Комбинированный аналого-цифровой преобразователь

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано д.пя преобразования напряжения постоянного тока в цифровой код и ввода кода в управляющую ЦВМ. Целью изобретения ляется повышение помехоустойчивости АЦП при воздействии высокочастотных периодических и импульсных помех путем введения в комбинированный АЦП, содержащий блок сравнения, триггер, регистр последовательных приращений, реверсивный счетчик, ЦАП, генератор импульсов, элемента задержки и дополнительного реверсивного счетчика. 2 ип. с (t (Л

7157 А 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (50 4 Н 0 3 М 1 46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 . ».

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4019837/24-24 (22) 06.02.86 (46) 15.01.88. Бюл, Р 2 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) А.И;Иванов, А.Н.Печенкин и С.М.Яковлев (53) 681.325 (088.8) (56) Гнатек Ю.P. Справочник по ЦАП и АЦП, М.: Наука, 1982, с. 410, рис. 5.79.

Шляндин В.М. Цифровые измерительные устройства. М.: Наука, 1981, с. 322-323, рис. 5.12. (54) КОМБИНИРОВАННЫЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для преобразования напряжения постоянного тока в цифровой код и ввода кода в управляющую ЦВМ. Целью изобретения яв ляется повьппение помехоустойчивости

АЦП при воздействии высокочастотных периодических и импульсных помех путем введения в комбинированный АЦП, содержащий блок сравнения, триггер, регистр последовательных приращений, реверсивный счетчик, ЦАП, генератор импульсов, элемента задержки и допол= Я нительного реверсивного счетчика.

2 ил.

1 136

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и может быть использовано в цифровых системах автоматического управления динамическими объектами, в частности газотурбинными двигателями, для преобразования сигналов датчиков рабочих параметров в цифровой код.

Цель изобретения — повышение помехоуетойчивости.

На фиг.1 представлена. блок-схема предлагаемого устройства, на фиг.2— временная диаграмма.

Устройство содержит блок l сравнения, триггер 2, регистр последовательных приближений (РПП) 3, основной реверсивный счетчик (PC) 4, цифроана- логовый преобразователь (ЦАП) 5, генератор 6 импульсов, элемент 7 задержки, дополнительный реверсивный счетчик 8.

Устройство работает следующим образом.

После поступления по шине запуска импульса запуска РПП 3 устанавливается в исходное состояние. При этом на выходе РПП "Конец преобразования" устанавливается сигнал "1", который запрещает считывание кода и одновременно переводит оба реверсивных счетчика 4 и 8 в режимы записи параллельных кодов, поступающих на первые входы счетчиков. С приходом первого после запуска тактового импульса с генератора 6 импульсов РПП 3 начинает реализовать алгоритм1 поразрядного уравновешивания. В ходе поразрядного уравновешивания реверсивные счетчики

4 и 8 не влияют на работу,АЦП. Цифровой код поразрядного уравновешивания формируется на первом выходе РПП 3 H . транслируется через первый PC 4 на вход ЦАП 5, который вырабатывает компенсирующий сигнал обратной связи, сравниваемый блоком 1 сравнения с входным сигналом. Сигналы. блока 1 сравнения фиксируются по фронту тактовых импульсов в триггере и переписываются в РПП 3 с задержкой на время записи в триггер 2, определяемой элементом 7 задержки. После окончания поразрядного уравновешивания (момент t, на фиг. ° 2) на первом выходе

РПП устанавливается полноразрядный код преобразования, а на выходе "Конец преобразования" появляется сигнал "0", по которому реверсивные счетчики переводятся в режим счета.

7157 2 переполнения второго PC 8, поступающие на вход разрешения счета РС 4, причем само изменение кода счетчика

4 происходит по тактовым импульсам.

Для второго PC 8 счет разрешен всегда, поэтому вход разрешения счета на схеме не обозначен. После окончания этапа поразрядного уравновешивания на выходе триггера 2 фиксируется знак разности между U „ и U<,- имеющий

45 место в момент времени t,. Допустим, что после окончания работы РПП 3

U» (t,) U (t,) и на выходе триггера 2 устанавливается "1". Для второго PC 8 этап следящего уравновешива50 ния начинается со значения кода, saписанного с первых входов и равного

111...1, и направления счета в сторону сложения. Реверсивный счетчик 8 вырабатывает сигналы переполнения

Одновременно в РС 4 производится запись кода РПП 3, и счетчик начинает работать именно с этого кода, а во

5 второй PC 8 по первому входу записывается во все, разряды состояние выхода триггера 2, которое может быть равно или "О", или "1". С момента времени t начинается этап следящего

1р уравновешивания, причем этот этап поддерживается сигналом "0" с выхода

РПП 3 до прихода следующего импульса запуска, а сам РПП в следящем режиме не влияет на работу устройства. В течение всего этапа следящего уравновешивания на шине разрешения считывания присутствует сигнал "0", разрешающий потребителю считывание кода

АЦП.

2р Работа устройства на этапе следящего уравновешивания заключается в следующем. Выработкой сигнала. обратной связи, снимаемого с ЦАП 5, управляет код, накапливаемый в первом РС 4.

25 В зависимости от знака разности входного сигнала и сигнала обратной связи на выходе блока 1 сравнения и далее триггера 2 вырабатывается сигнал .

