Адаптивный аналого-цифровой преобразователь

Адаптивный аналого-цифровой преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к аналого-цифровым преобразователям и может быть использовано в измерительной технике, в системах автоматизированного контроля параметров изделий электронной техники, а также в системах управления технологическими процессами. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и расширение функциональных возможностей за счет обеспечения преобразования сигналов разной полярности. Это достигается тем, что в преобразователь , содержащий задающий генератор , цифроаналоговый преобразователь , реверсивный счетчик, компаратор , блок управления, управляемый генератор пилообразного напряжения, регистр введены сумматор, одновибратор, два счетчика, элемент ИЛИ и инвертор, при этом блок управления выполнен на триггерах, делителе частоты ,счетчике и четырех элементах И, , а управляемый генератор - на т ркгге ре, формирователе двухполярного напряжения и интеграторе, 2 з.п. , 3 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„ I 226666

<511 4 ?? 03 ?? 1>

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3800451/24-24 (22) 15.10.84 (46) 23.04.86. Бюл. 15 (72) Г.С.Власов, А.И.Диянов и В.Г.Сараев (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 942257, кл. Н 03 К 13/02, 1982.

Преобразователи информации в аналоro-цифровых вычислительных устройствах и системах./Под ред. Г.М.Петрова.М.: Машиностроение, 1973, с. 206. (54) АДАПТИВНЫЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к аналого-цифровым преобразователям и может быть использовано в измерительной технике, в системах автоматизированного контроля параметров изде.лий электронной техники, а также в системах управления технологическими процессами. Цель изобретения— повышение помехоустойчивости и расширение функциональных воэможностей за счет обеспечения преобразования сигналов разной полярности. Это достигается тем, что в преобразователь, содержащий задающий генератор, цифроаналоговый преобразователь, реверсивный счетчик, компаратор, блок управления, управляемый генератор пилообразного напряжения, регистр введены сумматор, одновибУ ратор, два счетчика, элемент ИЛИ и инвертор, при этом блок управления выполнен на триггерах, делителе час. тоты,счетчике и четырех элементах И, а управляемый генератор - на тригге ре, формирователе двухполярного напряжения и интеграторе. 2 s,ï. ф-лы, 3 ил.

I 12

Изобретение относится к аналогоцифровым преобразователям и может быть использовано в измерительной технике, в системах автоматизированного контроля параметров изделий электронной техники, а также в системах управления технологическими процессами.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости и расширение функциональных возможностей за счет обеспечения преобразования сигналов разной полярности.

На фиг.l приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 и 3— эпюры напряжений и временные диаграммы на выходах соответствующих элементов устройства. (Преобразователь содержит задающий генератор 1, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 2, реверсивный счетчик 3, компаратор 4, входную шину 5, регистр 6, выходные шины 7, шину

"Пуск" 8, сумматор 9, блок 10 управления, управляемый генера.тор 11 пилообразного напряжения, инвертор

12, одновибратор 13, элемент ИЛИ 14, счетчики 15 и 16.

Блок 10 управления выполнен на триггерах 17 и 18, делителе 19 частоты, счетчике 20, элементах И 21-24

Управляемый генератор ll выполнен на триггере 25, формирователе 26 двухполярного напряжения, интеграторе 27.

На фиг.2 представлены эпюры напряжений: a — на выходе делителя 19, ц — на выходе триггера 25, 6 — на выходе триггера 17, — — на входной шине 5 и на выходе сумматора 9 соответственно, Š— на выходе элемента

ИЛИ 14, ж — на прямом выходе триггера 18, p — на выходе одновибратора 13, ц — на выходе элементов И 24 и 23.

На фиг.3 представлены эпюры напряжений: q — на выходной шине 5, на выходе сумматора 9 (штриховая линия) и на выходе ЦАП 2 с момента начала преобразования, о — на входной клемме 5 и на выходе сумматора 9 при воздействии на входную цель импульсной помехи длительностью Ь t.

Адаптивный аналого-цифровой преобразователь работает следующим обPGSOM °

С начала работы на шину "Пуск" 8 поступает сигнал, устанавливающий старший разряд реверсивного счетчика

26666 2

3 в единичное состояние, а остальные разряды — в нулевое. Если предположить, что ЦАП 2 содержит и разрядов, кроме знакового, то реверсивный счет. чик 3 должен содержать {и+1) разряд. с;

После установки реверсивного счетчика 3 в начальное состояние на его выходах, начиная со старшего разряда,.будет комбинация 1000...0. Сигнал задающего генератора 1 частоты проходит через делитель 12 и гоступает на триггеры 25 и 17, работающие по переднему заднему фронтам импульсов с выходов делителя 19 (фиг..2). Сигналы с выхода триггера 25, преобразуясь в двухполярные формирователем 26, поступают на вход интегратора 27, на выходе которого образуется пилообразный сигнал, который в начальный момент преобразония суммируется сумматором 9 с нулевым сигналом на выходе ЦАП 2 и по-: ступает на инвертирующий вход компаратора 4 напряжения.

