Многоканальный цифро-аналоговый преобразователь

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

g g Н 03 К 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ. СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

;(21) 3337613/18-21 (22) 21.09.81 (46) 15.07.83. Бюл. № 26 (72) M. E. Бороцянский (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В. Q. Калмыкова (53) 681.325 (088.8) (56) 1. Авторское .свидетельство СССР № 636794, кл. Н 03 К 13/03, 1.11.74.

2, Каган Б. М. и цр. Системы связи

УВМ с объектами управления в АСУ ТП, М., "Советское рацио", 1978, с. 172, рис. 4.27 (прототип). (54) (57) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, со» цержаший блок управления, первый выхоц которого соецинен с управлявшим вхо«. цом первого аналогового коммутатора, а второй - с первым входом блока оперативной памяти, первый оцноканальный цифро-аналоговый преобразователь, выход которого через первый аналоговый коммутатор поцключен к первому входу блока аналоговых запоминающих элементов, выход которого соецинен с выхоцом устройства, счетчик тестовых коцов и счет чик кодов ацреса, первые вхоцы которых соецинены с третьим выхоцом блока управления, к первому входу которого поцключена шина вхоцных сигналов, и блок .регистрации, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения параметрической нацежности, в него введены блок . элементов ИЛИ, второй и третий оцноканальные цифро-аналоговые преобразователи, регистр ацреса, цифровой коммута= тор, блок разности, аналого-цифровой

„„SU „„1029409 А преобразователь, блок анализа, блок вентилей, второй аналоговой коммутатор и генератор, выхоц которого соецинен с вторым вхоцом счетчика адреса, выхоц которого поцключен к первому входу блока регистрации и первому входу блока элементов ИЛИ, к второму вхоцу которого поцкл ючен выхоц счетчика тестовых копов, к третьему вхоцушина вхоцных сигналов, выход к вторым вхоцам блока оперативной памяти и к первому вхоцу регистра ацреса, вы хоц которого соецинен с первым вхоцом второго аналогового коммутатора и через блок вентилей с вторым входом блока аналоговых запоминающих элемен» тов, выхоц которого поцключен через второй аналоговый коммутатор и первому вхоцу блока разности, выхоц которого через аналого-цифровой преобразователь соединен с блоком анализа, выхоц кото рого поцключен к второму входу блока регистрации и к второму вхоцу блока управления, первый выхоц которого соединен. с управляющим входом цифро вого коммутатора, второй - с вторым вхоцом регистра памяти адреса, четвер» тый - с вторым входом блока вентилей, пятый - с третьим вхоцом блока оперативной памяти, выхоцкоторого через цифровой коммутатор подключен к вхо» дам первого, второго и третьего однока» нальных цифро-аналоговых. преобразова телей, выхоцы второго и третьего из которых соецинены соответственно с вторым и третьим входами первого аналогового коммутатора, выхоц «оторо» го поцключен к вхоцам блока разности.

1 1029409

Изобретение относится к информацион в но-измерительной технике и может быть с использовано в технике аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования. о

Известен многоканальный цифро-ана- 5 з логовый преобразователь (МЦАП), содер- м жаший ряц отдельных IIAH, блок управ- и ления, коммутатор аналоговых сигналов, т опорный LIAII с регистром памяти, сумматоры аналоговых и цифровых сигналов, 10 B коммутатор цифровых выходных сигналов K запоминающих регистров UAH и АЦП к разности (1 ). э

Нецостатками его являются высокая и сложность вхоцящих в него узлов и боль- 15 м шие аппаратурные затраты. > к

Известен также многоканальный цифро- т аналоговый преобразователь, соцержаший в блок управления,первый выход которого ц соединен с упрввляюшим входом первого 20 аналогового коммутаторов, а второй — с первым входом блока оперативной памя- т ти, первый оцноканальный цифро-аналогоч вый преобразователь, выход которого п через первый аналоговьгй коммутатор 25 T подключен к первому вхоцу блока аналов говых запоминающих элементов, выхоц в которого соецинен с выхоцом устройства, д счетчик тестовых кодов и счетчик коцов б

ar1peaa, первые вхоцы которых соецинены gp, с с третьим выхоцом блока управления, к к первому вхоцу которого попклю она шина вхоцп сигналов, и блок регистра- в ции Г2 3 °

Недостатком преобразователя является невысокая точность и малое время хранения аналоговой информации. ягель изобретения - повышение параметрической нацежности, т,е. вероятности того, что погрешность каналов ЦАП при

40 работе в заданных условиях не выйцет за установленные допуски.