"0" при U» < U и сигнал "1" при

30 U „ U Этот сигнал, поступая на.. вторые входы реверсивных сЧетчиков, определяет направление счета: "0"— вычитание, "1 - сложение. Код в счетчиках может изменяться только по фронту тактовых импульсов, которые подаются на счетные входы счетчиков 4 и 8. !

Однако реверсивные счетчики работают в разных условиях. Первый РС 4 может считывать только импульсы с выхода, 67157

15

55 з 13 согласно следующей логической функции .

P = 000...0 Вычитание";

V = 111...1 "Сложение".

Таким обрааом, на выходе второго

РС 8 появляется сигнал переполнения, и первый РС 4 производит наращивание кода на I, Пусть в результате увеличения выходного кода на 1 выполняется условие U „ (U Состояние второго

PC 8 при этом характеризуется кодом

000...0, что имеет место при переполнении счетчика сверху, а направление счета, определяемое выходным сигналом триггера 2, идет в сторону вычитания. Согласно указанному выражению на выходе второго PC 8 вновь вырабатывается сигнал переполнения, по которому код первого PC 4 уменьшится на

1, а второй РС 8 вновь устанавливается в состояние 1...111. Таким образом, при изменении входного сигнала в диапазоне между двумя соседними уровнями квантования код основного

PC 4 с приходом каждого тактового импульса изменяется на +1 младшего разряда, а состояние второго PC 8.изменяется от такта к такту, принимая значения 0...000 и 1...111. При этом

PC 8 каждый раз вырабатывает сигнал переполнения.

При воздействии на входе импульсной поМехи (момент времени t ) код

PC 8, изменившись на предыдущем такте после переполнения с 1...111 на

0...000, со следующим тактовым импульсом принимает значение 0...001, так как направление счета не изменяется и, следовательно, сигнал переполнения не вырабатывается. При неизменном направлении счета (т.е ° неизменном знаке разности U» Б„ > О) сигнал переполнения появляется лишь после прихода 2 тактовых импульсов, что эквивалентно уменьшению скорости отслеживания сигнала (m — разрядность дополнительного реверсивного счетчика. Для примера на фиг.2 = 2), т.е. повышение помехоустойчивости.

По сравнению с прототипом предлагаемый комбинированный аналого-цифровой преобразователь благодаря введению элемента задержки, второго реверсивного счетчика и шины запуска имеет более высокую помехозащищенность по отношению как к импульсным, так и .быстроменяющимся непрерывным помехам.

Это достигается за счет того, что при резком уйеличении.скорости изменения входного сигнала, что свойственно импульсным и высокочастотным периодическим помехам, в предлагаемом устройстве скачком изменяется скорость отслеживания входного сигнала, вследствие чего повышаются фильтрующие свойства АЦП, устойчивость его работы. При этом малая динамическая погрешность в полосе частот полезного сигнала, заданное время преобразования на этапе поразрядного уравновешивания, а также уровень подавления высокочастотных и импульсных помех определяются выбором значений такто. вой частоты и разрядности дополни-.. тельного реверсивного счетчика. Для сравнения на фиг.2 показана штриховой линией реакция на импульсную помеху прототипа, откуда видно, что в прототипе при прочих равных условиях возмущение от действия помехи более чем в три раза превосходит возмущение, имеющее место в предлагаемом устройстве. Кроме того, в предлагаемом комбинированном АЦП отсутствуют сбои в работе, представляющие собой ложные переключения из следящего режима в режим поразрядного уравновешивания и обратно при воздействии интенсивных импульсных помех, что может иметь место в прототипе. Это объясняется тем, что переключатель метода уравновешивания в прототипе принципиально построен так, чтобы при попадании сигнала рассогласования, вырабатываемого схемой сравнения, в зону, определяемую пороговыми элементами, происходит переключение метода уравновешивания.

Формула изобретения

Комбинированный аналого-цифровой преобразователь, содержащий блок сравнения, первый вход которого является входной шиной, второй вход соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а выход подключен к первому входу триггера, выход которого соединен с управляющим входом реверсивного. счетчика и информационным входом регистра последовательных приближений, информационные выходы которого соединены с соответствующими информационными входами реверсивного счетчика, счетный вход которого объединен со счетным входом регистра последовательных приближений, выход

5 13671

"Конец преобразования" которого является шиной разрешения считывания, а выходы реверсивного счетчика соеди- . нены с.соответствующими входами циф5 роаналогового преобразователя и являются выходной шиной, генератор импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены элемент задержки и дополнительный реверсивный счетчик, информационные входы и управляющий вход которого подключены к выходу триггера, счетный вход объединен со счетным входом реверсивного )g

57

6 счетчика и подключен через элемент задержки к выходу генератора импульсов выход которого соединен с вто-, рым входом триггера, вход запуска регистра последовательных приближений является шиной запуска, а входы разрешения записи реверсивного счетчика и дополнительного реверсивного счетчика соединены с выходом "Конец преобразования" регистра последовательных приближений, причем выход переполнения дополнительного реверсивного счетчика подключен к входу разрешения счета реверсивного счетчика.

1367157

Составитель В.Махнанов

Техред Л.Сердюкова Корректор М.Демчик

Редактор С.Лисина

Заказ 6850/55 Тираж 928 Подл исно е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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