Преобразователь аналоговых величин в код

Преобразователь аналоговых величин в код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБВЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (»)924855

Союз Советск ин

Соцмалмстмчеснмн

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву N 764127 (22) Заявлено 09.08.79 (21) 2807457/18-2 1 с присоединением заявки J4 (23) Приоритет

Опубликовано 30.04.82. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 03.05.82 (5l)M. Кл.

Н 03 К 13/20

9ауднрстниа(ий кемнтвт

ФЭВР ю амаи нзейретеннй н атнрытнй (53 у Уд К 681.325 (088.8) (72) Авторы (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ1э АНАЛОГОВЫХ

ВЕЛИЧИН В.КОД

Изобретение относится к устройствам преобразования электрических величин, в частности периода и частоты следования импульсов, в цифровую форму.

Преобразователь может использоваться при создании измерительных приборов и датчиков, работающих на фоне шумов и помех в широком, диапазоне скоростей изменения измеряемых величин.

Известен преобразователь аналоговых величин в код, содержащий источники

1О преобразуемых величин и генератор образцовых частот, выходы которых соединены со входами блока управления, первый и второй выходы которого соединены со входами ключа, а третий - со входом

15 формирователя импульсов, выход которого подключен к управляю)нему входу выходного регистра и через элемент задержки к управляющему входу счетчика26 регистра, выход ключа соединен со счет ным входом счетчика-регистра 1» .

Недостагком этого преобразователя является то, что за счет жесткой установки коэффициента. осреднения К, его использование оправдано только в узком диапазоне скоростей изменения преобразуемых величин, так как при увеличении скорости изменения преобразуемой величины его точность падает за счет увеличения динамической погрешности пре1 образования, а при относительно медленном изменении преобразуемой величины фиксированный К ограничивает возможность уменьшения погрешности преобразования, вызванной наличием случайной составляющей (шумами, помехами и т. д.).

Е)ель изобретения — повышение точности преобразования величин, изменяюшихся во времени с различной скоростью.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь аналоговых величин в код, содержащий источники преобразуемых величин и генератор образцовых частот, выходы которых соединены со входами блока управления, первый и второй выходы которого соединены cc Bxo924855 дами ключа, а третий » «со Входом фор. мирователя импульсов, выход которого подключен к управляющему входу выходного регистра и через элемент задержкик управляюшему входу счетчика-регистра, выход ключа соединен со счетным входом счетчика-регистра, введены преобразователь в дополнительный код, управляемый делитель, преобразователь кода и сумматор, первые входи которого соединены с выходами управляемого делителя, вторые входы с выходами выходного регистра и через преобразователь в дополнительный код - с входами счетчика-регистра, выходы которого соединены с информационными входами и через преобразователь кода с управляющими входами управляемого делителя, а выход сумматора соединен со входами выходного регистра, На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 образцовых частот, подключенный к блоку 2 управления, который состоит из переключателей 3 и 4, задаюших требуемый режим работы, преобразователь 5 в дополнительный код, ключ 6, формирователь 7 импульсов, счетчик-регистр 8, элемент

9 задержки, управляемый делитель 10, преобразователь 11 кода, сумматора 12 и выходной регистр 13. Ко входам блока управления подключены источники преобразуемых величин. Переключатели 3 и 4 показаны в положении преобразования длительности импульса в код.

Преобразователь работает следующим образом.

Передним фронтом преобразуемого импульса открывается ключ 6 и импульсы заполняющей частоты с генератора 1 образцовых частот суммируются счетчиком-регистром 8. в который препварительно записан результат предыдущего преобразования в дополнительном коде, т. е. счетчик-регистр 8 одновременно измеряет преобразуемую величину и производит операцию вычитания из значения этой величины значение величины предыдущего преобразования. Задним фронтом преобразуемого импульса ключ 6 закрывается и на выходе счетчика-регистра 8 имеет место. код разности между значением последующего измерения и предыдущего преобразования. В зависимости от знака этой разности код на выходе счетчика-регистра 8 будет прямым или дополнительным, причем информацию о том, квКой код имеет место в данный момент, можно получить, например, используя дополнительный старший разряд в счет чике-регистре 8. Разность, полученная на выходе счетчика- регистра 8, говорит об изменении входной величины за время, прошедшее после предыдущего преобразования, и несет информацию о сумме двух составляющими: скорости изменения преобразуемой величины; случайной со10 Ставляюшей, вызванной шумами, помехами аппаратуры и т: и.

