Способ аналого-цифрового преобразования и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах ввода управляющих ЦВМ. Изобретение позволяет повысить точность преобразования при воздействии случайной, аддитивной помехи . Это достигается тем, что формируется напряжение развертки с помощью генератора напряжения развертки. -Сравнивается входное напряжение с напряжением развертки с помощью блока сравнения. Заполняется интервал времени от момента начала развертки до момента первого совпадения входного напряжения и напряжения развертки импульсами эталонной частоты от генератора импульсов, которые подсчитьшаются счетчиком импульсов.После первого совпадения входного напряжения и напряжения развертки продолжают заполнять импульсами эталонной частоты временной интервал до момента последнего совпадения входного напряжения и напряжения развертки. Формируют выходной код с помощью регистров , блока управления, сумматора как полусумму числа импульсов эталонной частоты за интервалы времени от момента начала развертки до моментов первого и последнего совпадений входного напряжения и напряжения развертки. 2 с.п.и 1 з.п.ф-лы, 5 ил. с (Л 1чЭ 00 О)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИХ

А1

„„SU„„1231611 (б1) 4 Н 03 И 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ХОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3764578/24-24 (22) 27.06.84 (46) 15.05.86. Бюл. У 18 (71) Уфимский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) А.И. Иванов, A.Н. Печенкин и С.M. Яковлев, (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР к- 783987, кл. Н 03 К 13/20, 1979.

Гитис Э.И., Пискулов Е.А. Аналогоцифровые преобразователи. Учеб. пособие для вузов. N.: Энергоиздат, 1981, с. 218-220, рис. 6-4б. (54) СПОСОБ АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУ-.

:ЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах ввода управляющих ЦВМ. Изобретение позволяет повысить точность преобразования при воздействии случайной, апдитивной помехи. Это достигается тем, что формируется напряжение развертки с помощью генератора напряжения развертки. .Сравнивается входное напряжение с напряжением развертки с помощью блока сравнения. Заполняется интервал времени от момента начала развертки до момента первого совпадения входного напряжения и напряжения развертки импульсами эталонной частоты от генератора импульсов, которые подсчитываются счетчиком импульсов.После первого совпадения входного напряжения и напряжения развертки продолжают заполнять импульсами эталонной .частоты временной интервал до момента последнего совпадения входного напряжения и напряжения развертки.

Формируют выходной код с помощью регистров, блока управления, сумматора как полусумму числа импульсов эталонной частоты за интервалы времени от момента начала развертки до моментов первого и последнего совпадений входного напряжения и напряжения развертки. 2 с.п.и 1 з.п.ф-лы 5 ил.

N„+ (N, ° N,)

Ф

2 (1)

1 (2) Я„+Й,=,(1,-1„)=,(1 -а) -1,)

Среднее значение результирующего кода равно

N=(2N,+й,)ta=(f.(т -а,-t„).

+1 (t - -1„))/2=,(t -t„)=f Т,, (3) где Т вЂ” ис"тинный интервал времени о развертки.

Из формулы (3) следует, что среднее значение результирующего кода Й не зависит от входной помехи, т.е. систематическая погрешность, обусловленная преждевременным срабатыванием блока 7 устраняется. При этом достоверный интервал Т должен включать в

9 себя как минимум два интервала декорреляции, что дает возможность получения как минимум двух независимых

1 12316

Изобретение относится к вычисливЂ, тельной технике и может быть использовано в устройствах ввода управляющих ЦВМ.

Цель изобретения — повышение точ5 ности преобразования при воздействии случайной аддитивной помехи.

На .фиг. 1 изображены временные диаграммы, поясняющие сущность предлагаемого способа (на фиг. 1а изобра- 10 жен процесс формирования напряжения развертки U (t) и сравнение его с входным напряжением U Ä(t), на фиг. 1бграфик выходного напряжения блока сравнения, на фиг. 1в — пРоцесс формирования кодов N и М, соответству1 ющих первому и последнему моменту равенства входного напряжения и напряжения развертки); на фиг. 2— графики условных распределений плотности вероятности моментов срабатывания блока сравнения в зависимости от параметра 4 =T> lyte где Т вЂ” достоверный интервал пересечения 0 (1 ) и 0 (4), в течение которого произой- 25 вх дет хотя бы одно срабатывание блока

7, Ь с — время декорреляции помехи; на фиг. 3 — графики смещения законов распределения для моментов первого. и последнего равенства входного напряжения и напряжения развертки; на

1 фиг. 4 — функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 5 — структурная электрическая схема блока управления устройства.

