Способ время-импульсного аналого-цифрового преобразования переменных сигналов и устройство для его осуществления

Способ время-импульсного аналого-цифрового преобразования переменных сигналов и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(ii)976686

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14. 04. 81 (21) 3280879/18-21 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 30.10.82. Бюллетень ¹40

Дата опубликования описания 30.10.82 (51jhA Кл з

Н 03 К 13/20

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК. 681. 325 (088. 8) (72) Авторы изобретения

А.И.Устрехов и П.Ю.Фардыга

1 !

1 е Ф

Научно-производственное объединение радиоэлектронной аппаратуры (71.) Заявитель (54) СПОСОБ ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНОГО АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО

ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕННЫХ СИГIIАЛОВ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1 2

20

30

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и применяется в системах преобразования и передачи цифровой измерительной информации.

Известен способ, заключающийся в том, что в каждом цикле преобразуемый сигнал уравновешивают образцовым линейно-изменяющимся сигналом, начало которого в первом такте синхронизируют тактовым импульсом, выделяют интервал времени от начала формирования образцового линейноизменяющегося сигнала до момента его,равенства с преобразуемым сигналом, квантуют импульсами опорной частоты выделенный интервал времени, отсчет относят к моменту появления тактового импульса, в каждом последующем цикле преобразования формирования образцового линейноизменяющегося сигнала начинают с опережением очередного тактового импульса на интервал времени, выделенный в предыдущем цикле Cl).

Известно устройство, реализующее данный способ, содержащее генератор образцового линейно-изменяющегося сигнала, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к входной клемме, а выход соединен с управляющим входом регистра и первым входом первого элемента управления ключом, выход которого соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого соединен с первым входом второго ключа и с выходом генератора опорной частоты, выход первого ключа соединен со счетным входом первого реверсивного счетчика, !выходы которого подключены к информационным входам регистра и первым входам блока сравнения кодов, вторые входы которого соединены с выходами второго реверсивного счетчика, счетный вход которого подключен к выходу второго ключа, второй вход которого соединен с выходом второго элемента управления ключом, первый вход которого соединен с шиной тактовых импульсов, а выход блока сравнения кодов подключен к управляющему входу генератора образцового лннейноиэменяющегося сигнала, с управляющими входами первого и второго реверсивных счетчиков и с вторыми входами первого и второго элемента управления ключом (1).

970686

Недостатком данных способа и устройства является наличие динамической погрешности преобразования.

Цель изобретения — уменьшения динамической погрешности преобразования. 5

Поставленная цель достигается тем, что в способ время-импульсного аналого-цифрового преобразования пере-

4 менных сигналов, заключающийся в том, что в каждом цикле преобразуемый сигнал уравновешивают образцовым линейно-изменяющимся сигналом, начало которого в первом цикле синхронизируют тактовым импульсом, выделяют интервал времени от начала 15 формирования образцового линейноизменяюцегося сигнала до момента его равенства с преобразуемым сигналом, квантуют импульсами опорной частоты выделенный интервал времени, отсчет 20 относят к моменту появления тактового импульса, во втором цикле формирование образцового линейно-изменяющегося сигнала осуществляют с опережением второго тактового импульса 25 на интервал времени, выделенный в первом цикле, введены новые операции в течение каждого цикла, начиная со второго, определяют изменение преобразуемого сигнала, Формируют интер- 30 вал времени, в течение которого образцовый сигнал достигает значения, равного изменению преобразуемого сигнала в этом цикле, в каждом последующем цикле преобразования, начиная с третьего, формирование образцового линейно-изменяющегося сигнала осуществляют с опережением очередного тактового импульса на интервал времени, равный сумме выделенного и сФор- 40 мированного в предыдущем цикле интервалов, если изменение преобразуемого сигнала в предыдущем цикле положительное, или на интервал времени, равный разности выделенного и сформированного интервалов, если изменение преобразуемого сигнала в предыдущем цикле отрицательное.

