges of which is equal to or greater than the number of bits of the code-voltage converter itself.

Более того, быстродействие такого преобразователя ограничено даже при использовании точного цифроанало-ι гового преобразователя, поскольку при уменьшении напряжения на конденсаторах фильтра уменьшается крутизна экспоненты и следовательно увеличивается время переходного процесса. Так^ например, время установления напряжения на конденсаторе с точностью 1,0% равно 7Ϊ , -а с точностью 0,0 001%- -- 14X , rfle'K=RC. Отсюда следует, что повышение точности цифроаналогового преобразователя на три порядка (0,1% - 0,0001%) увеличивает быстродействие всего в два раза.Moreover, the performance of such a converter is limited even when using an accurate digital-to-analog converter, since when the voltage across the filter capacitors is reduced, the slope of the exponent decreases and, consequently, the time of the transition process increases. So ^ for example, the time to establish the voltage on the capacitor with an accuracy of 1.0% is 7Ϊ, -a with an accuracy of 0.0 001% - - 14X, rfle'K = RC. It follows that increasing the accuracy of the digital-to-analog converter by three orders of magnitude (0.1% - 0.0001%) increases the performance by only a factor of two.

Другим фактором, ограничивающим быстродействие известного преобразователя, является наличие пульсаций напряжения на . конденсаторах фильтра,, величина которых значительно увели-. чивается по мере удаления конденсаг тора от выхода фильтра. Большой/ уровень переменной составляющей на конденсаторах вообще исключает возможность использования точного цифроаналогового преобразователя для повышения быстродействия.Another factor limiting the speed of the known converter is the presence of voltage ripples on. filter capacitors, the value of which is significantly increased. occurs as the condenser moves away from the filter output. The large / level of the variable component on the capacitors generally eliminates the possibility of using an accurate digital-to-analog converter to improve performance.

Кроме того,эффективность известного преобразователя увеличивается при уменьшении постоянной времени фильтр раТ =й?с.Однако это увеличивает пульсации й уменьшает (при уменьшении R)· точность из-за влияния конечного сопротивления переключателя в замкнутом состоянии.In addition, the efficiency of the known converter increases with decreasing filter time constant paT =? S. However, this increases the ripple уменьшает decreases (with decreasing R) · accuracy due to the influence of the final resistance of the switch in the closed state.

Цель изобретения - повышение быстродействия преобразователя коднапряжения.The purpose of the invention is to increase the speed of the code voltage converter.

Поставленная цель достигатеся тем, что в преобразователь код-напряжение содержащий приемный регистр, генератор импульсов, выход которого соединен со входом счетчика, элемент совпадения, RC-фильтр, сигнальный вход которого через первый и второй ключи подключен соответственно к общей шине и источнику опорного напряжения( и первый триггер,входы которого со-] единены соответственно с выходами ' счетчика и элемента совпадения, к соответствующим входам которого- подключены выходы разрядов приемного регистра и счетчика, введены блок формирования модуля и знака приращений кода, цифровой компаратор, два элемента И, биполярный источник тока, дополнительные ключи и второй триггер·, первый, вход которого соединен с установочными входами счетчика и приемного регистра и с шиной пуска, при этом входы цифрового компаратора соединены соответственно с кодовыми выходамисчетчика и блока формирования приращений кода, а выход - со вторым входом второго триггера и установочным входом блока формирования приращений кода, кодовые входы которого соединены с кодовыми входами и и выходами приемного регистра соответственно, а знаковый выход - с входом биполярного источника тока, подключенного выходом к конденсаторам RCфильтра через дополнительные ключи, управляющие входы которых соединены с выходом второго триггера и первым входом каждого элемента И, вторые входы которых подключены к соответствующим выходам первого триггера, а их выходы - к управляющим входам первого и второго ключей соответственно.This goal is achieved by the fact that the code-voltage converter contains a receiving register, a pulse generator, the output of which is connected to the counter input, a coincidence element, an RC filter, the signal input of which is connected through the first and second keys to the common bus and the voltage reference source ( and the first trigger, the inputs of which are connected respectively with the outputs of the counter and the coincidence element, to the corresponding inputs of which the outputs of the bits of the receiving register and counter are connected, the unit of formation a module and a sign of code increments, a digital comparator, two AND elements, a bipolar current source, additional keys and a second trigger ·, the first one, whose input is connected to the counter and receiver register setup inputs and to the start bus, while the digital comparator inputs are connected respectively to the code outputs of the counter and the code incrementing unit, and the output is with the second input of the second trigger and the installation input of the code incrementing unit, the code inputs of which are connected to the code inputs and the receiver outputs of the register, respectively, and the sign output is connected to the input of the bipolar current source connected to the RC filter capacitors through additional keys, the control inputs of which are connected to the output of the second trigger and the first input of each AND element, the second inputs of which are connected to the corresponding outputs of the first trigger, and their outputs - to the control inputs of the first and second keys, respectively.

