Аналого-цифровой преобразователь

 

1. АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий цифроаналоговый преобразователь, генератор импульсов , генератор шума, выход которого соединен с первым входом первого компаратора , отл и-чающийся тем, что, с целью повьппения его быстродействия и помехоустойчивости, в него введены второй компаратор, блок задания шага, дешифратор, элемент И-НЕ, сумматор и регистр памяти, причем выход генератора импульсов соединен с первыми входами компараторов и входом блока задания шага, выходы которого через дешифратор соединены с первым входом регистра памяти и непосредственно - с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого компаратора и первым входом элемента И-НЕ , третий вход - с выходом втогрого компаратора и вторым входом элемента И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом регистра памяти и первым входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом второго компаратора, а вторые входа - с выходами сумматора и третьими входами .регистра памяти, выходы которого соединены с четвер-Лвш входами сумматора, а вторые входы первого и второго компараторов соединены соответственно с общей и входной шинами преобразователя. 2. Преобразователь по п. 1, о тличающийся тем, что блок задания шага выполнен в виде постоянного запоминающего устройства.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (д1) Г О! R 13/02

ГОсудАРстВенный НОмитет сссР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3580034/18-2i (22) 18.04.83 (46) 15,12,84. Бюл, Ф 46

,(72) Т.M. Алиев, Д.И. Дямиров, Г.С. Исааков и А.A. Тер-Хачатуров (71) Азербайджанский институт нефтй и химии им. M. Азизбекова (53) 681.325(088.8) (56) 1. Федоров Р.Ф., Яковлев В.В.,,Добрис Г.В. Стохастические преобразователи информации.Л., "Машиностроение", 1978, с..58-62, рис. 5.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 488147, кл. G 01 R 13/02, 1973 (прототип). (54)(57) 1. АНАЛОГО-ПИФРОВОЙ ПРЕОБРА

ЗОВАТЕЛЬ, содержащий цифроаналоговый преобразователь, генератор импульсов, генератор шума, выход которого соединен с первым входом первого компаратора, отличающийся тем, что, с целью повышения его быстродействия и помехоустойчивости, в него введены второй компаратор, блок задания шага, дешифратор, эле. мент И-НЕ, с имматор и регистр памяти, причем выход генератора импульсов

„,SU„, 1129528 А соединен с первыми входами компараторов и входом блока задания шага, выходы которого через дешифратор соединены с первым входом регистра памяти и непосредственно — с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого компаратора и первым входом элемента

И-НЕ, третий вход — с выходом второго компаратора и вторым входом элемента И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом регистра памяти и первым входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом второго компаратора, а вторые входы - с выходами сумматора и третьими входами. регистра памяти, выходы которого соединены с четвертыми входами сумматора, а вторые входы первого и второго компараторов соединены соответственно с общей и входной шинами преобразователя.

2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что блок задания шага выполнен в виде постоянного запоминающего устройства.

112952

Изобретение относится к информационно-измерительной и вычислительной технике и может быть использовано как для измерения постоянных электрических сигналов, следующих на фоне аддитивных случайных помех, так и для определения параметров (математического ожидания) случайных процессов.

Известен аналого-цифровой преоб- 10 разователь, содержащий формирователь случайных сигналов, компаратор, тактовый генератор и два счетчика, причем формирователь случайных сигналов содержит генератор случайных (псевдослучайных} чисел и пре. образователь код — аналог (1 ).

Недостатками этого преобразователя являются низкие точность и быстродействие.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является стохастический цифровой вольтметр, содержащий цифроаналоговый преобразователь, генератор шума, подключенный к первому входу компаратора, источник компенсирующего напряжения, состоящий из включенных последовательно управляемого источника эталонного напряжения и фильтра нижних частот, генератора импульсов, подключенного к первым входом первого счетчика и ключа, второй вход которого объединен с выходом компаратора и входом источника компенсирующего напряжения, выход которого

35 подключен к первому входу дифферен-. циального усилителя, второй вход которого подключен к входной шине устройства, а выход через блок управле40 ния порогом срабатывания — ко второму входу компаратора, причем выход ключа подключен к входу второго счетчика, выходы счетчиков подключены к входам цифрового делительного

45 устройства, выход которого соединен с входом цифрового отсчетного устройства j2 ).

Недостатками вольтметра являются низкие быстродействие и помехоустойчивость.

Целью изобретения является повышение быстродействия и помехоустойчивости преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий цифроаналоговый преобразователь, генератор импульсов, генератор шума, выход которого соединен с первым входом первого компаратора, введены второй компаратор, блок задания шага, дешифратор, элемент И-НЕ, сумматор и регистр памяти, причем выход генератора импульсов соединен с первыми входами компараторов и входом блока задания шага, выходы которого через дешифратор соединены с первым входом регистра памяти и непосредственно с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого компаратора и первым входом элемента И-HE третий вход — с выходом второго компаратора и вторым входом элемента И-НЕ„ выход которого соединен со вторым, входом регистра памяти и первым входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом второго компаратора, а втсрые входы — с выходами сумматора и третьими входами регистра памяти, выходы которого соединены с четвертыми входами сумматора, при этом вторые входы первого и второго компараторов соединены соответственно с общей и входной шинами преобразователя,a блок задания шага выполнен в виде постоянного запоминающего устройства.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, компаратор 2, блок 3 задания шага, компаратор 4, генератор 5 шума, дешифратор 6, цифроаналоговый преобразователь 7„ сумматор 8, регистр 9 памяти, элемент И-НЕ 10.