Причем в устройство, содержащее генератор образцового линейно-изменяющегося сигнала, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с входной шиной, а выход — с управляющим входом первого регистра и первым входом первого элемента управления ключом, выход которого соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого соединен с первым входом второго ключа и с выходом генератора опорной частоты, 60 выход первого ключа соединен с первым счетным входом первого счетчика, выход которого соединен с информационными входами первого регистра и с первым входом блока сравнения g5 кодов, вторые входы которого соединены с выходами второго счетчика, счетный вход которого соединен с выходом второго ключа, второй вход которого соединен с выходом второго элемента управления ключом, первый вход которого соединен с шиной тактовых импульсов, а выход первого. блока сравнения кодов соединен с управляющим входом генератора образцового линейно-изменяющегося сигнала, с управляюцими входами первого и второго счетчиков и со вторыми входами первого и второго элемента управления ключом, введены второй регистр, блок вычитания, инвертор, первый и второй элементы совпадения, второй блок сравнения кодов, третий счетчик, блок управления, третий элемент управления ключом и третий ключ, первый вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, второй вход — с выходом третьего элемента управления ключом,.первый вход которого соединен с первым выходом первого элемента управления ключом и с управляющим. входом второго регистра, а второй вход — с управляющим входом третьего счетчика и с выходом второго блока сравнения кодов, первый вход которого соединен. с выходом блока вычитания, а второй — .с выходом третьего счетчика, счетный вход которого соединен с выходом третьего ключа и с первыми входами первого и второго элемента совпадения, выходы которых соединены соответственно со вторым и третьим счетными входами первого счетчика, при этом второй вход первого элемента совпадения соединен с выходом инвертора, вход которого соединен со вторым входом второго элемента совпадения и со знаковым выходом блока вычитания, первый вход которого соединен с выходом первого регистра и с информационным входом второго регистра, выход которого соединен с вторым входом блока вычитания, а третий вход первого элемента.совпа-.дения соединен с третьим входом второго элемента совпадения и с выходом блока управления, вход которого соединен с шиной тактовых импульсов.

На фиг.1 представлена диаграмма, иллюстрирующая способ; на фиг.2 блок-схема предлагаемого устройства; на Фиг.3 — временные диаграмм, поясняющие его работу.

Преобразуемый сигнал U„ óðàâíîâåшивают образцовым линейно-изменяющимся сигналом U (фиг.1), формирование которого начинают с.приходом тактового импульса в момент времени Т„, выделяют интервал времени t от йачала формирования Ив до его равенст970686

При поступлении первого тактового импульса (Т„ ) на выходе второго .элемента 11 управления ключом появля- $5 ва. с преобразуемым сигналом, квантуют его импульсами опорной частоты, отсчет относят к моменту Т„ прихода тактового импульса. Во втором цик-. ле преобразования формирование сигнала Up начинают с опережением оче- 5 редного тактового и)лпульса, появляющегося в момент времени Т2, на интервал времени t . После уравновешивания И„ образцовым линейно-изменяющимся сигналом t)o определяют 10 изменение преобразуе)лого сигнала )(2) — U(") где U(2)и tJ()- значение сигх Х х х нала U p в момент уравновешивания в первом и втором цикле и формируют интервал времени 2, в течение которого tJp изменяBTcH на значение Ü"„†- U„, 4@1 (1) (U(2 ) (м) т ° е ° < > =, где S — крутизна сигнала U<) . Далее Bo Bcex последующих jp циклах преобразования, начиная с третьего (ЪЗ), начало формирования Up начинают с опережением очередного момента поступления тактовых и)лпульсов Т„на интервал времени

„+ — (П„ П„ ), если (),, -Б х <О или на интервал времени

1 (i-1) (i-2 ) (i-) ) (i-2 )

ti-a (Ux Ux ), eczH U)(, U х <О.

Все остальные приемы производят аналогично первым двум циклам.