Сигнал на выходе элемента 21 описывается функцией

Ez = (Гг) л (К) Л (й ) (1) а сигнал на выходе элемента 22 описы30 вается функцией

Е,=(Т, л(к1л(), (z) где знак Л определяет операцйю коньюнкции, а символы Т и К определяют прямое состояние триггера 17 и комЗ5 паратора 4 (черта над символом указывает инверсное состояние элемента)

f — сигнал на выходе задающего генератора 1.

Ъ

Согласно эпюре напряжений на вхо4О дах компаратора 4 (фиг.2) и формуле (2) на выходе элемента 22 появляются сигналы с частотой f задающего генератора 1 от момента появления логической "1 на прямом выходе триг45 гера 17 до момента срабатывания компаратора 4 (t,), а также от момента отпускания компаратора 4 (t<) po переключения триггера 17, т.е. указанные элементы 21 и 22 закрыты в интервалах t, -, t -t> (фиг.2), а число импульсов, йрошедших через элементы 20 и 22, обратно пропорционально смещению напряжения л относительно выходного напряжения ЦАП 2, отработанного преобразователем в предыдущем интервале дискретизации..

Емкость счетчиков 15 и 16 выбрана такой, что сигнал переполнения— появляется на каком-либо из них,если сигнал частоты поступает на его вход в течение интервала Т„, который опиит ределяется сигналами с выходов элементов 26 и 17.

Предположим, что входное напряжение Х на клемме 5 отрицательно.

Тогда с приходом сигнала Пуск, который в (n+I)-разрядном реверсивном счетчике 3 выставляет код

1000...00, через время, равное 2Т„„т элемент 21 пропускает на свой выход количество импульсов равное Т„„ .f

7 На выходе счетчика 15 импульс переполнения появляется в случае, если на его счетный вход поступает количество импульсов m > Т,„ f Этот импульс переполнения возводит триггер 18 блока 10 в единичное состояtl ние, снимая тем самым сигнал Устаtl новка в нулевое состояние счетчика 20, импульс переполнения которого через время 2Тии снова возвращает триггер 18 в нулевое состояние, формируя по заднему фронту сигнал в регистр 6 считывания информации из реверсивного счетчика 3. Эпюрами е,рк, р (фиг.3) изображены сигналы, сформированные на выходе элементов ИЛИ 14, триггера 18, одновибратора 13. Образованный на выходе триггера. 18 (эпюраж ) интервал является промежутком времени, в течение которого пропускается информация с выхода зле энта 21. Таким образом, временный интервал оценки расхождения входной величины X от X снимаемой с выхода ЦАП 2, опережает интервал коррекции компенсирующей величины Х„ .

До тех пор, пока значение величины Х„+Х„ (штриховая линия, фиг.За) не пересекает согласно графика линию входного сигнала Х, в каждом следующем интервале 2Т„„, регистр 6 получает дополнительную информацию, Равную Тии, Е .

После того, как Х„+Х „ достигнет значения Х (точка t< фиг.За), коррекция компенсирующей величины Х будет равна величине (Ти„, — (t -t<)j" х Е (у е 1, где (у. е! — условная единица.

Принятая структура подключения регистра 6, инвертора 12, реверсивного счетчика 3 и цепей установки начального состояния позволяет находить знак входного сигнала без до1226666 полнительных компараторов знака входного сигнала. Так, смена начального кода 1000...00 на выходе реверсивного счетчика 3 на дополнительныи код 0111!111, что происходит при вычитании первого же импульса из первоначального кода счетчика, приводит к смене зиака сигнала Х, снимаемого с выхода ЦАП 2.

IO Амплитуда пилообразного сигнала, 0 снимаемого с выхода генератора 1 пилообразного напряжения Х„, должна быть

Um? T„„, f (у е)

t5

После попадания X в зону размаха модулированного сигнала X„+X„ коррекция компенсирующего напряжения Х„ производится не каждый следующий ин2р тервал 2Т„„, а более медленно, порциями где (»-е — 1) — интервал времени, ана25 логичный интервалу (t t ).

При этом сигнал переполнения счетчиков 15 и 16 может появиться в произвольный момент t» (эпюра д фиг.2), а коррекция компенсирующего напряжения — на величину, пропорциональную функционалам FI(F2) 1,2j, являющуюся как бы усредненным значением отклонения X от средней линии, проведенной на уровне Х„ (фиг.За).

Если входная функция X проходит какое-то время точно на уровне Х», т.е. входное значение постоянно и равно компенсирующему, то в этом промежут4р ке времени коррекции компенсирующей величины нет,на входы реверсивного счетчика 3 не поступают счетные импульсы, не меняется выходной код на выходе 7 АЦП.

45 При флуктуации Х за интервал

2Т„„ около уровня Х„ коррекция компенсирующей величины Х„ происходит на усредненную. величину отклонения Х от значения Х„.

5Р На фиг.Зб изображены эпюры напряжений на входах компаратора 4: X — на неинвертирующем входе, (Х„+Х„) на инвертирующем.