Структурная электрическая схема преобразователя поясняется чертежом.The structural electrical circuit of the Converter is illustrated in the drawing.

Преобразователь код-напряжение содержит приемный регистр 1, на который' поступает преобразуемый код, элемент совпадения 2, счетчик 3, соединенный с генератором импульсов 4, первый и второй триггеры 5 и 6, блок формирования приращений кода 7, цифровой компаратор 8, два логических элемента И 9 и 10, биполярный источник тока 11, ключи 12, многозвенный RC-фильтр 13, периодически подключаемый противофазно управляемыми ключами 14 и -15 к источнику опорного напряжения 16 и общей шине 17 преобразователя .соответственно и конденсаторы 18.The code-voltage converter contains a receiving register 1, to which the converted code, a coincidence element 2, a counter 3 connected to a pulse generator 4, the first and second triggers 5 and 6, an incrementing unit for code 7, a digital comparator 8, two logic elements And 9 and 10, a bipolar current source 11, switches 12, a multi-link RC filter 13, periodically connected with out-of-phase controlled switches 14 and -15 to the voltage reference 16 and the converter common bus 17. Condensers 18, respectively.

Блок формирования приращений кода 7 определяет модуль и знак текущего приращения преобразуемого кода tΔ = - N , а биполярный источник тока 11 обеспечивает форсированный линейный заряд (при увеличении кода) или разряд (при уменьшении кода/ в течение времени to, , пропорционального величине (модулю) текущего приращения преобразуемого кода АЫ/The unit for generating increments of code 7 determines the module and the sign of the current increment of the converted code tΔ = - N, and the bipolar current source 11 provides a forced linear charge (with increasing code) or discharge (with decreasing code / during time to, proportional to the value (to the module) the current increment of the converted code АY /

Преобразователь работает· следующим образом.The converter operates as follows.

Цифровой код числа Νί , хранимого 5 в приемном регистре 1, сравнивается в элементе совпадения кодов 2 с изменяющимся от 0 до Nmax кодом счетчика 3, на вход которого непрерывно поступают импульсы от генератора импульсов 4. При каждом переходе счетчика 3 через нулевое состояние на его выходе появляется сигнал, устанавливающий триггер 5 в определенное, например, единичное состоя- '5 ние. В моменты совпадения кодов чисел, регистра 1 и счетчика 3 элемент совпадения 2 вырабатывает сигналы, возвращающие триггер 5 в исходное нуле- . вое состояние. Благодаря этому на 20 выходах триггера 5 формируется непрерывная последовательность широтно-модулированных противофазных импульсов, · длительность которых пропорциональна величине преобразуемого кода N; , а 25 период повторения То определяется емкостью счетчика 3.'The digital code of the number Νί stored 5 in the reception register 1 is compared in the coincidence element of codes 2 with the counter 3 code changing from 0 to N max , the input of which continuously receives pulses from the pulse generator 4. At each transition of counter 3 through the zero state, an output signal appears, setting the trigger 5 in a certain, for example, a single state '5. At the moments of coincidence of the codes of numbers, register 1 and counter 3, coincidence element 2 generates signals that return trigger 5 to the initial zero. its condition. Due to this, a continuous sequence of width-modulated antiphase pulses is formed at the 20 outputs of trigger 5, the duration of which is proportional to the value of the converted code N; , and the 25th repetition period T about is determined by the capacity of the counter 3. '

