Устройство аналого-цифрового преобразования

Устройство аналого-цифрового преобразования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

,тно-т

0 п И С А НИ. Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

"" 477539 (61) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 04.09,72 (21) 1824530/26-9 с присоеди заявки №вЂ” (32) Приоритет—

Опубликовано 15.07.75. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 24.03.77 (51) M. Кл. Н 03k 13/17

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР

fIo делам изобретений и открытий (53) УДК 681.325(088.8) (72) Авторы изобретения

Г. Г. Живилов, Л. В. Сапунова и Н. В. Хованская (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО

ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

Изобретение относится к цифровой измерительной технике.

Известен преобразователь напряжения в цифровой код, осуществляющий автоматическое квантование измеряемого напряжения

U во времени (с одновременным квантованием по амплитуде) таким образом, что погрешность воспроизведения функции измеряемого напряжения пе превышает заданной погрешности AU с определенной вероятностью.

Однако известный преобразователь имеет достаточно сложное схемное решение, практическая реализация которого связана со значительными трудностями, причем требует использования аналого-цифрового преобразователя (ALIBI) поразрядного уравновешивания, а применение любого другого типа АЦП еще больше усложняет устройство.

Предлагаемое устройство может работать с АЦП любого типа, выполнять кроме адаптивного квантования еще и измерение экстремальных значений входного сигнала и имеет менее сложное техническое решение.

B целях упрощения и расширения функциональных возможностей в предлагаемое устройство введены блок двухполупериодного выпрямления с разделительным конденсатором, операционный блок и управляемый генератор. Причем входной сигнал через раздели2 тельный конденсатор, блок двухполупериодного выпрямления, операционный блок, второй вход которого через накопитель интервала подключен к одному из выходов устройства определения изменения знака приращения, управляемый генератор, четвертую и вторую схемы И подсоединен к управляющему входу АЦП.

На чергеже показана блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит АЦП 1 и нуль-орган

2, один из входов которого соединен с входным сигналом, а другой — с выходом аналогового запоминающего устройства 3. Входы последнего подключены к входному сигналу и выходу устройства 4 определения изменения знака приращения. На вход устройства 4 поступают импульсы от тактового генератора 5, а второй и третий выходы устройства 4 соева динены соответственно с нуль-органом и накопителем интервала 6 и схемой И 7, сигнал с которой через схему И 8 запускает АЦП.

Запуск АЦП может осуществляться также через схемы И 9 и 10.

25 Одновременно входной сигнал поступает па блок двухполупериодного детектирования

11 через разделительный конденсатор 12 и далее на операционный блок 13, второй вход которого связан с выходом накопителя интер зо вала 6, а выход — с управляемым-генерато.

477539

3 ром 14. Сигнал с генератора 14 управляет запуском АЦП через схему И 10.

Устройство работает следующим образом.

На вход АЦП 1 подается измеряемый сигнал U„, который одновременно поступает на входы аналогового запоминающего устройства 3, нуль-органа 2 и через разделительный конденсатор 12 на вход блока двухполупериодного детектирования 11. Для осуществления адаптивного по скорости квантования измеряемого сигнала в зависимости от его текущих частоты и амплитуды в соответствии с формулой где У вЂ” число измерений;

co,(t) =2zrf, — конечная частота среза спектральной плотности измеряемого сигнала; А„„,(t) f — максимальное значение модуля функции на рассматриваемом интервале; е, — погрешность аппроксимации, на один из входов смены 10 подается управляющий сигнал Х, а на другой — сигнал, сформированный генератором 14, построенным, например, на основе управляемого мультивибратора. Сигнал со схемы 10 через схему

8 запускает АЦП. При этом текущую частоту среза измеряемого узкополосного сигнала можно оценить по величине периода между соседними экстремумами и в соответствии с этим автоматически перестроить число преобразований на следующем интервале между экстремальными точками. Одновременно определяется изменение амплитуды входного сигнала за время предыдущего интервала между экстремумами и, таким образом, формируется сигнал, определяющий изменение скорости измерения входного сигнала в зависимости от его текущей спектральной плотности и заданной допустимой погрешности аппроксимации.

После включения устройства начинает работать тактовый генератор 5, который определяет скорость работы устройства 4 определения изменения знака приращения, аналогового дополняющего устройства 3, нуль-органа 2 и накопителя интервала 6.