Устройство (фиг. 2) содержит блок

1 сравнения, генератор 2 образцового линейно-изменяющегося сигнала, первый регистр 3, первый элемент 4 управления ключом, первый ключ 5, первый счетчик 6, генератор 7 опорной частоты, первый блок 8 сравнения кодов, второй счетчик 9, второй ключ

10, второй элемент 11 управления 40 ключом, второй региетр 12, блок 13 вычитания, инвертор 14, первый 15 и второй 16 элементы совпадения, третий элемент 17 управления ключом, третий ключ 18, второй блок 19 45 сравнения кодов, третий счетчик 20, блок 21 управления °

При включении устройства в первом счетчике 6 устанавливается произвольное значение N, во втором (о) счетчике 9 — значение И2,м,„с=fp8 = о

f С тле f — частота слеS

Г о дования импульсов генератора 7 опорЦх мсяс 55 ной частоты,8 = — — — время достижения образцовым сигналом Uz максимального значения П„ <„„ преобраI зуемого сигнала, S — крутизна образцового сигнала П, а третий счетчик 20 устанавливается в нулевое состояние. ется напряжение, соответствующее 1, второй ключ 10 открывается и импульсы опорной частоты начинают поступать на вычитающий вход второго счетчика 9. В момент времени Т), когда значения, зафиксированные счетчиками 6 и 9 становятся равными, т.е. ()(1 = И, срабатывает блок 8 сравнения кодов, и импульс с его выхода сбрасывает состояние счетчика 6 в нуль, устанавливает в счетчике 9

1 значение N2,макс, изменЯет состоЯние элементов 4 и 11 таким образом, что на выходе элемента 4 появляется напряжение, соответствующее 1, на выходе элемента 11 — 0, запускает генератор 2. Следовательно, с момента времени Т"„ ключ 10 закрывается, а ключ 5 открывается, и на первый (суммирующий) вход счетчика

6 начинают поступать импульсы опорI ной частоты. В момент времени Т„ когда tJ x = Uq, срабатывает блок 1 сравнения, и импульс с его выхода устаналивает на выходе элемента 4 состояние О, а на выходе элемента 17 — состояние 1, в результате чего ключ 5 закрывается, а ключ 18 открывается. Кроме того, импульсом с выхода блока 1 сравнения производится перезапись в регистр 3 информации с выходов счетчика 6 и в регистр 12 с выходов регистра 3 °

Значение, записываемое в регистр 3, пропорционально значению преобразу- емого сигнала — (Т.) Т+) «Пх о л оВ °"

Полученный отсчет относят к моменту времени Т„+8 С момента времени Т„ на суммирующий вход счетчика

20 поступают импульсы от генератора

7 через ключ 18. B момент Т + i когда состояние счетчика 20 сравнивается с выходным кодовым значением блока 13 вычитания, т.е. Ny= N„ N< срабатывает блок 19 сравнения кодов, устанавливая на выходе элемента 17 напряжение, соответствующее О и ключ 18 закрывается.

Во втором цикле работа устройства аналогична первому циклу, за исключением того, что начало запуска генератора 2 происходит в момент вреU(1 ) мени Т +8-+ = Т +8 — а на выходе

2. -1 — 2 я блока 21 управления устанавливается состояние 1, в результате чего импульсы с выхода ключа 18 проходят на второй (суммирующий) вход счетчика б через первый элемент 15 совпадения или на третий (вычитающий) вход счетчика 6 через второй элемент 16 совпадения в зависимости от напряжения на знаковом выходе блока 13, 970686

Таким образом, в момент времени

Т,1+71 в счетчике б будет зафиксировано значение N — - - U +(t) -t <л))

f х- .к )r а во всех остальных циклах, начиная с третьего (i>3), начало запуска генератора 2 осуцествляется в моменты т т.+ — и -м ))=»..

Ф 1,, М U(t 1)

1 МО.Со -1 Т(i8-4- +Т

1-1 " 4-1! т.е. с опережением момента отнесения отсчета на интервал времени

1- 1.