В статическом режиме, когда разность входного N'b+1 и выходного N; кодов приемного регистра Г равна нулю (aNi* =0),триггер б непрерывно удерживается в ’'единичном'' состоянии выходными сигналами ПУСК, периодически по.ступающими на его вход с тактовой чостотой работы преобразователя и совпадающими по времени с поступающими на его другой вход сигналами цифрового компаратора 8, длительность которых меньше длительности сигналов ПУСК. При этом выходным напряжением триггера 6 ключи 12 разомкнуты, элементы И 9 и 10 открыты и противофазные широтно-модулированные импульсы с выходов триггера 5 поступают на ключи 14 и 15, подключающие RC-фильтр 13 к источнику спорного напряжения 16 на время импульса tn и к общей шине - на время между импульсами t-T—th , В результате этого на вход RC-фильтра 13 поступает непрерывная последовательность широтно-модулированных импульсов^фиксированной ам-v плитуды Е, среднее значение которой > выделяемое RC-фильтром, 13, пропорционално величине преобразуемого кода ΝΪ.In static mode, when the difference between the input N ' b + 1 and the output N; of the codes of the receiving register Г is zero (aNi * = 0), trigger b is continuously held in the `` single '' state by the output signals of the START, periodically arriving at its input with a clock frequency of operation of the converter and coinciding in time with those arriving at its other input signals of the digital comparator 8, the duration of which is less than the duration of the START signals. In this case, with the output voltage of trigger 6, the keys 12 are open, the elements 9 and 10 are open, and the antiphase pulse-width modulated pulses from the outputs of the trigger 5 are supplied to the keys 14 and 15, connecting the RC filter 13 to the source of the disputed voltage 16 for the pulse time t n and to the common bus - for the time between pulses tT — t h . As a result, a continuous sequence of pulse-width modulated pulses ^ of a fixed am-v plateau E arrives at the RC filter 13 input, the average value of which> emitted by the RC filter, 13 is proportional to the value of the converted the code ΝΪ.

® .динамическом режиме, когда разность входного и выходного кодов приемного регистра 1 не равна нулю (АΝ; Ф 0 ) *, триггер б сигналом ПУСК устанавливается в единичное состояние, а в исходное нулевое состояние он 60 возвращается через время Ф АН сигналом цифрового компаратора 8 в момент совпадения кодов чисел блока формирования приращений кода 7 и счетчика® .dynamic mode, when the difference between the input and output codes of the receiving register 1 is not equal to zero (АΝ; Ф 0) *, the trigger with the START signal is set to a single state, and it returns to its initial zero state after a time Ф AN signal of the digital comparator 8 at the moment of coincidence of the codes of the numbers of the block for the formation of increments of code 7 and the counter

4. Одновременно сигналом цифрового 65 компаратора 8 производится стирание кода хранящегося в блоке формирования приращений кода 7,В результате этого при изменениях величина преобразуемого кода на выходе триггера 6 формируется импульс, длительность которого пропорциональна величине приращения кода & . При непрерывном изменении преобразуемого кода на выходе триггера б формируется непрерывная последовательность широтно модулированных импульсов, длительност! которых пропорциональна; величинам изменения преобразуемого кода A , а частота повторения совпадает с частотой повторения Г-г запускающих импульсов .4. At the same time, the digital code 65 of the comparator 8 erases the code stored in the incrementing unit of code 7, as a result of which, with changes in the value of the converted code, a pulse is generated at the output of trigger 6, the duration of which is proportional to the increment of the & code. With a continuous change of the converted code, a continuous sequence of pulse-width modulated pulses is formed at the output of trigger b, duration! which is proportional; values of the change of the converted code A, and the repetition frequency coincides with the repetition frequency T- g triggering pulses.

На время действия импульса триггера элементы И 9 и 10 закрываются , отключая RC-фильтр от источника опорного напряжения 16 и общей шины 17, а ключи 12 замыкаются, При этом биполярный источник тока 11, которого устанавливается поступающим со знаковогоFor the duration of the trigger pulse, the elements And 9 and 10 are closed, disconnecting the RC filter from the source of the reference voltage 16 and the common bus 17, and the keys 12 are closed, while the bipolar current source 11, which is set to come from the sign

ПОЛЯ pHость сигналом^ выхода (Зло к а формирования приращений кода 7, заряжает (разряжает) конденсаторы 18 фильтра 13 на величину , пропорциональную величине изменения кода, поскольку £, пропорциональноFIELDS pH value by the signal ^ of the output (Evil of a formation of code 7 increments, charges (discharges) the capacitors 18 of filter 13 by an amount proportional to the amount of code change, since £ is proportional to

В момент окончания импульса триггера б ключи 12 размыкаются, прекращая заряд (разряд) кондесаторов 18 фильтра 13, элементы И 9 и 10 разблокируются и широтно-модулированные импульсы триггера 5, длительность которых про-5 порциональна новому значению преобразуемого кода, после нормирования по амплитуде поступают на RC-фильтр, среднее значение напряжения которого' к этому времени уже совпадает со 40 средним значением напряжения этих импульсов .At the end of the trigger pulse b, the keys 12 open, stopping the charge (discharge) of the capacitors 18 of the filter 13, the elements And 9 and 10 are unlocked and the pulse-width modulated pulses of the trigger 5, the duration of which are proportional to the new value of the converted code, after normalization in amplitude arrive on an RC filter, the average voltage value of which by this time already coincides with the 40 average voltage value of these pulses.