Поставленная цель цостигается тем, что в многоканальный цифро-аналоговый преобразователь, соцержащнй блок управ45 ления, первый выход которого соепинен с управляющим входом первого аналогового коммутатора, а второй - с первым вхоцом блока оперативной памяти, первый одноканальный цифро-аналоговый преобра50 зователь, выхоц которого через первый аналоговый коммутатор поцключен к первому axogy блока аналоговых запокинающкх элементов, выхоп которого соецинен с выхоцом устройства, счетчик тес- 55 товых коцов и счетчик коцов адреса, первые вхоцы которых соецинены с третьим выхоцом блока управления, к первому

2 хоцу которого поцключена шина входных игналов, и блок регистрации, ввецены блок элементов ИЛИ, второй и третий дноканальные цифро-аналоговые преобраователп, регистр ацреса, цифровой комутатор, блок разности, аналого-цифровой реобразователь, блок анализа, блок венилей, второй аналоговый коммутатор и генератор, выход которого соединен с торым входом счетчика ацреса, выход оторого поцключен к первому входу блоа регистрации и первому входу блока лементов ИЛИ, к второму вхопу которого одключен вь-хоц тестовых копов, к третьеу axoay - шина вхоцных сигналов, выходвторым входам блока оперативной ламяи. и к первому вхоцу регистра адреса, ыход которого соединен с первым вхоом второго аналогового коммутатора и ерез блок вентилей с вторым входом блока аналоговых запоминающих элеменов (АЗЭ), выхоц которого поцключен ерез второй аналоговый Коммутатор к ервому входу блока разности, выхоц коорого через аналого-цифровой преобразоатель (АПП) соецинен с блоком анализа, ыход которого подключен к второму вхоу блока регистрации и к второлгу входу лока управления, первый выход которого оецинен с управляющим вхоцом цифрового оммутатора, второй - с вторым входом регистпа памяти ацреса, четвертый — с торым входом блока вентилей, пятыйтретьим вхоцом блока оперативной памяти, выход которого через цифровой коммутатор подключен к вхоцам первого, второго и третьего опноканальных цифроаналоговых преобразователей (IlAH), выхоцы второго и третьего из которых сое«« цинены соответственно с вторым и третьим входами первого аналогового коммутатора, выход которого поцключен к вхопам блока разности.

На чертеже прецставлена структурная схема ИЫАП.

Схема соцержит генератор 1, счетчик 2, адреса, блок 3 управления, счетчик 4 тестовых коцов, блок 5 элементов, блок оперативной памяти (ОП) 6, регистр 7, аналоговый коммутатор 8, коммутатор 9 цифровой, первый БАП 10, второй UAIT 11, третий БАП 12, блок 13 АЗЭ, блок 14 разности, АБП 15, блок 16 анализа, блок 17 регистрации, шину 18 вхопных сигналов, блок 19 вентилей, выхоц 20 устройства, аналоговый коммутатор 21.

Вьгхоц генератора 1 подключен к первому входу счетчика .2 адреса, с вторым

3 1029 вхоцом которого соецинен первый выхоц блока 3 управления и выхоц счетчика 4 тестовых копов, выхоц которого поцключен через первый вхоц блока 5 элементов ИЛИ к первым вхоцам ОП 6 и регист

5 ра 7 ацреса. К вторым вхоцам регистра 7 . и ОП 6 подключен второй выход блока 3 управления, третий выхоц которого соецинен с управляющим вхоцом коммутатора 9 цифрового, к второму sxoay которого !о поцключен выхоц ОП 6, а первый, второй и третий выхоцы коммутатора 9 соецинены с первым, вторым и третьим UAH соответственно, UAH 10, UAH 17. и БАП12.

