Устройство для аналого-цифрового преобразования

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛОГО-ЦИФ-. РОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ по авт. св. Vf 815898, отличающееся тем, что, с целью расширения функ-ч циональных возможностей, в него введены блок сравнения, блок вычитания, певый и второй усреднители, причем вход первого усреднителя и первый вход блока вычитания соединены с вторым выходом сумматора, второй вход блока вычитания соединен с пер вым выходом первого усреднителя, а выход подключен к выходу второго усреднителя, выход которюго соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к второму й 1ходу первого усреднителя, а выход соединен с дополнительным входом блока управления.

аю (в

СОЮЗ СОВЕТСКИХ @И Л %

РЕСПУБЛИК

Н .АВТОРСКОМЪ СВИДВТВЛЬСТВУ (61) 815898 (21) 3410590/18-21 (22) 23.03,82 (46) .07.07.83. 6юл. И 25 (72) Г.Г, Живилов, В.А, Прянишников и Н.И. Сметанин (53) 681 325 088.8

"(56) 1.- Авторское свидетельство СССР

И 815898, кл. Н 03 К 13/02, 1979 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛОГО-ЦИФ", РОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ по авт..св.

Ю 815898, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функ-, циональных возможностей, в него вве" дены блок, сравнения, блок вычитания, певый и второй усреднители, причем вход первого усреднителя и первый вход блока вычитания соединены с вторым выходом сумматора, второй вход блока вычитания соединен с пер. вым выходом первого усреднителя, а выход подключен к выходу второго усреднителя, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к второму выходу. первого усреднителя, э выход соединен с дополнительным входом . блока управления.

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 !027

Изобретение относится к электро измерительной и вычислительной технике и предназначено для преобразования широкополосных аналоговых электрических сигналов в цифровой двоичный код, Известное устройство для аналогоцифрового преобразования содержит усилитель с переменным коэффициентом усиления, первый вход которого под- 10 ключен к входу устройства, второйвход - к выходу первого цифро-аналогового преобразователя, выход соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, первый и второй входы сумматора-вычитателя соответственно соединены с выходами первого и второго цифро-аналоговых преобразователей, а первый и второй выходы соединены соответственно с первыми входами первого и второго компараторов, вторые входы которых подключены к входу устройства, а выходы подсоединены к первому и второму входам блока устройства, выход которого соединен с входом блока памяти, с третьим входом усилителя с переменным коэффициентом усиления, вторым входом аналого-цифрового преобразователя и с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, первый выход соединен,с входом первого: цифро-аналогового преобразователя, третий вход соединен с выходом блока памяти и с входом второго цифро-ана- З5 логового преобразователя, а второй выход соединен с выходом устройства 11 1 .

К недостаткам известного устройства следует отнести ограниченные 40 функциональные возможности, а именно невозможность автоматического выбора интервала дискретизации в условиях недостатка априорных данных о корре" ляционных свойствах преобразуемого 45 сигнала и определения интервала корреляции.:

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. 50

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для аналогоцифрового преобразования введены блок сравнения, блок вычитания, пер" вый и второй усреднители, причем у вход первого усреднителя и первый вход блока вычитания соединены с.вто рым выходом сумматора, второй вход

813 2 блока вычитания соединен с первым выходом первого усреднителя, а выход подключен к входу второго усреднителя, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к второму выходу первого усреднителя, а выход соединен с дополнительным входом блока управления.

На фиг. 1 представлена функцио" . нальная схема устройства; на фиг. 2 пример выполнения блока управления; на фиг. 3 - диаграмма работы устройства.

Устройство для аналого-цифрового преобразования содержит усилитель 1, первый цифро-аналоговый преобразователь 2, аналого-цифровой преобразова. тель 3, сумматор 4, блок 5 памяти, второй цифро-аналоговый преобразователь 6, сумматор-вычитатель 7, первый и второй компараторы 8 и 9, блок 10 управления, первый и второй усреднители 11 и 12, блок 13 вычитания, блок 14 сравнения. Первый вход усилителя 1 соединен с входом устрой. ства, второй вход подключен к выходу первого цифро-аналогового преобразова. теля 2, выход соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя 3, первый и второй входы сумматора-вычитателя 7 соответственно соединены с выходами первого и второго соответственно соединены с выходами первого и второго цифро-аналоговых преобразователей 2 и 6, а первый и второй выходы соединены соответственно с первыми входами первого и второго компараторов 8 и 9, вторые входы которых подключены к входу

1» устройства, а выходы подсоединены соответственно к первому и второму входам блока. 10. управления, выход которого соединен с входом блока 5 памяти, с третьим входом усилителя

1, вторым входом аналого-цифрового преобразователя 3 и с первым входом сумматора 4, второй вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 3, первый выход соединен с входом первого цифро-аналогового преобразователя 2, третий вход соединен с выходом блока 5 па мяти и с входо 4 второго цифро-аналоrosoro преобразователя б, а второй выход соединен с выходом устройства

1и с первыми входами первого усреднителя 11 и блока 13 вычитания, второй вход которого соединен с пер3 102 вым выходом первого усреднителя 11, а выход подключен к входу второго усреднителя 12, выход которого соединен с первым входом блока 14 сравнения, второй вход которого подключен к второму выходу первого усреднителя 11, а выход соединен с третьим входом блока 10 управления., Блок 10 управления содержит триггер 15, генератор 16 импульсов, ре- 1о гулируемый делитель 17 частоты, счетчик 18, первый ключ 19, элемент 20 задержки, делитель 21 частоты, элемент ИЛИ 22, второй и третий ключи

23 и 24, элемент И 25. На вход триггера 15 поступает сигнал запуска устройства, выход триггера 15 подключен к первому входу элемента И 25, выход которого является выходом блока

10 управления, Выход генератора 16 импульсов соединен с первым входом регулируемого делителя 17 частоты, второй вход которого соединен с вы". .ходом счетчика 18, а выход подключен к входу элемента 20 задержки, к пер- 25 вому входу элмента ИЛИ 22 и к входу делителя 21 частоты, выход которого соединен с первым входом ключа 19, второй вход которого является третьим входом блока 10 управления, а вы: ход соединен с входом счетчика 18, Выход элемента 20 задержки. соединен с первымй входами ключей 23 и 24 и с вторым входом элемента И 25, третий и четвертый входы которого соединены с выходами ключей 23 и 24, вторые входы которых являются соответственно первым и. вторым входами блока 10 управления.