Таким образом, предлагаемый преобразователь код-напряжение с-широтно-импульсной модуляцией позволяет 45 существенно увеличить скорость пре.образования при изменении кода за счет форсированного заряда (разряда) -конденсаторов RC-фильтра постоянным током в течение времени Uop.i/Jj , пропорционального приращению преобразуемого кода ΔΝ’υ, обуславливающему приращение среднего значения напряжения на конденсаторах фильтра. При этом степень повышения быстродействия определяет55 Ся величиной тока заряда конденсаторов фильтра.Thus, the proposed code-voltage converter with pulse-width-pulse modulation allows 45 to significantly increase the conversion rate when changing the code due to the forced charge (discharge) of the DC-filter capacitors with direct current for a time Uop.i / Jj proportional to the increment the converted code ΔΝ'υ, causing the increment of the average voltage across the filter capacitors. At the same time, the degree of increase in speed determines 55 C the magnitude of the charge current of the filter capacitors.

Claims (1)

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  точного преобразова ни  кода в посто нное напр жение, а также в качестве быстродействующего масштабного преобразовател  посто нного напр жени  в прецизионных вольт метрах, калибраторах напр жени  и ан лого-цифровых вычислительных устройствах . Преобразователи кода в напр жение на основе широтно-импульсной модул ции позвол ют сравнительно просто реализовать высокую точность и поэтому нашли широкое применение в измерительной технике. Однако, их возможность и область применени  ограничены низким быстродействием , обусловленным необходимостью усреднени  непрерывной последовательности широтно-модулированных импульсов за много периодов повторени , необходимое количество которых растет при увеличении точности. Известен преобразователь кода в посто нное напр жение с промежуто ным преобразованием кода в длительность широтно-модулированных импуль сов, содержащий регистр, генератор импульсов, счетчик схему совпадени кодов, триггер и фильтр нижней частоты . Увеличение быстродействи  такого преобразовател  получают путем увеличени  частоты и уменьшени  амплитуды широтно-модулированных импульсов за счет многоканальности, реализуемой введением в схему декодирующей резистивной сетки и- группы переключателей с формировател ми на п каналов, а также нескольких сдвигов .ых регистров или счетчиков с дешифраторами 11 . Недостатком такого преобразовател   вл етс  высока  сложность, котора  практически, пропорциональна количеству каналов (фаз), т.е. степени увеличени  быстродействи . Известен преобразователь код-напр жение с широтно-импульсной модул гией , содержащий приемный регистр генератор импульсов, соединенный со счетчиком, элемент совпадени , ВСфильтр , сигнальный вход которого через ключи подключен соответственно к общей шине и источнику опорного напр жени , и триггер, вход которого соединен, соответственно с выходом счетчика и элемента совпадени , подключенного соответствующими эходами к выходам приемного регистра и счетчика . На обычно заземленные конденсаторы RC-фильтра в известном преобразователе подаётс  близкое по величине среднему значению дополнительное напр жение, формируемое быстродействующим цифроаналоговым преобразовате лем. Благодар  эуому при скачкообразном изменении преобразуемого ко« да, конденсаторы фильтра перезар жаютс  на сравнительно малую величину, равную разности напр жени  дополнительного цифроаналогового преобразовател  и среднего значени  выходного напр жени  фильтра. Это увеличивает быстродействие преобразовател  тем больше, чем выгие точность и стаби.ьность цифроаналогового преобразовате быстродействие которого должно быть при этом выше быстродействи  преобра зоватеп  2,. Однако .цифроаналоговый преобразователь с такими высокими метрологическими характеристиками (высока  точность, стабильность, разрешающа  способность и быстродействие) представл ет собой сложное устройство,ко личество разр дов которого равно или больше количества разр дов собстве 1н преобразовател  код-напр жение. Более того, быстродействие такого преобразовател  ограничено даже при использовании точного цифроанало-i гового преобразовател , поскольку пр уменьшении напр жени  на конденсаторах фильтра уменьшаетс  крутизна экспоненты и следовательно увеличива етс  врем  переходного процесса. Так например, врем  установлени  напр жени  на конденсаторе с точностью 1,0% равно 71 , .а с точностью 0,0001%- - 141 , , Отсюда следует, что повышение точности цифроаналогового преобразовател  на три пор дка (0,1% - 0,0001%) увеличивает быстродействие всего в два раза. Другим фактором, ограничивающим быстродействие известного преобра:зовател ,  вл етс  наличие пульсаций напр жени  на .конденсаторах фильтра величина которых значительно увеличиваетс  по мере удалени  конденсат тора от выхода фильтра. Большой уро вень переменной составл ющей на кон денсаторах вообще исключает возможность использовани  точного цифроаналогового преобразовател  дл  повышени  быстродействи „ Кроме того,эффективность известно го преобразовател  увеличиваетс  при уменьшении посто нной времени фильтраТ .Однако это увеличивает пуль сации и уменьшает (при уменьшении R точность из-за вли ни  конечного сопротивлени  переключател  в замкнутом состо нии. Цель изобретени  - повыи1ение быстродействи  преобразовател  коднапр жени  . Поставленна  цель достигатес  тем, что в преобразователь код-напр жение содержащий приемный регистр, генератор импульсов, выход которого соединен со входом счетчика, элемент совпадени , RC-фильтр, сигнальный вход которого через первый и второй ключи подключен соответственно кобщей шине и источнику опорного напр жени , и первый триггер,входы которого со- единены соответственно с выходами счетчика и элемента совпадени , к соответствующим входам которого- под1:лючены выходы разр дов приемного регистра и счетчика, введены блок формировани  модул  и знака приращений кода, цифровой компаратор, два элемента И, бипол рный источник тока, дополнительные ключи и второй триггер, первый, вход которого соединен с установочными входами счетчика и приемного регистра и с шиной пуска, при этом входы цифрового компаратора со .