Аналого-цифровой преобразователь двойного интегрирования
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
t51ihh Hgl 3
Н 03 К 13/20
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий
Опубликовано 28.02.83,Бюллетень ¹ 8 (53) УДК 681. 325 (088.8) Дата опубликования описания 28.02.83 (72) из (71) Заявитель
Специальное конструкторское бюро (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
ДВОЙНОГО ИНТЕГРИРОВАНИЯ
Аналого-цифровой преобразовател, двойного интегрирования предназначен для использования в цифровой электроизмерительной технике.
Известен преобразователь, содержащий два ключа, первый и второй триггеры управления ключами, интегратор, блок сравнения, третий триггер, элемент совпадения на два входа, тактовый генератор и счетчик.
В этом преобразователе в течение двух тактов интегрирования преобразуемого и эталонного напряжений формируется цифровой код, который является линейной функцией входного напряжения (11.
Недостатком этого преобразователя является невозможность получения кода, пропорционального логарифму входного напряжения.
Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей аналогоцифрового преобразователя двойного интегрирования.
Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь двойного интегрирования,. содержащий два ключа, первые входы которых соединены соответственно с шинами входного сигнала и эталонного напряжения, вторые входы -. соответственно с выходами первого и второго триггеров, а выходы — с входом интегратора, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с шиной опорного напряжения, первый выход — с первым входом третьего триггера, второй выход — с вторым входом третьего триггера и первым входам второго триггера, второй вход которого соединен с пер-. вым входом первого триггера, второй вход которого соединен с шиной
"Запуск", введены трехвходовой элемент И, генератор переменной частоты, блок управления частотой, элемент задержки счета, вспомогательHHA счетчик, 6JIQK управления счетом, реверсивный счетчик, первый вход которого соединен с шиной "Запуск", второй вход"- с выходом трехвходового элемента И, третий вход — с первым входом блока управления частотой и шиной установки знака преобразования, а выход импульса переполнения — с первым входом элемен- . та задержки счета, вторым входом второго триггера и первым входом блока управления счетом, второй вход
1001464 которого соединен с первыми нходамивторого триггера, вспомогательного счетчика и вторым входом блока упран ления частотой, третий вход — с выходом. генератора переменной частоты и первым входом трехвходового элемента И, четвертый вход — c вторым входом элемента задержки счета и шиной установки режима преобразователя, а выход — с вторым входом вспомогательного счетчика, .первые выходы которого соединены с третьими входами блока управления частотой, а второй выход — с третьим входом элемента задержки счета, выход которого соединен с вторым вхо дом трехвходового элемента И„ тре-. тий вход которого соединен с выходом третьего триггера, при этом выходы блока управления частотой соединены с входами генератора переменной частоты.
На чертеже представлена схема аналого-цифрового преобразователя двойного интегрирования.
Преобразователь содержит два ключа 1 и 2, два триггера 3 и 4 управления ключами, интегра ор 5, блок 6 сравнения, третий триггер 7, реверсивный счетчик 8, трехвходовый элемент И 9, генератор 10 изменяемой частоты, вспомогательный счетчик 11, блок L2 управления счетом, элемент
13 задержки счета, блок 14 управления частотой °
Ключи 1 и 2, управляющие входы которых подключены к выходам триггеров 3 и 4., подключены к входу интегратора 5. Вход 5 -триггера 3 подключен к нходу "Запуск" преобразователя, вход g, триггера 3 и вход g триггера 4 подключены к выходу пере полнения счетчика 8, а вход триггера 4 подключен к инверсному выходу блока б сравнения. Выход интегратора 5 подключен к первому входу блока 6 сравнения, второй вход предназначен для подачи на него опорного напряжения. Прямой и инверсный выходы блока 6 сравнения подключены к выходам 3 и К третьего триггера 7, к выходу которого подключен первый вход элемента И 9-, второй вход ее подключен к выходу генератора 10, а третий вход — к выходу элемента 13 задержки счета.
Выход элемента И 9 подключен к счетному входу реверсивного счетчика, на управляющий вход которого подключен вход "+" преобразователя.