А1 и А2-ординаты пересечения функ55 ций Х и (Х„+Х„). Считая,что Х„ — нулевой уровень (Х„=О), находим среднее отклонение X от Х» за период

Тиит. Если Х вЂ” величина монотонная, 26666 d

Формула изобретения

2 — — +

1 Ther

Um

-с 2 + U

Т„„, (3) А

А

2 (4) то можно считать, что среднее отклонение Х ot Х„ за период Т„„ равно

Al + А2

Выразим ординаты AI и А2 через уравнения прямых, прошедших через эти точки (фиг.3) Согласно графику (фиг.3) (- МЫ + ) °

У

Т и цт е = (— --- — е) 2 2

Затем, суммируя выражения (3) и (4) и подставляя в них (5), получим

А +А = — — -- (t + t ). (6) 2U

{ 2 Т 4

{{нт

Откуда среднее значение разности

Х вЂ” Х „равно

А i+А U — — (t + t ) (7)

Инт

Из анализа формул (I ) и (2) видно, что корректирующая информация в

АЦП, поступающая на вход реверсивного счетчика 3 в виде импульсов за интервал коррекции 2Т определяется как (t> +t4 ) гс (y ej rpe t> интервалы времени (фиг.3б), что

4 то же, что и (f -(t„-t.„-1)) f (у. е) (фиг. За) .

Величины (7) и (t +t4 ) f{-„jy е1 различаются только постоянными коэффициентами, т.е. корректирующая информация пропорциональна среднему значению Х-Х{, за период Т„„т согласно формуле (7).

В случае, когда на высокоомных входных цепях АЦП появляется сигнал импульсной помехи (импульсная помеха накладывается на входной сигнал X)-, то к количеству (фиг.3б) корректирующих импульсов, равному (3+4), добавится at +f импульсов, представляющих собой ошибку коррекции.

Однако предлагаемый преобразователь не теряет своей работоспособности при at cc Т„„„ т.е. ошибка незначительна в отличие, например, от известного устройства.

1. Адаптивный аналого-цифровой преобразователь, содержащий задающий генератор, выход которого соединен с первым входом блока управления, вто рой и третий входы которого соединены с выходами компаратора, первый выход соединен с входом управляемого генератора пилообразного напряжения, второй выход — с первым входом реверсивного счетчика, первые выходы которого соединены с первыми входами регистра, первые выходы которого соединены с первыми входами цифроаналогового преобразователя, первый вход компаратора является входной шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и расширения функциональных воэможностей за счет обеспечения преобразования сигналов разной полярности, в него введены сумматор, одновибратор, два счетчика, элемент

ИЛИ и инвертор, вход которого соединен с вторым выходом реверсивного счетчика, а выход соединен с вторым входом регистра, второй выход которого соединен с вторым входом цифроаналогового преобразователя и является первой выходной шиной, а первые выходы регистра являются вторыми выходными шинами, причем второй и третий входы реверсивного счетчика объединены и являются шиной

"Пуск", четвертый вход реверсивного счетчика соединен с третьим выходом блока управления, четвертый выход которого соединен с первым входом первого счетчика, второй вход которого объединен с третьим входом регистра, первым входом второго счетчика -и соединен с выходом одновибратора, второй вход второго счетчика соединен с пятым выходом блока управления, а выход — с первым входом элемента ИЛИ, второй. вход которого соединен с выходом первого счетчика, а выход — с четвертым входом блока управления, шестой выход которого соединен с входом одно«ибратора, при этом второй вход компаратора соединен с выходом сумматора, первый вход которого соединен с выходом цифроаналогового преоб. разователя, а второй вход — с выходом управляемого генератора пилообразного напряжения.

1226666

2. Преобразователь по и. I, o т— л и ч а ю шийся тем, чта блок управления выполнен на двух триггерах, делителе частоты, счетчике и четырех элементах И, первый вход пер ваго элемента И является первым входам блока управления и объединен с первыми входами второго элемента И, счетчика и входом делителя частоты, второй вход первого элемента И является вторым входом блока управления, третий вход первого элемента И соединен с. первым выходом первого триггера, второй выход которого соединен с вторым входам второго элемента И, третий вход которого является третьим входом блока управления, а выход соединен с первым входом третьего элемента И и является четвертым выходом блока управления, второй вход третьего элемента И объединен с первым входом четвертого элемента И, соединен с первым выходом второго триггера и явля- . ется шестым выходом блока управления, второй вход четвертого элемента И соединен с выходом первого элемента И и является пятым выходом блока управлении, второй н третий выходы которого являются соответственно выходами четвертого и третьего элементов И, второй выход второго триггера соединен с вторым входом счетчика, выход которого соединены с первым

10 входом второго триггера, второй вход которого является четвертым входом блока управления, первый выход которого является выходом делителя частоты и соединен с входом первого

t5 триггера.

3. Преобразователь по и. I о т— л и ч а ю шийся тем, что управляемый генератор нилообраэного на-пряжения выполнен на госледовательио

20 соединенных триггере, формирователе двухполярного напряжения и интеграторе, вход триггера является входом управляемого генератора пилообразного напряжения, выход которого является выходом интегратора.

1226666

Составитель А.Титов

Техред В.Кадар

Корректор М. Самборская

Редактор А.Сабо

Заказ 2147/59 Тираж 816

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4