Выход генератора 1 соединен с входами комнараторов 2 и 4, а также блока 3, выходы которого соединены с входами сумматора 8 и через дешифратор б — с регистром 9, который соединен также с сумматором 8, циф-;. роаналоговым преобразователем 7 и элементом И-НЕ 10, входы которого соединены с выходами компараторов 2 и 4 и управляющими входами сумматора 8, а выход ЦАП 7 соединен с входом компаратора 2.

Преобразователь работает следующим образом.

Синхронно поступлению импульсов генератора 1 производится опрос состояния компараторов 2 и 4 и формирование с помощью блока 3 ре29528

45 преобразователя 7 средняя частота срабатывания компараторов 2 и 4 становится одинаковой, что может иметь место только в том случае, когда регистр фиксирует значение математического ожидания входного параметра. При этом, если входной параметр постоянный, то производится его стохастическое квантование; если,на

3 11 гулярной последовательности чисел z.

1 убывающих по определенному закону.

В основу выбора последовательности ь;могут быть положены самые различные критерии. При этом ограничения накладываются лишь на характер последовательности — она не должна быть возрастающей. Так, например, выбор Z., из условия

2„„

Э

1 Г, где z — наибольшее значение параметра х;

e — номер шага (тактового импульса генератора 1) является оптимальным с точки зрения минимума дисперсии ошибки. Если,в момент опроса состояние компараторов 2 и 4 указывает на то, что значение входного параметра превышает уровень сигнала цифроаналогоmorn преобразователя 7, а сигнал генератора 5 превышает нулевой уровень, то число, сформированное блоком 3, складывается в сумматоре 8 с содержимым регистра 9 памяти; в противном случае оно вычитается из содержимого регистра 9. Запись результата алгебраического суммирования в ПАП 7 и регистр 9 производится с помощью элемента И-НЕ,анализирующего состояние компараторов 2 и 4

Преобразование заканчивается с окончанием формирования значений шага блоком 3. Результат фиксируется в .регистре 9. Следующий цикл преобразования начинается с появления на выходе блока 3 начального .кода, распознаваемого дешифратором.

6, который устанавливает регистр 9 в исходное состояние.

Технико-экономический эффект от использования изобретения состоит в повышении быстродействия и помехоустойчивости преобразователя.

Основные ограничения на быстродействие преобразователя вносят цифроаналоговый преобразователь 7, компараторы 2 и 4 и блок 3. Поскольку реализация последовательности 2- предполагает выполнение

1 продолжительных по времени операций (в частности, для указанной noz следовательности Z;= операций деления), то наилучшим с точки зрения быстродействия решением является исполнение блока 3 в виде

1О

4 постоянного запоминаюшего устройства

ПЗУ. При этом поочередное считывание информации, записанной в ПЗУ, производится практически синхроннс поступлению тактовых импульсов генератора 1.

Быстродействие цифроаналоговых преобразователей и компараторов, определяемое их временем срабатывания, составляет десятки наносекунд.

Следовательно, частота тактовых импульсов генератора 1 может состав.лять десятки мегагерц. Так как ус- реднение с изменяющимся шагом в данном преобразователе для обеспечения заданной точности требует меньшего, чем для прототипа, объема выборки, быстродействие существенно вьппе быстродействия прототипа.

Инструментальная погрешность преобразователя определяется погрешностью цифроаналогового преобразователя 7 и компараторов 2 и 4.

Цифроаналоговые преобразователи обеспечивают наибольшую точность преобразования.

В преобразователе компараторы 2 и 4 включены по дифференциальной схеме. Поэтому на результат преобразования оказывает влияние разброс их погрешностей (имеется в виду смещение и дрейф "нуля" компараторов). При этом, если использовать пару компараторов (например, К521 С А1), выполненных на одной подложке, то разброс оказывается незначительным, им практически мож-i но пренебречь.

В данном преобразователе используется комбинация метода статистических испытаний и компенсации. Однако в отличие от прототипа, здесь имеется канал "опорного" шума (компаратор 4 и генератор 5), с которым сравнивается преобразуемый параметр.

В момент компенсации входного параметра сигналом цифроаналогового

29528

Составитель А. Титов

Редактор С.. Тимохина Техред Л.Коцюбняк Корректор Л. Пилипенко.

Заказ 9444/35: Тираж 710 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

Э 11 преобразуемый параметр наложена гармонйчаская или аддитивная случайная помеха с "нулевым средним" и известным законом распределения (или обе помехи действуют одиовремен. но), то влияние помех на результат преобразования устраняется; если на входе преобразователя .зргодическир случайный процесс, то определяется его математическое ожидание.

Таким образом, предлагаемое техническое решение, основанное на ком.

r. ленсации среднего значения входного

:параметра сигналом цифроаналогового преобразователя 7, определяемым посредством весового усреднения результатов сравнения входного параметра с опорным шумом, позволяет повысить быстродействие и помехоустойчивость преобразования, сохраняя высокую точность последнего,