Частота тактового генератора выбирается максимально возможной и определяется быстродействием аналоговых измерительных схем. Это необходимо для более точного по времени и, следовательно, по амплитуде нахождения экстремума, которое осуществляется узлами 2, 3, 4 и 5. Накопитель интервалов

6 выполняет функцию преобразования текущего интервала между соседними экстремумами в пропорциональное напряжение, которое подается на один из входов операционного блока 13 для принятия решения об изменении частоты управляемого генератора 14. Поиск экстремальных значений входного сигнала

4 осуществляется устройством 4 определения изменения знака приращения. На первом такте аналоговым запоминающим устройством 3 фиксируется текущее значение измеряемого сигнала U è подается на нуль-орган 2, на втором такте это значение сравнивается с ранее запомненным значением измеряемого сигнала, поданным на другой вход нуль-органа.

Сигналы с выхода нуль-органа «1» или «О»

1п фиксируются устройством определения изменения знака приращения, которое представляет собой логическую схему. На следующих двух тактах процесс определения знака приращения сигнала U повторяется и это прод исходит до тех пор, пока на выходе нуль-органа, например, последовательность «единиц» не изменяется на последовательность «пулей» или наоборот. Это изменение фиксируется устройством 4 определения изменения знака приращения, которое посылает сигнал в накопитель интервала 6 для начала отсчета измеряемого интервала времени, измерение которого длится до определения следующего экстремального значения в измеряемом сигнале U» .

С накопителя считывается значение периода между экстремумами, причем определение последних происходит независимо от работы

АЦП 1.

Одновременно с определением времени между экстремумами происходит детектирование его переменной составляющей, для чего входной сигнал через разделительный конденсатор 12 подается в блок двухполупериодного детектирования 11, с выхода которого напряз жение, пропорциональное амплитуде измеряемого сигнала, подается на операционный блок

13, сигнал па выходе, пропорционален и периоду измеряемого напряжения и его амплитуде.

4о ри ступенчатой аппроксимации в операционном блоке происходит умножение входных сигналов, причем значение заданной погрешности учитывается масштабированием одного из сомножителей.

4> Для линейной аппроксимации извлечение квадратного корня из значения амплитуды измеряемого сигнала может быть учтено соответствующей калибровкой блока 11, при этом учитывается и заданная погрепшость аппрок5р симации.

На напряжение с выхода операционного блока 13 управляет частотой генератора 14, который в режиме адаптивного квантования запускает АЦП 1 через схемы И. При этом пропорционально заданной погрешности аппроксимации выбирается максимальная начальная частота управляемого генератора 14, которая в процессе измерения может только снижаться.

Устройство аналого-цифрового преобразования в зависимости от управляющих Хь Хг и

Х, может работать как автономное устройство с внешним запуском, если Хз — — 1, а Х вЂ”вЂ” Х вЂ” — О. (при этом сигнал внешнего запуска подается на схему 9), как адаптивный преобразователь

477539 внешний за усн с автоматическим внутренним запуском, если

Х вЂ” — 1, à Xi— = ХЗ=О (при этом сигнал запуска подается от управляемого генератора 14 через схемы 10 и 8), и как устройство, измеряющее амплитуды экстремальных значений сигнала, если X> —— 1, à X> — — Хз — — 0 (при этом сигнал после определения экстремума с устройства 4 определения изменения знака приращения подается через схемы 7 и 8 на запуск

АЦП) .

Во всех режимах работы прибор дает значения периода интервала времени между экстремальными значениями измеряемого сигнала.

Предмет изобретения

Устройство аналого-цифрового преобразования, содержащее аналого-цифровой преобразователь, нуль-орган, аналоговое запоминающее устройство, устройство определения изменения знака приращения, тактовый генератор, накопитель интервала и четыре схемы И, гричем выход тактового генератора через устройство определения изменения знака приращения, аналоговое запоминающее устройство, второй вход которого соединен с входным сиг6 налом, нуль-орган, второй вход которого соединен с входным сигналом, а управляющий вход подключен к второму выходу устройства определения изменения знака приращения, 5 соединен с вторым входом устройства определения изменения знака приращения, третий выход которого через первую и вторую схемы

И соединен с управляющим входом аналого-. цифрового преобразователя, на вход которого

Ip подается входной сигнал, а внешний запуск через третью схему И подключен к входу второй схемы И, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и расширения его функциональных возможностей, в него введеIs ны блок двухполупериодного выпрямления с разделительным конденсатором, операционныйй блок и управляемый генератор, причем входной сигнал через разделительный конденсатор, блок двухполупериодного выпрямления, 2р операционный блок, второй вход которого через накопитель интервала подключен к третьему выходу устройства определения изменения знака приращения, управляемый генератор, четвертую и вторую схемы И подсоединен к

25 управляющему входу аналого-цифрового преобразователя.