единены соответственно с кодовыми выходамисчетчика и блока формировани  приращений кода, а выход - со вторым входом второго триггера и установочным входом блока формировани  приращений кода, кодовые входы которого соединены с кoдoвы vIи входами и и выходами приемного регистра соответственно , а знаковый выход - с входом бипол рного источника тока, подключенного выходом к конденсаторам RCрильтра через дополнительные ключи, управл ющие входы которых соединены с выходом второго триггера и первым входом каждого элемента И, вторые входы которых подключены к соответствующим выходам первого триггера, а их выходы - к управл ющим входам первого и второго ключей соответственно. Структурна  электрическа  схема преобразовател  по сн етс  чертежом. Преобразователь код-напр жение содержит приемный регистр 1, на который поступает преобразуемый код, элемент совпадени  2, счетчик 3, соединенный с генератором импульсов 4, .первый и второй триггеры 5 и 6, блок формировани  приращений кода 7, цифровой компаратор 8, два логических элемента И 9 и 10, бипол рный источник тока 11, ключи 12, многозвенный RC-фильтр 13, периодически подключаемый противофазно управл емыми ключа-: ми 14 и 15 к источнику опорного напр жени  16 и общей шине 17 преобразовател  .соответственно и конденсаторы 18. Блок формировани  приращений кода 7 определ ет модуль и знак текущего приращени  преобразуемого кода tД N - N i.v. - N , а бипол рн(лй источник тока 11 обеспечивает форсированный линейный зар д (при увеличении кода) или разр д (при уменьшении кода). в течение времени ti, , пропорциональ ного величине (модулю) текутцего приращени  преобразуемого кода uWi. Преобразователь работает следующим образом.. Цифровой код числа HI , хранимого в приемном регистре 1, сравниваетс  в элементе совпадени  кодов 2 с измен ющимс  от О до , кодом счетчика 3, на вход которого непрерывно поступают импульсы от генератора импульсов 4. При каждом переходе счетчика 3 через нулевое состо ние на его выходе по вл етс  сигнал, устанавливаюидай триггер 5 в определен-ное , например, единичное состо ние . В моменты совпадени  кодов чисе регистра 1 и счетчика 3 элемент совпадени  2 вырабатывает сигналы, возвращающие триггер 5 в исходное нулевое состо ние. Благодар  этому на выходах триггера 5 формируетс  непре рывна  последовательность широтно-мо дулированных противофазных импульсов длительность которых пропорциональна величине преобразуемого кода N; , а период повторени  Тд определ етс  емкостью счетчика 3. В статическом режиме, когда разнос входного N|,+ и выходного Nl кодов приемного регистра 1 равна нулю (uNt 0),триггер б непрерывно удерживаетными сигналами ПУСК, периодически по . ступающими на его вход с тактовой чостотой работы преобразовател  и совпадающими по времени с поступающи ми на его другой вход сигналами цифрового компаратора 8, длительность которых меньше длительности сигналов ПУСК. При этом выходным напр жением триггера 6 ключи 12 разомкнуты, элементы И 9 и 10 открыты и противофазные широтно-модулированные импульсы с выходов триггера 5 поступают на ключи 14 и 15, подключающие RC-филь-т 13 к источнику спорного напр жени  16 на врем  импульса 1., и к общей шине - на врем  между импульсами t.-T-tj , В результате этого на вход RC-фильтра 13 поступает непрерывна  последовательность широтно-модудированных импульсов -фиксированной ам-iплитуды Е, среднее значение которой UcpУьь1К.С|з выдел емое НС-фильтром 13, пропорционално величине преобразуе ого кода Nl. g .динамическом режиме, когда разность входного и выходного кодов при емного регистра 1 не равна нулю ( ), триггер б сигналом ПУСК устанавливаетс  в единичное состо ни . а в исходное нулевое состо ние он возвращаетс  через врем  t iN сигналом цифрового компаратора 8 в момент совпадени : кодов чисел блока формировани  приращений кода 7 и счетчика 4. Одновременно сигналом цифрового компаратора 8 производитс  стирание кодадН;, хран щегос  в блоке формировани  приращений кода 7,В результате этого при изменени х величины преобразуемого кода на выходе триггера б формируетс  импульс, длительность которого пропорциональна величине приращени  кода N . При непрерывном изменении преобразуемого кода на выходе триггера б формируетс  непрерывна  последовательность широтномодулированных импульсов, длительност которых пропорциональнг; величинам изменени  преобразуемого кода iNj, , а частота повторени  совпадает с частотой повторени  Г-f запускающих импульсов . На врем  действи  импульса триггера элементы И 9 и 10 закрываютс  , отключа  RC-фильтР от источника опорного напр жени  16 и общей шины 17, а ключи 12 замь::са-.отс ,, этом бипол рный источник тока 11, пол рность которого устанавливаетс  сигналом поступающим со знакового выхо.ца блока формировани  приращений кода 7, зар жает (разр жает) конденсаторы 18 фильтра 13 на величину u,Ucp.,i3 г пропорциональную величине изменени  кода, поскольку i.-, пропорционально AN-, . В момент окончани  импульса триггера 6 ключи 12 размыкаютс , прекраща  зар д (разр д) кондесатороз 18 фильтра 13, элементы И 9 и 10 разблокируютс  и широтно-модулировамные импульсы триггера 5, длительность которых пропорциональна новому значению преобразуемого кода, после нормировани  по амплитуде поступают на RC-фильтр, среднее значение напр л ени  которого к этому времени уже совпадает со средним значением напр жени  этих импульсов . Таким образом, предлагаемый преобразователь код-напр жение с-широтно-импульсной модул цией позвол ет существенно увеличить скорость преобразовани  при изменении кода за счет форсированного зар да (разр да ) -конденсаторов RC-фильтра посто нным током в течение времени Uop.i/dT, / пропорционального приращению преобразуемого кода Л Nt,, обуславливающему приращение среднего значени  напр жени  uUcp.;, на конденсаторах фильтра. При этом степень повышени  быстродействи  определ етс  величиной тока зар да Л-j конденсаторов