Аналого-цифровой преобразователь с самокоррекцией в кодах с естественной избыточностью

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при помехоустойчивом аналого-цифровом преобразовании . Цепь - повышение достоверности преобразования. Аналогоцифровой преобразователь содержит группу 1 элементов задержки, первый и второй элементы 2 и 3 задержки , реверсивный регистр 4 сдвига, первый и второй регистры 5 и 6, первый блок 7 элементов И, второй блок 8 элементов И, элемент И 9, элемент 10 запрета, элемент ИЛИ 11, блок 12 коррекции кодов, преобразователь 13 кода в напряжение, элемент 14 сравнения, триггер 15, первую, вторую и третью шины 16-18 тактовых импульсов, шину 19 Пуск, входную шину 20, третий элемент 21 задержки. Повышение достоверности преобразования достигается за счет увеличения глубины коррекции при работе в обобщенных кодах с естественной избыточностью . 2 табл., 1 ил. с (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1381703 А1 (51)4 Н 03 И 1/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4018640/24-24 (22) 07.02.86 (46) 15.03.88. Бюл. В 10 (71) Производственное объединение по организации технической эксплуатации энергомеханического оборудования магистральных газопроводов Союзоргэнергогаз" (72) Н.А, Збродов (53) 681.325(088.8) (56) Браткевич В.В. и др. Структура помехоустойчивого аналого-цифрового преобразователя. — Автометрия, 1975, В 1, с. 52-57.

Браткевич В.В. Помехоустойчивый; аналого-цифровой преобразователь,—

Автоматика и вычислительная техника, 1978, У 1. с. 63-66. (54) АНАПОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С САИОКОРРЕКЦИЕЙ В КОДАХ С EiТЕСТВЕННОЙ ИЗБЫТОЧНОСТЬЮ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при помехоустойчивом аналого-цифровом преобразовании. Цель — повышение достоверности преобразования. Аналогоцифровой преобразователь содержит группу 1 элементов задержки, первый и второй элементы 2 и 3 задержки, реверсивный регистр 4 сдвига, первый и второй регистры 5 и 6, первый блок 7 элементов И, второй блок

8 элементов И, элемент И 9, элемент

10 запрета, элемент ИЛИ 11, блок 12 коррекции кодов, преобразователь

13 кода в напряжение, элемент 14 сравнения, триггер 15, первую, вторую и третью шины 16-18 тактовых импульсов, шину 19 "Пуск", входную шину 20, третий элемент 2 1 задержки.

Повышение достоверности преобразования достигается за счет увеличения глубины коррекции при работе в обобщенных кодах с естественной избыточностью. 2 табл., 1 ил.

1381703

20

Изобретение относится к аналоговои вычислительной технике и может быть использовано при помехоустойчивом аналого-цифровом преобразовании информации в специализированных

5 цифровых системах контроля регистрации и управления реальными технологическими процессами или объектами.

Цель изобретения — повышение достоверности преобразования.

На чертеже приведена функциональная схема аналого-цифрового преобразователя в кодах с естественной из- 15 быточностью.

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) в кодах с естественной избыточностью содержит группу из r элементов 1. 1- 1. r задержки, первый и второй элементы 2 и 3 задержки, реверсивный регистр 4 сдвига, первый и второй регистры 5 и 6, первый и второй блоки 7 и 8 элементов И, элемент И 9, элемент 10 запрета, эле- 25 мент ИЛИ 11, блок 12 коррекции кодов, преобразователь 13 кода в напряжение (ПКН), элемент 14 сравнения, триггер 15, первую, вторую и третью шины 16-18- тактовых импуль- .30 сов, шину 19 "Пуск", входную шину

20, третий элемент 21 задержки, шину 22 "Ошибка преобразования", выходную шину 23.

Работа устройства основана на свойствах обобщенных r, р-кодов, 35 где r и р — параметры кодов, причем

r = i,..., n-1, где n — разрядность преобразователя, р = 1,2,...

В табл. 1 приведены значения весовых коэффициентов ф 1 первых семи разрядов обобщенного г, ркода в зависимости от r и р.

По сигналу "Пуск" на шине 19 производится установка в "1" самого старшего разряда регистра 5 и сброс о в "0" всех остальных разрядов. Выходы регистра 4 сдвига (n информационных шин) соединены с первыми входами первого блока 7 элементов

И, и- 1 выходов старших разрядов регистра 4 сдвига соединены с п-1 входами установки в "1" младших pasрядов регистра 5, Выходы регистра 6 подключены к первым входам блока 12 коррекции кодов, На первых выходах

55 блока 12 формируются (и-1) сигналов коррекции (g,), а на втором выходе сигнал ошибки (х), При этом

t.1 х = V где в; — значение сигнала на i -й шине коррекции, причем (Q;, ) Q, (2)

)- 1 где Q,(Q,) — прямой (инверсный выход i-го разряда второго регистра 6.

Каждая i -я шина коррекции соединена через второй блок 8 элементов

И в соответствии с алгоритмом свертки единиц разрядов в обобщенных r р-кодах с входом установки "1" i-ro разряда регистра 5 и входами устаHoBKH B "0" (1 — 1)-ro ..., (1-r)-гд и (i-r-p)-ro разрядов регистра 5 соответственно.