"1-1 1- 1

Формула изобретения

1. Способ время-импульсного ана,лого-цифрового преобразования переменных сигналов, заключающийся в том, что в каждом цикле преобразуемый сигнал уравновешивают образцовым линейно-изменяющимся сигналом

I начало которого в первом цикле синхронизируют тактовым импульсом,; выделяют интервал времени от начала

Формирования образцового линейно-. изменяющегося сигнала до момента.

его равенства с преобразуемым сигнало л, квантуют импульсами опорной частоты выделенный интервал времени, отсчет относят к моменту появления тактового импульса, во втором циклЕ формирование образцового линейно-изменяюцегося сигнала осуществляют с опережением второго тактового импульса на интервал времени, выделенный в первом цикле, о т л,и ч а ю щ,и и с я тем, что, с целью уменьшения динамической погрешности преобразования, в течение каждого цикла, начиная с второго, определяют изменение греобразуемого сигнала, формируют интервал времени, в течение которого образцовый сигнал достигает значения,.равного изменению преобразуемого сигнала в этом цикле, в каждом последующем цикле преобразования, начиная с третьего, формирование образцового линейноиэменяющегося сигнала осуществляют с опережением очередного тактового импульса на интервал времени, равный сумме выделенного и сформированного в предыдущем цикле интервалов, если изменение преобразуемого сигнала в предыдущем цикле положительное,или на интервал времени, равный разности выделенного и сформированного интервалов, если изменение пресбразуемого сигнала в,предыдущем цикле отрицательное.

2. устройство для реализации способа по п.1„ содержащее генератор образцового линейно-изменяющегося сигнала, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с входной шиной, а выход — с управляющим входом первого регистра и первым входом перво- . го элемента управления ключом, выход которого соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого соединен с первым входом второго ключа и с выходом генератора опорной частоты, выход первого ключа соединен с первым счетным входом

15 первого счетчика, выход которого соединен с информационным входом . первого регистра и с первым входом блока сравнения кодов, вторые входы которого соединены с выходом второ20 го счетчика, счетный вход которого соединен с выходом второго ключа, второй вход которого соединен с выходом второго элемента управления

25 ключом, первый вход которого соединен с шиной тактовых импульсов, а выход первого блока сравнения кодов, соединен с управляющим входом генератора образцового линейно-изменяющегося сигнала, с управляющими входами первого и второго счетчиков и со вторыми входами первого и второго элементов управления ключом, отличающее с я тем., что в него введены второй регистр, блок вычитания, .инвертор, первый и второй элегленты совпадения, второй . блок сравнения кодов., третий счетчик, блок управления, третий элемент управления ключом и третий ключ, первый вход которого соединен. с выходом генератора опорной частоты, второй вход — с выходом третьего элемента управления ключом, первый вход которого соединен с первым входом первого элемента управления ключом и с управляющим входом второго регистра, а второй вход - с управляюцим входом третьего счетчика и с выходом второго блока сравнения кодов, первый- вход которого соединен с выходом блока вычитания, а второй — с выходом третьего счетчика, счетный вход которого соединен с выходом третьего ключа и с

55 первыми входами первого и второго элемента совпадения, выходы которых соединены соответственно со вторым и третьим счетными входами первого счетчика, при этом второй бО вход первого зле лента совпадения соединен с выходом инвертора, вход которого соединен со вторым входом второго элемента совпадения и со. знаковым выходом блока вЫчитания, первый вход которого соединен с вы10

970686 иг ходом первого регистра и с информационным входом второго регистра, выход которого соединен с вторым входом блока вычитания, а третий вход первого элемента совпадения соединен с третьим входом второго элемента совпадения и с выходом блока управления, вход которого соединен с шиной тактовых импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2745529/21, кл. Н 03 К 13/20, 28.04.80 (прототип) .

970686

I Д

1

Ьэ

4

ВНИИПИ Заказ 8426/76 Тираж 959 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, Ул.Проектная,4