Выходы ПАП 10, LIATT 7.1 и ПАП 12 через

"ерез 5 коммутатор 8 поцключены к первому вхоцу блока 13 АЗЭ и первому вхоцу блока 14 разности, выхоц которого соецинен с вхоцом малозаряцного АПП 15 разности, выхоц которого подключен к вхоцу 20 блока 16 анализа. Выхоц блока 16 соецинен с вхоцом блока 3 управления и первым вхоцом блока 17 регистрации, к второму вхоцу которого поцключен выхоц счетчика 2 и второй вхоц блока 5 тре25 тий вхоц которого соецинен с шиной 18 вхоцных сигналов и вторым вхоцом блока 3 управления, Третий выхоц блока 3 поцключен к третьему вхоцу ОП 6, а чет« вертый - через блок 19 вентилей к второму вхоцу АЗЭ 13, выхоц которого

30 соеаинен с шиной 20 выхоцных аналоговых сигналов и первым вхоцом коммутатора 21. Второй вхоц коммутатора 21 поцключен к выхоцу регистра 7 и второму вхоцу блока 19 вентилей. Выхоц коммута- 5 тора 21 соецинен с вторым вхоцом блока 14.

Многоканальный UAH работаег слецующим образом.

Он имеет три режима функционирова40 ния: основной и цва вспомогательных. Основной - это режим обновления информации в NUAfF. Вспомогательные - это режим регенерации (восстановления) инфор мации и режим проверки ЦАП.

В первом режиме цля занесения цифровой информации по шине 18 в MLIAH u преобразования ее в аналоговую блоки

50 цолжиы быть в слецующем состоянии: счетчики 2 и 4 и регистр 7 в нулевом состоянии, коммутаторы 8 и 9 осуществляют коммутацию таким образом, что копы с ОП 6 поступают на исправный UAIT . 55 например БАП 10, и аналоговый сигнал поступает с его выхоца на вхоц блока АЗЭ 13. По шине 18 импульс За409 4 пись поступает в блок 3 управления, а через блок 5 коц управляющего воэцействия М и коц ацреса канала N поступает

2 на вхоц ОП 6 и коц N поступает также в регистр 7. Блок 3 управления выраба тывает цва импульса: первый — "Запись в ОП", второй - (с некоторой зацержкой)

"Списывание иэ ОЗУ". По первому импульсу коцы Й., и М записываются вОП 6,,а по второму коц й„через коммутатор 9 записывается в КАП lQ u коц N> записывается в регистр 7, На выхоце Е1АП 10 формируется аналоговый эквивалент, который через коммутатор 8 поцается на информационный вхоц АЗЭ 13.

По ацресу, поступающему иэ регистра 7 в АЗЭ 13, к информационному. вхоцу поцключается соответствующая ячейка АЗЭ, облацаюшая тем свойством, что за время выборки t на ее выхоце устанавливает ся сигнал, равный сигналу, присутствующему на ее вхоце. Вторым параметром, характеризующим ячейку АЗЭ, является время хранения t „- это время, в течение которого сигнал на выхоце его буцет отличаться от исхоцного на величину, не превышаюшую цопустимую погрешность х ранен ия.

Таким образом, по истечении времени на соответствующем выхоце блока

АЗЭ 13 устанавливается аналоговый эквивалент, равный вхоцному коцу Й

1 и устройство готово к провецению слецуюшего цикла записи в цругую ячейку АЗЭ 13 или обновления информации в той же ячейке.

Второй режим — режим регенерации осуществляется в промежутках межцу циклами основного режима. Hro необхоцимость проциктована тем, что реальные ячейки АЗЭ 13 имеют конечное значение 1„. Так как соотношение Ех /t составляет тысячи и цесятки тысяч, то этот режим может осуществляться с такой периоцичностью, которая не нарушает и не эатруцняет проведение циклов основного режима.

Для осуществления первого вспомогательного режима необхоцимо, чтобы счетчики 2 и 4 и регистр 7 были в нулевом состоянии, коммутаторами 9 и 8 выбран оцин из исправных LlAH, например UAn10.

При отсутствии по шине 18 импульса

"Запись" в блоке 3 управления вырабатывается разрешающий сигнал, по которому от генератора 1 записывается в счетчик 2 ециница. По этому ацресу изОП 6 списывается в LIATI 10 коц, хранящийся

102940 в соответствующей ячейке ОП. Адрес из счетчика 2 записывается также в регистр, который при наличии управляющего сигнала на блоке 19 вентилей осуществляет поцключение к выходу IJAO 10 ячейки блока 13 АЗЭ. Выход этой ячейки коммутатором 21 подключается к блоку 14 разности, на второй вход которого поступает через коммутатор 8 аналоговый сигнал с выхода UAH 10. Разностный сигнал с I0 выхода блока 14 преобразуется с помощью AUfl в коц, который поступает в блок 16 анализа. В блоке 16 проверяет» ся условие выхода этой разности за поле цопуска: 15 (1) где RADII- код, подучаюшийся на выхоце AUII)

