SU790283A1 - Code-to-pulse-width modulated voltage converter - Google Patents
Code-to-pulse-width modulated voltage converter Download PDFInfo
- 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
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)
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) |
-
1978
- 1978-12-05 SU SU782691592A patent/SU790283A1/en active
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 |