Устройство работает следующим образом, 40

Цикл преобразования входного сигнала разделен в зависимости от ско» .рости его изменения на К тактов. 3а один такт работы устройства происхо" дит определение К разрядов двоичного.45 кода.,Цлительность одного такта преобразования. определяется. временем работы аналого-цифрового преобразо- вателя 3(.бвр) и временем слежения эа изменением входного сигнала (4y). 50

В блок 5 памяти записаны коды установок, соответствующие приращению входного сигнала за время К при различных скоростях изменения входного сигнала. 55

В начале работы импульсом "Запуск" триггер 15 (фиг. 2 ) открывает эле", мент И 25. Для примера. на элементе

20 задержки и элемента ИЛИ 22 формируются два такта преобразования.

Первым импульсом из блока 10 в усили теле I устанавливается коэффициент передачи, равный "1", регистры сумматора 4 сбрасываются в "0", в блоке

5. памяти устанавливается код, соответствующий приращению входного сигнала за время g < при максимальной частоте входного сигнала. Затем запускается аналого-цифровой преобра. зователь 3, который кодирует входной сигнал с числом разрядов К . Этот код записывается в сумматор 4 и подает,ся на цифро-аналоговый преобразователь 2. С его выхода аналоговый сигнал, соответствующий коду М, пода.ется на второй вход усилителя 1 и на вход сумматора-вычитателя 7, на другой вход которого с выхода второго цифро-аналогового преобразователя

6 подается напряжение уставки

® „ 1, соответствующее коду первой уставки, записанному в блоке 5 памяти.

С выходов сумматора-вычитателя

7 на входы первого и второго компараторов 8 и 9 подается напряжение & + "уст " 1 ых " ст

На другие входй компараторов 8 и . ) подается входное напряжение 0g

Если за время ;.Ь (диаграмма, Фиг. 3) изменение входного напряжения не. пре восходит заданной уставки, то вторым импульсом с элемента 20 задержки через элемент ИЛИ 22 и элемент И 25, приходящим через время f< после первого импульса, в усилителе 1 устанавливается коэффициент передачи К =

И = 2 и запускается аналого-цифровой преобразователь, который кодирует усиленную в К раз разность U - U, м

ЯМ.

Полученныи код сдвигается íà vl раз2. ряда, т.е. делится на 2 " -, записывается в сумматор 4. и суммируется с записанным в нем кодом Ny, 4

Если за время 4< изменение входного напряжения превзойдет заданную уставку(О ст„), сработает один из компараторов 8 или 9, и в момент

) атробирования через один из ключей

23 или 24 произойдет запрет íà прохождение второго импульса в блоке

17 на второй цикл преобразования, Код соответстввющей уставки перепи,сывается в сумматор 4, суммируется с хранящимся там кодом первого результата преобразования К „ и выдается ,из сумматора 4 на выход устройства

1027813 как результат аналого-цифрового преобразования. Одновременно с процессом кодирования интерационно выбирается интервал дискретизации входного сигнала, По требуемой погрешности 5 спределения интервала дискретизации с учетом вида алгоритма, реализуемого усреднителями 11 и 12, назначается величина постоянной усреднения р (например, объем усредняемой выборки ) и значение заданной погрешности а (младшие разряды усреднителя 1Т7, а также назначается объем выборки между циклами корректировки интервала дискретизации 11 (И- кОэффициент 15 пересчета делителя 21 частоты). Счет чик 18 сбрасывается в "0" и устанавливается начальный минимальный интервал дискретизации между двумя соседними запусками аналого-цифрового 20 преобразователя, Начальный шаг дискретизации задается с учетом частоты генератора 16 импульсов и значения начального коэффициента пересчета регулируемого делителя 17 частоты. 25

В усреднителе 11 по дискретной выборке определяется грубая оценка среднего значения, которой в блоке

13 вычитания центрируется дискретизированный во времени исследуемый про- 30 цесс. Грубо центрируемая выборка усредняется в усреднителе 12 и полученный результат д после прохождения я выборок сравнивается с задан" ным порогом Ьу, поступающим с млад" ших разрядов первого усреднителя

11. В зависимости от результата срав нения через ключ 19 счетчик 18 добавляется "+1" или "0", благодаря чему автоматически устанавливается новое значение интервала дискретизации ц регулируемом делителе 17 частоты, затем сбрасывается содержимое усреднителей 11 и 12.

Устройство работает циклически.

После каждыху1 выборок осуществляется корректировка интервала дискретизации и после нескольких циклов работы устройство автоматически согласует интервал дискретизации исследуемого процесса с его интервалом корреляции.

Именно за счет этого и происходит расширение функциональных возможностей устройства, так как оно осуществляет аналого-цифровое преобразование с декорреляцией выборочных значений и позволяет дополнительно получить грубую оценку интервала корреля" ции исследуемого процесса, что одновременно приводит к увеличению области применения.

10278.1 3

Составитель Н. Козлов

Редактор А. Власенко Техред A.À÷ Корректор А. Повх

Заказ 4754/58 Тираж 936 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4