фильтра. Формула изобретени  Преобразователь код-напр жение с широтно-импульсной модул цией, содержащий приемный регистр, генератор импульсов . выход которого соединен со входом счетчика, элемент совпадеThe invention relates to electrical measuring technology and can be used for accurate conversion of a code to a constant voltage, and also as a fast-acting large-scale constant voltage converter in precision volt meters, voltage calibrators and analog-digital computing devices. Code-to-voltage transducers based on pulse-width modulation make it relatively easy to realize high accuracy and therefore have found wide application in measurement technology. However, their ability and application area is limited by low speed, due to the necessity of averaging a continuous sequence of pulse-width modulated pulses over many repetition periods, the required number of which increases with increasing accuracy. A code-to-voltage converter is known with an intermediate code conversion into a width of pulse-modulated pulses, comprising a register, a pulse generator, a code matching circuit counter, a trigger, and a low-pass filter. An increase in the speed of such a converter is obtained by increasing the frequency and decreasing the amplitude of the width-modulated pulses due to the multichannel implementation implemented by inserting into the circuit of the decoding resistive grid i-group of switches with formers on n channels, as well as several shifts of registers or counters with decoders 11. The disadvantage of such a converter is high complexity, which is practically proportional to the number of channels (phases), i.e. degree of increase in speed. A code-voltage converter with pulse-width modulation is known, containing a receiving register of a pulse generator connected to a counter, a matching element, a high-voltage filter whose signal input is connected via a switch to a common bus and a source of voltage, respectively, and a trigger whose input is connected corresponding to the output of the counter and the coincidence element connected by the corresponding outputs to the outputs of the receiving register and the counter. A normally grounded RC filter capacitor in a known transducer is supplied with an additional voltage close in value to the average, formed by a fast-acting digital-to-analog converter. Due to the euom, with a step change in the transformed coil, the filter capacitors are recharged by a relatively small value equal to the difference of the voltage of the additional digital-to-analog converter and the average value of the output voltage of the filter. This increases the speed of the converter, the higher the accuracy and stability of the digital-to-analog converter, the speed of which should be faster than the speed of converter 2 ,. However, a digital analog converter with such high metrological characteristics (high accuracy, stability, resolution, and speed) is a complex device, the number of bits of which is equal to or greater than the number of bits of a 1-volt code-voltage converter. Moreover, the speed of such a converter is limited even with the use of an accurate digital-to-analog converter, since as the voltage on the filter capacitors decreases, the exponential slope decreases and consequently the transient time increases. Thus, for example, the time for establishing a voltage on a capacitor with an accuracy of 1.0% is 71, .a with an accuracy of 0.0001% - - 141,. It follows that the accuracy of the digital-to-analog converter is increased by three orders of magnitude (0.1% - 0 , 0001%) increases the speed of all twice. Another factor limiting the speed of a known converter, the presence of voltage ripples on the filter capacitors, whose magnitude increases significantly as the capacitor moves away from the filter output. The high level of the variable component on the capacitors eliminates the possibility of using an accurate digital-to-analog converter to improve performance. In addition, the efficiency of the known converter increases as the filter time T decreases. However, this increases pulsation and decreases (as R decreases, the accuracy due to the effect of the final resistance of the switch in the closed state. The purpose of the invention is to improve the speed of the voltage converter. In this case, the code-voltage converter contains a receiving register, a pulse generator whose output is connected to the counter input, a coincidence element, an RC filter whose signal input is connected to the common bus and a reference voltage source through the first and second keys, respectively, and the first trigger, the inputs of which are connected respectively to the outputs of the counter and the coincidence element, to the corresponding inputs of which are below1: the outputs of the bits of the receiving register and the counter are switched on, the module forming unit and the character are entered Code computations, digital comparator, two elements And, a bipolar current source, additional keys and a second trigger, the first one, whose input is connected to the installation inputs of the counter and the receiving register and the start bus, while the inputs of the digital comparator are connected respectively to the code outputs of the counter and the unit for forming code increments, and the output with the second input of the second trigger and the installation input of the unit for generating code increments, the code inputs of which are connected to the code VI and inputs and outputs of the receiving register respectively and the sign output with the input of a bipolar current source connected to the RC capacitor through additional switches, the control inputs of which are connected to the output of the second trigger and the first input of each element And, the second inputs of which are connected to the corresponding outputs of the first trigger, and the outputs are to the control inputs of the first and second keys, respectively. The converter circuitry