По окончании операции Сдвиг влево" текущего содержимого регистра 4 сдвига, последним r-м импульсом с элемента 1, r задержки производится стробирование блока 8 и коррекция текущего значения содержимого регистра 5 в соответствии с выражением (2). Режим "Сдвиг вправо" в регистре 4 сдвига в первом такте организуется при единичном значении на управляющем входе "Сдвиг вправо", единичном сигнале на тактовом входе и единичном значении сигнала на информационном входе последовательного ввода информации в регистр. Последвее обеспечивается задержанным сигналом "Пуск" с выхода элемента 21 задержки. По запускающему импульсу

"Пуск" устанавливается в исходное (нулевое) состояние триггер 15, регистр 4 сдвига, на выходе блока 12 о коррекции устанавливается нулевое значение сигнала ошибки х. Режим сдвига вправо в последующих тактах организуется при нулевом значении сигнала на информационном входе регистра 4 сдвига.

Рассмотрим работу АЦП для случая

2,1-кода, когда он состоит из п-7 двоичных разрядов. Значения весовых коэффициентов (p „,(i )) первых семи

I разрядов этого кода приведены в табл.

1 (третья строка).

Пусть измеряемая величина У „ равна 43 квантам, и в процессе преобразования на нее воздействует однотактная импульсная помеха отрицательной полярности U „(t ), где t, — время

i-го такта преобразования.

1381703

Начало работы синхронизируется запускающим импульсом Пуск", по которому триггеры регистра 5 устанавливаются в исходное состояние

1000000. При поступлении тактовых

5 импульсов по шине 16 содержимое регистра 5 переписывается в регистр 6 и на выходе ПКН 13 формируется вес старшего разряда, равный 24. Сигнал

of на выходе элемента 14 сравнения

U > U формируется по тактовому сигналу на шине 17. Через время t > М„относительно времени поступления тактового сигнала на шину 17 поступает тактовый сигнал на шину 18. Так как в триггере 15 сохраняется нулевое состояние, то на выходе элемента

И 9 формируется единичный сигнал, который с выхода элемента ИЛИ 11 подается на тактовый вход регистра

4 сдвига, в старший разряд которого записывается "1", после чего блок 7 стробируется сигналом of с выхода элемента 2 задержки, и в регистре 5 устанавливается новое состояние

1100000. Если за весь цикл преобразования помехи на входных цепях питания отсутствуют структурные сбои в устройстве, то в последующих так 30 тах устройство работает по аналогии с первым тактом по известному алгоритму поразрядного кодирования.

Для пояснения работы с самокоррекцией при ошибке предположим, что во втором такте сравнения произошел сбой в и-1-м старшем разряде устройства либо на входе АЦП возникла однотактная отрицательная импульсная помеха U . Тогда по аналогии с раси.

40 смотрением в элементе 14 сравнения по сигналу на шине 17 выполняется операция U „— U„с U, и of = 1. Учитывая это, алгоритм работы АЦП представим в виде табл. 2. Во втором такте, поскольку х = О,. ы О (ив

45 сигнал "Ошибка преобразования" на шине 22), ошибка не обнаруживается, »zo of = 1 в регистре 5 устанавливается код 1010000, и в третьем такте выполняется операция U „ 0,, 8 = О. При 50 этом х = <в= О. По третьему единичному сигналу на вьмоде элемента И 9 в регистре 4 сдвига устанавливается код 0010000. Работа устройства в четвертом такте ничем не отличается 55 от работы третьего такта (табл. 2).

В начале пятого такта в регистре 5 установлен код 1011100. Дпя 2, 1кода в этом случае на выходе блока

12 коррекции кодов формируется сигнал ошибки х = 1. Для устранения формирования ложного сигнала ь на выходе элемента 10 запрета перепад сигнала х задерживается на время, обеспечивающее приход на инверсный» вход элемента 10 запрета сигнала раньше сигнала х (время задержки зависит от быстродействия ПКН 13 и элемента 14 сравнения z» устанавливается экспериментально). Так как в пятом такте of = О, то триггер 15 единичным сигналом в=1 с выхода элемента 10 запрета установливается в единичное состояние, тем самым блокируя прохождение в схему тактовых сигналов по шине 18, а в регистре 4 сдвига устанавливается режим сдвига влево. Первый сдвиг производится сигналом и, задержанным на элементе 1 ° 1 задержки на время окончания переходных процессов в триггере 15; r-й сдвиг производится сигналом ы с выхода r-го элемента 1, r задержки. Параметры всех r элементов

1 задержки одинаковые. Единичным сигналом с выхода элемента 1, r задержки производится стробирование выходных шин q,ñõåìû коррекции в блоке

8 и сброс триггера 15. В результате в регистре 4 сдвига устанавливается код 0100000, а в регистре 5 устанавливается код 1110000 ° В шестом такте по тактовому сигналу на шине 16 содержимое регистра 5 переписывается в регистр

6. На выходе ПКН формируется эквивалент кода 1110000, равный 44, что означает U,g < U . В результате х > =1.