Яаоп - допустимое отклонение разности, 20

Если условие (1) выполняется, то нри условии, если в блох 3 управления не поступает сигнал "Запись", в счетчик 2 от генератора поступает вторая единица и цикл регенерации информации уже по 25 новому адресу повторится в той же последовательности, что и выше, Если же разность превышает допустимую, т.е. вре» мени, отведенного на восстановление сигнала по каким-йибо.причинам оказалось 30 недостаточно, то по тому же ацресу проводится повторная запись. Если условие (1) опять не буцет выполнено, то адрес неисправной ячейки записывается в блок 17 регистрации. Регенерация по остальным адресам продолжается в той же последовательности, B процессе эксплуатации или в начале работы NUAH возникает потребность в проверке правильности работы основно- 40 го узла устройства - UAff. Причем в отличие от элементов вычислительной техники о правильности функционирования ЦАП можно судить, лишь проверив его во всех точках его характеристики Вхоц - вы ход .

Устройство в этом втором вспомогательном режиме работает следующим образом.

Коммутаторы 9 и 8 осуществляют подключение UAfl 10. В счетчик 2 зано.сится коц 00 ° .. 01, а в счетчике 4 устанавливается код 000 ... 00, Информация из счетчиков 2 и 4 через блок ИЛИ 5 поступает в ОП 6 и переписывается в ЦАП 10. Код ацреса записывается в регистр 7, который осушествля ет подключение к выходу ЦАП 10 соот9 6 ветствуюшей ячейки АЗЭ 13. После записи аналоговой информации в соответствующую ячейку в счетчики 2 и 4 добавляется по единице и аналоговый эквивалент возросшего на ециницу кода заносится в следующую по номеру ячейку. Для случая, когда число возможных кодовых хомбинация меньше числа каналов и соответственно ячеек, в ячейки АЗЭ 13 оказываются занесенными все значения характеристики Е1АП 10. После этого UAII 11 коммутаторами 9 и 8 подключается к ОП 6 и АЗЭ 13, а хоммутатором 21 подключается выхоц ячеек АЗЭ х первому вхоцу блока 14, на второй вход которого поступает сигнал с выхоца ЦАП 11, В счетчик 2 заносится код 00 ... 01, а в счетчик 4 устанавливается коц 00 ... 00. Информация из счетчиков 2 и 4 через блок 5 ИЛИ поступает в ОП 6 и переписывается в ЦАП 11. По адресу из регистра 7. осуществляется поцключенне коммутатором 21 выхода соответствующей ячейки к блоку 14. АБП 15 измеряет разность межцу значениями сигналов с выхоца БАП 10 и UAfl 11, соответствующих коцу 00 ... 01.

Если условие (1) буцет соблюцаться, то осуществляется перехоц к проверке следующей комбинации путем увеличения числа в счетчиках 2 и 4 на ециницу. Umлы проверки процолжаются цо тех пор,, пока не буцут проверены все точки характеристики ПАП. Если условие (1) в одной из точек буает нарушено, то по команце блока 16 анализа адрес ее заносится в блок 17 регистрации. Когца цикл сравнения характеристик UAH 10 и ЦАП 11 заканчивается, то осуществляется цикл сравнения характеристик 1ХАП 11 и ЦАП 12, т.е. в следующем положении ключей коммутаторов 9 и 8 значения напряжений в точках характеристики ЦАП 11 заносятся в АЗЭ и сравниваются после этого путем соответствующего переключения ключей коммутаторов 9 и 8 с точками характеристики ПАП 12. В той же последовательности сравниваются характеристики LIAISE 12 и ПАП 10. Такая процедура проверки позволяет выявить неисправный IIAIT и проверить тракты А3Е.

Таким образом, использование одного

ЦАП в системе многоканального преобразования сущесвенно повышает идентичность каналов, простоту контроля всех участков многоточечной характеристики каждого канала и, тем самым, повышает параметрическую надежность работы устройства.

1029409

Составитель А. Симагин

Рецактор Л. Авраменко Техрец Л1,Коштура Корректор Ю. Макаренко

Заказ 5001/58 Тираж 936 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по целам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., ц. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4