Код разности со счетчика-регистра 8 поступает на вход управляемого делителя 10 и преобразователя 11 кода, логи-, ческой организацией которого определяется зависимость между величиной этой разности и коэффициентом деления (осреднения) Ко. Преобразователь кода может быть организован, например, на логичеср0 ких элементах и реализовать зависимость коэффициента деления (К) от разности, например, такую: а) если разность находится в пределах трех среднеквадратических отклонений

25 (3h ) от среднего значения случайной составляющей входного сигнала, то преобразователь 5 кода выдает код, соотве тс твуюший максимальному К; б) если разность стремится к 4 Д, то К стремится к единице; в) если разность выходит за пределы 46, то К будет равным единице.

Код, соответствующий К, поступает на управляющие входы управляемого делителя 10, выполненного, например, на логических элементах в виде сдвигаюшего блока, управляемого кодом.

Далее разность, уменьшенная в К раз, прибавляется (вычитается, в случае поступления разности в дополнительном коде) сумматором 12 к результату предыдущего преобразования, код которого имеется на входах второго слагаемого сумматора 12. С приходом заднего фрон45 та преобразуемого импульса формирователем 7 импульсов вырабатывается импульс, который записывает результат преобразования с выходов сумматора 12 в выходной регистр 13 и код полученного

50 результата, преобразуясь преобразователем 5 в дополнительный код, запи„сывается в счетчик-регистр 8 тем же

>импульсом, задержанным элементом 9 задержки. Следуюший цикл преобразования происходит аналогично.

При увеличении скорости изменения преобразуемой величины увеличивается разность между последующим измерением и предыдущим преобразованием и К стре924855 6

Формула изобретения

Преобразователь аналоговых величин в код, содержашии источники преобразуемых величин и генератор образцовых частот, выходы которых соединены с входами блока управления, первый и второй выходы которого соединены с входами ключа, а третий — с входом формирователя импульсов, выход которого подключен к управляющему входу выходного регистра и через элемент задержки — к управляющему входу счетчика-регистра, выход ключа соединен со счетным входом счетчика-регистра, о тл и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности преобразования величин, изменяющихся во времени с различной скоростью, в него введены преобразователь в дополнительный код, управляемый делитель, преобразователь кода и сумматор, первые входы которого соединены с выходами управляемого делителя, вторые входы с выходами выходного регистра и через преобразователь в дополнительный код — с входами счетмится к единице, а при уменьшении этой скорости — разность уменьшается и К стремится к своему максимальному значению, следствием чего имеет место уменьшение динамической составляющей погрешности преобразования, которая в первом случае доминирует за счет пренебрежения случайной составляющей, а во втором случае значительно снижается влиянйе случайной составляющей на точ- 10 ность преобразования за счет пренебрежения динамической составляющей погрешности, которая в этом случае мала.

Преобразование периода следования импульсов в код производится при переключении переключателя 3 в блоке управления 2. В этом случае на первый вход ключа 6 все время поступает разрешение на прохождение импульсов, что обеспечивает непрерывность преобразования, которое идет аналогично предыдущему случаю. Запись кода в выходной регистр 13 осуществляется задним фронтом преобразуемых импульсов.

I 25

Преобразование частоты следования импульсов в код осуществляется при переключении переключателей 3 и 4 блока

2 управления. В этом случае с генератора 1 образцовых частот на формирователь 7 импульсов поступают импульсы, например, частотой F = 1 Гц, а на второй вход ключа 6 поступают импульсы преобразуемой частоты т . В остальном работа преобразователя аналогична пре35 дыдушим случаям. чика-регистра, выходы которого соединены с информационными входами и через.преобразователь кода с управляющими входами управляемого делителя, а выход сумма тора с о един ен с входам и выходного регистра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 764127, кл. Н 03 К 13120 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 2837/74 Тираж 954 Г!оаписное

Филиал ППП "Г!атент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4