Но в этом случае Ы = 1.

В табл. 2 представлен алгоритм работы АЦП.

Поэтому триггер 15 сохраняет нулевое состояние, а регистр 5 устанавливает по сигналу of>= 1 код

1101000. Далее работа в каждом такте повторяет описанную (табл. 2).

Съем результата производится в 11-м такте по тактовому сиг налу на шине 16.

Повьппение глубины коррекции за счет обеспечения работы в обобщенных r, р-кодах обеспечивает повышение достоверности преобразования.

1381703

r, р-код

11 2(3) 4 ) 5 ) 6

1, 1-код

1 1 2 3 5 6

1,2-код

4 6

1 1 1 2 3

1 1 2 4 7

2, 1-код

13 24

2,2-код

2 4

4 8

7 12

15 29

1 1 2

3, 1-код

3, 2-код

1 1 1

1 2 4

IT, (T-код

Фор мул аизобретения

Лналогп-цифровой преобразователь с самокоррекцией в кодах с естественной избыточностью, содержащий первый и второй элементы задержки, элемент

5 запрета, реверсивный регистр сдвига, выходы которого подключены к соответствующим первым входам первого блока э,пементов И и к соответствующим первым информационным входам первого регистра„ вторые информационные входы которого подключены к соответcTBvloTTTHM выхопам первого блока элементов И, вход предварительной установки является шиной "Пуск" и объединен с входом обнуления реверсивного регистра сдвига и первым входом обнуи нил пригг ра, инверсный выход коч орого п л .ITv ieTI к первому входу 20 элемента 11, выходы первого регистра подключень к соответствующим информпцион:пм входам второго регистра, управллющий п:.од которого является первой и lTTIOTI 1 актовых импульсов, 25

TTI!arr ЛЬI ЛП T T T ."I CT{ BITT;gZj,lTClIT IIITIHOIT И подклю..-: пы ., соответствующим первым г,;о;.;пм 0.!oT;« oppeI

i!; .T ц об.ьед;шеп с. вторым входом блока

I орроI;TIIITI кодов и является Второн шиной тактопы.- . и мпульсов, о т л и а и и iT и с л тем, что, с целью повьшг.пил достоверности преобразоITaTTITsI. введены третий элемент задержки, элсмепт ШИ, группа из г последонательно соединенных элементов задержки, второй блок элементов И, выходы которого подключены к соответствующим третьим информационным входам первого регистра, первые входы подключены к соответствующим первым выходам блока коррекции кодов, второй выход которого подключен через второй элемент задержки к прямому входу элемента запрета, инверсный вход которого объединен с входом первого элемента задержки и подключен к выходу элемента сравнения, выход является выходной шиной "Ошибка преобразования" и подключен к входу установки в единичное состояние триггера и входу первого элемента задержки группы, выходы r элементов задержки группы подключены к соответствующим

r-м входам элемента ИЛИ, (г+1}-й вход которого подключен к выходу элемента И, второй вход которого является шиной тактовых импульсов, первый вход элемента И объединен с управляющим входом 1Сдвиг вправо" реверсивного регистра сдвига, тактовый вход которого подключен к выходу элемента ИЛ1, управляющий вход "Сдвиг влево подключен к прямому выходу триггера, информационный вход подключен к выходу третьего элемента задержки, вход которого объединен с входом обнуления реверсивного регистра сдвига, при этом второй вход первого блока элементов И подключен к выходу первого элемента задержки, а второй вход второго блока элементов И объе динен с вторым входом обнуления триггера и подключен к выходу r-ro элемента задержки группы.

Таблица 1

2 4 8 14

8 16 32 64

1381703 с!I

1 1! .

Ф бо

Р Е» и!

f»

Э б0 бо о

Ю

Ю о

Ю

D l

О I

1 сб )

1-б 1

1

1 — 1 о

«» ч к

«» ь

Ю

Ю х ц о хх

Ю о

1 о

Q

Ф !

" о о о

Ю

Ю о

Ю

Ю о ч х

D о и о

Р

О х !

»

Ю

С4 о

D о

Ю

Ю о о о

-о

D о

«» уМ х

» о о

Ю о о о о о о о о о о ,У

Ю

Ю

Ю

Ю о

Ф» о о д

Ю

1 у

1

1 — — 4

1

1 о

t( о

v х

D о о о о о

Ю о о о ь о

D о

1

1

1

1 а

D о о о о о о

Ю

D о

Х 1 х

ы — — ь ь о о

l м

° »

» х

С» о ! о о о

«»

» о

»

1 1

Ю ь о о с»1

1 о о ь

D ь о о о о о о

О

«о с

«»

1 х

» ь о

Ю

Ю

Ю о о о о

-о

D о

Ю о о

Ю о о о о

Ю б ц 2 х х o, оы о в

1 ! о

1 1

1 1

I

1 1

I !

1 1

1

1 сО

1

I

Г 1

1 о о о о о о

Cl о о о о о о о

Ю ь х !б 3

t(о о о о о о о о о о о о