Устройство (фиг. 4) содержит генератор 1 импульсов, элемент И 2, триггер 3, счетчик 4 импульсов, генератор 5 напряжения развертки, блок 6 управления, блок 7 сравнения, регист40 ры 8 и 9, сумматор 10.

Блок 6 (фиг. 5) содержит одновибратор 11, триггеры 12 и 13, элементы

И 14 и 15.

Сущность способа аналого-цифрового

45 преобразования заключается в следующем. В момент времени t„ (фиг. 1а) . начинает формироваться напряжение развертки ()р(), которое сравнивается блоком 7 с входным сигналом L!+>(t)

Овхсг+ (1 ) где "swap(t) — полезная и П (<) — шумовая составляющие сигнала. При этом производится заполнение интервала времени .от начала развертки до момента первого совпадения вход- 5 ного напряжения и напряжения развертки, фиксируемого блоком 7 импульсами опорной частоты. Результатом этой

11 2 операции является формирование кода соответствующего первому сраба тыванию блока 7 (t ). Однако код и

1 не является достоверным из-за влияния помехи на работу блока 7 ° С целью повьппения точности при воздействии помехи в предлагаемом способе дополнительно заполняют интервал времени от первого момента до последнего момента совпадения входного напряжения и напряжения развертки импульсами эталонной частоты. В результате этой операции формируется код и, соответствующий последнему срабатыванию блока 7 (t ) .

Результирующий код равен

Предлагаемый способ позволяет достичь повьппения точности преобразова-. ния при воздействии случайной аддитивной помехи по следующим причинам.

Вследствие центрированности случайной помехи и независимости моментов пер:вого и последнего срабатывания блока

7 дифференциальные законы распределения моментов срабатывания будут симметрично смещены относительно момента достоверного срабатываниями (фиг, 3) Это означает, что математические ожидания ъременных смещений для более раннего Ьр =t3 -1 2 и более позднего Ь „=1 - срабатываний будут равны по модулю. Сред— нее значение выходных кодов N и и

1 можно записать в виде

<„=f,(-t„)= f.(t -ьР-t„).

1 23161 1 4 и 13 подаются на вторые входы элементов И 14 и 15 соответственно и (41

> 8//(2"-1й,, 40

50 выборок результата сравнения входноLго сигнала и развертывающего сигнала (достоверный интервал должен не менее, чем вдвое превышать период им- пульсов эталонной частоты ). Отсюо да по известным характеристикам помехи осуществляют синтез параметров

АЦП .

Где ь1 — интервал декоррсляции помехи, определяемый по автокорреляционной функции помехи.

ЗнаяT .из (3) определяют значеЯ in> ние эталонной частоты АЦП

> 2/Т .„(Б)

Крутизна развертки

5 < 66 /Т где G —,среднеквацратическое значение помехи.

Зная S и, определяют максимальное входное напряжение АЦП где 11 — разрядность АЦП.

При этом за счет осреднения двух отсчетов Й .и Й +Й, уменьшается так1 же случайная погрешность.

Устройство для реализации способа аналого-цифрового преобразования работает следующим образом.

В начальном состоянии триггер 3 и триггеры 12 и 13 блока 6 обнулены, в регистрах 8 и 9 .записаны коды N„ и М +й соответственно предыдущего

1 преобразования, а на выходе сумматора

10 имеет место результирующий код предыдущего преобразования °

N=(2N, N )/2

Импульс запуска, иницийрующий начало работы устройства, поступает на первый вход триггера 3, на вход генератора 5, на третий вход блока

6 и на второй вход счетчика 4. При этом происходит обнуление счетчика

4 и установка триггера 3 в единичное состояние, которое разрешает прохождение импульсов эталонной частоты с генератора 1 через элемент И 2 на первый вход счетчика 4. Одновременно производится запуск генератора 5 и установка триггеров 12 и 13 блока

6 в единичное состояние. При этом высокие выходные уровни триггеров 12 разрешают прохождение сигналов через них.