is illustrated in FIG. The code-voltage converter contains a receive register 1, which receives the converted code, match element 2, a counter 3 connected to the pulse generator 4, the first and second triggers 5 and 6, the code incrementing unit 7, the digital comparator 8, two logical element 9 and 10, a bipolar current source 11, keys 12, a multilink RC filter 13, periodically connected antiphase controlled keys 14 and 15 to the source of the reference voltage 16 and the common bus 17 of the converter, respectively, and capacitors 18. Nature formation unit Code 7 defines the modulus and the sign of the current increment of the code to be converted, tD N - N i.v. - N, and bipol pH (current source 11 provides a forced linear charge (with an increase in the code) or discharge (with a decrease in the code). For a time ti, proportional to the magnitude (module) of the current increment of the converted uWi code. The converter works in the following way. The digital code of the HI number stored in the receiving register 1 is compared in the matching element of codes 2 with the changing from O code, counter code 3, to the input of which pulses are continuously received from the pulse generator 4. At each transition of counter 3 through zero state A signal appears at its output, setting the trigger 5 to a certain, for example, single state. At the moments of coincidence of the number codes of register 1 and counter 3, the coincidence element 2 generates signals that return trigger 5 to the initial zero state. at the outputs of trigger 5, a continuous sequence of latitude-modulated antiphase pulses is formed whose duration is proportional to the value of the code being converted N; and the repetition period TD is determined by the capacity of the counter 3. In static mode, when the input spacing N |, + and output Nl codes of the receiving register 1 is zero (uNt 0), the trigger b is continuously held by the START signals, periodically along. stepping on its input with a clock frequency of the converter and coinciding in time with the digital comparator 8 signals arriving at its other input, the duration of which is less than the duration of the START signals. In this case, the output voltage of the trigger 6, the keys 12 are open, the elements 9 and 10 are open and the antiphase width-modulated pulses from the outputs of the trigger 5 are fed to the keys 14 and 15 connecting the RC-filter 13 to the source of the disputed voltage 16 for the pulse time 1., and to the common bus - for the time between pulses t.-T-tj, As a result, a continuous sequence of pulse-modulated pulses of -fixed am-i-band E, the average value of which is UcpU1K.C | s allocated by the HC-filter 13, proportional to the conversion ue st Nl code. g. in the dynamic mode, when the difference between the input and output codes of the receiving register 1 is not equal to zero (), the trigger b is triggered by the START signal in one state. and it returns to the initial zero state through time t iN by the digital comparator 8 signal at the time of coincidence: the codes of the numbers of the code 7 incrementing unit and counter 4. At the same time, the digital code comparator 8 erases the codecode N; stored in the code incrementing unit 7, As a result, when the value of the code being converted is changed, a pulse is formed at the output of trigger b, the duration of which is proportional to the value of the code increment N. With a continuous change of the converted code, a continuous sequence of width-modulated pulses is formed at the output of trigger b, the duration of which is proportional to; the values of the change of the converted code iNj, and the repetition frequency coincides with the repetition frequency Gf of trigger pulses. For the duration of the trigger pulse, elements AND 9 and 10 are closed by disconnecting the RC filter from the voltage source 16 and the common bus 17, and the keys 12 are locked :: sa-ots, this bipolar current source 11, the polarity of which is set the signal coming from the sign output of the code 7 increment block, charges (discharges) the capacitors 18 of the filter 13 by u, Ucp., i3 g proportional to the amount of code change, because i.-, proportional to AN-,. At the moment of termination of the trigger pulse 6, the keys 12 are disconnected, stopping charge (discharge) of the condensator 18 of the filter 13, the elements 9 and 10 are unblocked and the width-modulated pulses of the trigger 5, the duration of which is proportional to the new value of the code being converted, after normalization in amplitude, arrive at The RC filter, the average value of the voltage of which by this time already coincides with the average value of the voltage of these pulses. Thus, the proposed code-voltage converter with pulse-width modulation can significantly increase the conversion speed when the code changes due to the forced charge (discharge) of the capacitors of the RC filter by direct current during the time Uop.i / dT , / proportional to the increment of the converted code L Nt ,, causing the increment of the average value of the voltage uUcp.; on the filter capacitors. In this case, the rate of increase in speed is determined by the magnitude of the charge current L – j of the filter capacitors. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A pulse-width modulated code-voltage converter comprising a reception register, a pulse generator. the output of which is connected to the input of the counter, the element coincides
SU782691592A 1978-12-05 1978-12-05 Code-to-pulse-width modulated voltage converter SU790283A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782691592A SU790283A1 (en) 1978-12-05 1978-12-05 Code-to-pulse-width modulated voltage converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782691592A SU790283A1 (en) 1978-12-05 1978-12-05 Code-to-pulse-width modulated voltage converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU790283A1 true SU790283A1 (en) 1980-12-23