К входам-управления генератора 10 подключены выходы блока 14 управления частотой, к входам которого подключены иннерсный выход блока 6 сравнения, вход "+" преобразователя и выходы счетчика 11, Один из выходов счетчика 11 подключен к входу элемента 13 задержки счета, к второму входу которой подключен вход
"Лин/лог" преобразователя, к третьему входу подключен выход переполне5 ния счетчика 8. К счетному входу счетчика 11- подключен ныход блока
12 управления счетом, к первому входу которого подключен инверсный выход блока 6 сравнения, к второму
1О входу подключен выход переполнения счетчика 8, к третьему — выход генератора 10 и к четвертому — вход
"Лин/лог" преобразователя.
При работе преобразователя в линейном режиме блок 12 управления
- 15 счетом по сигналу на управляющем нходе "Лин/лог" преобразователя переводится в такое состояние, при котором импульсы с выхода генератора 10 изменяемой частоты не прохо2() дят через него. Реверсивный счетчик
8 устанавливается в режим суммирования, а вспомогательный счетчик 11 во время первого и второго такта интегрирования остается установленным в нулевое состояние, поэтому частота генератора 10 изменяемой частоты остается неизменной.
На выходе элемента 13 задержки счета при этом все время поддерживается единичный разрешающий сигнал, а преобразователь работает в режиме линейного преобразования входного напряжения в цифровой код.
35 Сигналом по входу "Запуск" реверсивный счетчик 8 устанавливается в нулевое состояние, а триггер
3 — в единичное состояние. Сигнал с выхода триггера 3 .открывает ключ, 40 через который подается на вход интегратора 5 преобразуемое напряжение.
Когда напряжение на выходе интегратора 5 превышает опорное напряжение О блок б сравнения устанавливает триггер 7 в единичное состояние. Сигнал с единичного выхода триггера 7 открывает трехвходовый элемент И 9. Импульсы с выхода тактоного генератора 10 начинают посту= пать на счетный вход реверсивного счетчика 8 (работает в режиме суммирования . После переполнения счетчи" ка 8 импульсом с выхода переполнения 9, триггер 3 устанавливается в нулевое состояние, а триггер 4 в единичное. Ключ 1 закрывается, а ключ 2 открывается сигналом с выхода триггера 4,и напряжение 0 подается на вход интегратора 5 ° По60 лярность напряжения U противопо3 ложна полярности преобразуемого напряжения и емкость интегратора 5 начинает разряжаться, одновременно продолжается поступление импульсов на вход счетчика 8.
1001464
20
45
Формула изобретения
После уменьшения выходного нап= ряжения интегратора до значения меньшего, чем опорное, блок 6 сравнения переходит в исходное состояние. При этом триггер 7 устанавливается в нулевое состояние, трехвходовой элемент H 9 запирается и прекращается подача импульсов на вход счетчика 8. После этого с выходов счетчика считывается результат преобразования и цикл работы в преобразователе заканчивается.
Установка логарифмического режима работы обеспечивается подачей соответствующего сигнала по управляющему входу преобразователя "Лин/ лог". При этом в течение первого такта интегрирования преобразова тель работает так же, как и в линейном режиме. Блок 12 управления счетом остается закрытым (не пропускает импульсы на вход вспомогательного счетчика),и с выхода элемента
13 задержки счета подается единичный разрешающий) сигнал на вход треХвходового элемента И 9. После прохождения импульса переполнения с выхода счетчика 8 ключи 1 и 2, триггеры 3 и 4, интегратор 5, блок
6 сравнения и триггер 7 работают так же, как и в линейном режиме, но при этом открывается блок 12 управления счетом, поступают импульсы на вход вспомогательного счетчика и устанавливается нулевой запрещающий) сигнал на выходе элемента 13 задержки счета.
Емкость вспомогательного счетчика 11 выбрана такой, чтобы время полного заполнения его импульсами тактового генератора (при сохранении той же частоты,что и в течение первого такта интегрирования ) было равно времени разряда емкости интегратора 5 на величину напряжения, принятое за основание логарифмирования.