В первый момент равенства входного напряжения и напряжения развертки происходит первое срабатывание блока 7, импульс с выхода которого, поступая на второй вход блока 6, запускает одновибратор 11. Импульс с выхода одновибратора 11 через элементы И 14 и 15 поступает на первый и второй входы блока 6 и далее на первые входы регистров 8 и 9, осуществляя запись кода М,, соответствующего первому срабатыванию блока 7 в регистры 8 и 9. По заднему фронту импульса одновибратора 11 триггер 12 устанавливается в нулевое состояние и его низкий выходной уровень запрещает прохождение сигналов через элемент

И 14, При каждом последующем срабатывании блока 7 импульсы с выхода одновибратора 11, проходя через элемент

25 И 15 на первый. вход регистра 9, осуществляют запись текущего кода счетчика 4 в регистр 9. При последнем срабатывании блока 7 в момент времени 4 (фиг. 1) в регистр 9 записываетз ся код Ц + N .. Выходные коды И и и 1

М+ М регистров 8 и 9 поступают на

1 Я сумматор 10, где формируется результирующий код К = (2N„+ и )(2 преобразования. При переполнении счетчика

4 сигнал переполнения обнуляет триггеры 3 и 13 и запрещает прохождение сигналов через элементы И 2 и 15.

После этого устройство готово к следующему циклу преобразования.

Разрешающая способность блока 6 определяется в основном характеристиками одновибратора 11, который запускается по переднему фронту (переход

0 — 1) сигнала блока 7. Функция одновибратора 11 заключается в нормиров45, ке выходных импульсов блока 7 по дли тельности с тем, чтобы обеспечить надежность записи кодов в регистры 8 и

9. Запустившись от переднего фронта импульса с выхода блока 7, одновибратор 11 ие реагирует на импульсы блока 7 до тех пор, пока не возвратится в исходное состояние. Длитель ность импульса одновибратора выбирас "1 .ется равной

Формула из обретения

1. Способ аналого-цифрового преобразования, включающий формирова1231611

М, (И1+ N ) I где 1 — код, соответствующий первому временному интервалу; 25

И, — код, соответствующий второму временному интервалу.

2. Устройство аналого-цифрового преобразования, содержащее генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера, а выход соединен с первым входом счетчика импульсов,первый вход триггера и вход генератора напряже35 ния. развертки объединены и являются шиной "Запуск", выход генератора напряжения развертки соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого является входной шиной, о т- 4 л и ч а ю щ е е с я тем, что, с. ние напряжения развертки, сравнение входного напряжения с напряжением развертки, формирование первого интервала времени от момента начала развертки до момента первого совпадения напряжения развертки с входным напряжением и формирование выходного кода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования при воздействии случайной аддитивной помехи, после формирования первого временного интервала осуществляют формирование второго временного интервала до момента последнего равенства входного напряжения напряжению развертки, а формирование выходного кода. осуществляют по формуле

10 !

20 целью повышения точности, в устройство введены первый и второй регистры, блок управления и сумматор, причем второй вход триггера объединен с первым входом блока управления и соединен с выходом переполнения счетчика импульсов, второй вход блока управления соединен с выходом блока сравнения, второй вход счетчика импульсов и третий вход блока управления объединены и являются шиной "Запуск",первый и второй выходы блока управления .соединены соответственно с первыми входами первого и второго регистров, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами счетчика импульсов, а выходы соединены соответственно с первыми и вторыми входами сумматора, выходы которого являются выходными шинами.

3, Устройство по п.2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок управления выполнен на одновибраторе, двух триггерах,. двух элементах И, первые входы первого и второго триггеров объединены и являются третьим входом блока управления, второй вход первого триггера является первым входом блока управления, второй вход второго триггера объединен с первыми входами первого и второго элементов

И и соединен с выходом одновибратора, вход которого является вторым входом блока управления, выходы первого и второго триггеров соединены соответственно со вторыми входами первого и второго элементов И, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами блока управления.

123161!

1231611

Ру ту

av no а аю

Фив. J фия 6

Составитель А. Титов

Техред И.Попович Корректор Л. Пилипенко

Редактор А. Ревин

Заказ 2660/57 Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Л(-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4