Family

ID=20796471

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU782691592A SU790283A1 (en) 1978-12-05 1978-12-05 Code-to-pulse-width modulated voltage converter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU790283A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4764694A (en) Interpolating time-measurement apparatus
US5262780A (en) Analog to digital converter with conversion rate inverse to the integration period
GB2201057A (en) Multi-slope analogue to digital converters
SU790283A1 (en) Code-to-pulse-width modulated voltage converter
US5148171A (en) Multislope continuously integrating analog to digital converter
CA1288138C (en) Clock-controlled pulse width modulator
US4847620A (en) Clock-controlled voltage-to-frequency converter
US4001726A (en) High accuracy sweep oscillator system
RU2036559C1 (en) Joint-integration analog-to-digital converter
SU1056072A1 (en) Method of measuring phase shift between two sine signals
SU1307531A1 (en) Frequency multiplier
SU1114977A1 (en) Digital phase meter
SU1693713A1 (en) Digital phase discriminator
SU1582338A1 (en) Pulse sequence generator
SU1405116A1 (en) Method of integration a-d conversion
SU1511855A1 (en) Device for monitoring pulse sequence period
SU1406718A1 (en) Frequency-phase detector
SU1345220A1 (en) Device for determining statistical characteristics of random processes
SU656201A1 (en) Voltage-to-code converter
SU1543562A1 (en) Digital signal regenerator
SU1653145A1 (en) Delay device
SU1706019A1 (en) Generator of stepped saw-tooth voltage
SU1167592A1 (en) Device for controlling vibration installations
SU1725135A1 (en) Circuit of shift of strobes
SU1370714A1 (en) Frequency multiplier