До окончания заполнения вспомогательного счетчика на выходе элемента 13 задержки счета поддерживается сигнал, запрещающий прохожде-. ние импульсов генератора 10 через трехвходовой элемент И 9 на вход счетчика 8. Частота следования импульсов генератора 10 при этом остается неизменной ..
После прохождения импульсов с выхода переполнения вспомогательного счетчика на выходе элемента
1 3 задержки счета устанавливается сигнал, разрешающий прохождение импульсов генератора 10 через трехвходовой элемент И 9. Одновременно сигналами с выходов вспомогательного счетчика 11 через блок 14 управления частотой начинает изменяться период следования импульсов генератора 10 изменяемой частоты в соответствии с показательной функцией.
При этом, если сигналом на выходе "+" преобразователя задан режим формирования положительного значения логарифма, длительность периода тактовых импульсов увеличивается (по отношению к значению,установленному в первом такте интегрирования), а счетчик устанавливается по входу P ) в режим суммирования. В случае установки по входу "+" режима формирования отрицательного значения логарифма после переполнения счетчика 8 с помощью sxo-. дов установки кода в него записывается число, соответствующее максимальному (для выбранного диапазона логарифмирования) значению логарифма, длительность периода тактового генератора 10 увеличивается так же, как и при формировании положительного значения логарифма. При этом счетчик 8 устанавливается {по входу Po) в режим вычитания. Цифровой эквивалент изменяется от нуля до максимального значения для режима 5 формирования положительного значения логарифма и от максимального значения до нуля для режима формирования отрицательного значения логарифма соответственно изменению входного напряжения OT величины выбранного основания логарифмирования до максимального значения.
Таким образом, подачей соответст.вующих сигналов по входам управления режимом работы преобразователя обес 5 печивается перевод его из линейного режима преобразования в логарифмический и обратно.
Применение в аналого-цифровом преобразователе двойного интегрирования трехвходового элемента И, генератора изменяемой частоты, реверсивного и вспомогательного счет чика, блока управления, элемента задержки счета, блока управления частотой позволило расширить его функциональные возможности, т. е. обеспечить линейный и логарифмический режимы преобразования при сохранении, таких достоинств его, как надежность и точность
Аналого-цифровой преобразователь двойного интегрирования, содержащий два ключа, первые входы которых соединены соответственно с шинами входного сигнала и эталонного напряжения, вторые входы — соответственно с выходами первого и второго триггеров, а выходы — с входом интегратора, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с шиной опор. ного напряжения, первый выход — с
1001464
Запуск
Составитель А. Кузнецов
Редактор E. Кинив Техред T.Ôàíòà Корректор В. Вутяга
Заказ 1444 /74 Тираж 934 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 первым входом третьего триггера, вто рой выход — с вторым входом третьего триггера и первым входом второго триггера, второй вход которого coe— динен. с первым входом первого триггера, второй вход которого соединен с шиной "Запуск", о т л и ч а ю— шийся тем, что,с целью расширения функциональных возможностей,.в него введены трехвходовой элемент И, генератор переменной частоты, блок управления частотой, элемент задержки счета, вспомогательный счетчик, блок управления счетом, реверсивный счетчик, первый вход которого соединен с шиной "Запуск", второй вход — с выходом трехвходового элемента И, третий вход — с первым вхо.дом блока управления частотой и шиной установки знака преобразования, а выход переполнения — с первым входом элемента задержки счета, вторыМ входом второго триггера и первым входом блока управления счетом, второй вход которого соединен с первыми входами второго триггера, вспомогательного счетчика и вторым входом блока управления частотой, третий вход — с выходом генератора переменной частоты и первым входом трехвходового элемента И, четверты . вход — с вторым входом элемента задержки счета и шиной установки режима, а выход — c вторым входом вспомогательного счетчика, первые выходы которого соединены с третьими входами блока управления частотой, а второй выход — с третьим входом элемента задержки счета, выход которого соединен с вторым вхо дом трехвходового элемента И, третий вход которого соединен с выходом
15 третьего триггера, при этом выходы блока управления частотой соединены с входами генератора переменной частоты.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Гитис Э.И. Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств. М., "Энергия", 1970, с. 325, рис. 7-бб (прототип ) .
