Многоканальный программируемый аналого-цифровой преобразователь

 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в телеизмг;рительных системах для измерения на подвижных и вращающихся объектах. Изобретение позволяет повысить быстродействие. Это достигается тем, что в преобразо м; ватель, содержащий приемники 5, 6, блок 10 фop шpoвaния пачек импульсов, регистр 7 сдвига, мультиплексор 8, аналоговый коммутатор 4, усилитель 9 с программируемым коэффициентом усиления, формирователь 13 иьшульсов, аналоговый сумматор 11, аналоговый инвертор 12, аналоговь е запоминающие блоки 14; 15, преобразователь 16 напряжение-код , регистр 17 числа, передатчик 18, введены перемножающие преобразователи 20, 21 код-напряжение.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (51) 4 Н 03 М 1 18! ил

ГОСУДАРСТВЕИНБ!Й НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛА M ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ИЙ (21) 4167553/24-24 (22) 26.12.86 (46) 07.06.88. Бюл. Р 21 (72) С.Т. Свирин, Н.Н. Баранов и С.К. Фролов (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

976497, кл. Н 03 М 1/50, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1266002, кл. H 03 М 1/18, 1985. (54) 1!НОГОКАНАЛЬНЬП! ПРОГРАИЯРУЕ1ЫЙ

АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к информ-.— ционно-измерительной технике и может быть использовано в телеизм"..рител ных системах для измерения на подвижных

„„Я(.1„„ИО1603 и вращающихся объектах. Изобретение позволяет повысить быстродействие.

Это достигается тем, что в преобразо ; ватель, содержащий приемники 5, 6, блок 10 формирования пачек импульсов, регистр 7 сдвига, мультиплексор 8, аналоговый коммутатор 4, усилитель

9 с программируемым коэффициентом усиления, формирователь 13 импульсов, анал говый сумматор 11, аналоговый инвертор 12, аналоговые запоминающие блоки 14, !5, преобразователь 16 напряжение-код, регистр !7 числа, передатчик !8, введены перемножающие преобразователи 20, 21 код-напряжение.

1 01603

Изобретение относится к информационна-измери".".",1ьной те>:.Нике и можа .. быть ис .10пьзоВЯHO В телсизмсрителBНЫХ системах для измерения ня подвижных

5 и вращающихся объектах.

Цель изобретения — повышение бь;ст-родействия, Ня чер геже приведена функционал:— ная схема преобразователя.

Многоканальный программируемый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) ссi,ержит шину 1 силхронизации, шину 2 команд,, входные ш;-1ны 3„ янало— говый коммутатор 4,, прием -тики 5 и 6, регистр 7 сдвига, мультиплексор 8, усилитель 9 с программ1л:. емым коэффициентом усиления, блок !0 формирования пачек импульсов, аналоговый сумматор 11, аналоговый инв -pòор 12, формирователь 13 импульссв, аналого— вые запоминающие блоки 1 и 15, преобразователь 16 напряжеьпле-код, регистр 17 числа, .передатчик 18, выходную шину 19, перемножающие греобрязователи 20 и 21 код-напряжение,, рекурсивный фильтр 22.

Преобразователь работает следующим образам. тт.o1"!Янд11,, пОступающая з и 1следоВЯ" 30 тпьном ко:е по шине 2, -1зедстявляет собой двси нсе слово. Согласи.-. принятой команде помимо стартовой и стопоВОЙ тпосьтлок сОд=-ржится HH()ормация О номере измеряемого канала, выбираемого аналоговым коммута, opo;n lI, требуемом коэффициенте усил-""-ния усилителя 9 и требуемой частоте cðåBH рекурсивного фигьтра 22. Размер ком=:.HäHoã0 слОвя р динамические диапя 10ны ямтль1" (3 1 туд и частотные спектрь, вхсдньск сигналов известны .;BpaHep, H.:"",epçoì

ВыхОДе бло K=-" 10 из синхроимпутпьсОВ, поступающих на егс первь3й вход, фар= мируе тся по . педова тел ВНОс ь импульсов, сдвига ре:. Истра 7, число которых равHG ЧИСЛ>т ОИТ КОМЯПДНОГО Слова., Я ИХ отсчет нячиняется со стяртоБОЙ пОсьв1"

-Входящ1лх B оманп11ое с 1-;овo,, по" тупающих ня вт >рой зхо блока 10.

Командное слово,, записанное B р "гис:. р, 7, хранится там до поступле-..ия .-таг.—

ТОВОй ПОСЫЛКИ СЛЕДУЮЩЕЙ КOМЯ3»ДЬ3. JP,,— вый P.г о вхс>д явпяетгя „.т.нфот»мз 33иот :"

1льм, второй — синхронизирующим, з т

На пepвом выхоце блока !0 вьраба-.

IÜIBàÅòCß ИттттУЛЬС т ДЛИтЕЛЬНОСтЬ КОТО— рого совпадает с зременеьт записи к мянднОГО слова В регистр /, прн ":,О .. в -.e"Ipíèå этого времени ня третий вход му.тьтиплексоря 8 подается сигнал, по которому ня управляющие входы аналогового 1«.оммутяторя >т., усили—

":еля 9 и рекурсивного фильтра 22 подаются нулевые сигналы, происходит обнуление измеритель11ой части устройства, необходимое для устранения влияния финитного сигнала рекурсивного фильтра и под.-отовки к измерению

Входного сигнала. По окончанию записи команды в регистр 7 на втором выходе блока 10 вырабатывается сигнал, по которому мультиплексор 8 пропускает на управляющие входы аналогового коммутатора 4, усилителя 9 и рекурсивного фильтра 22 cHI HB.Hb! с выходов регистра 7, согл""-.ñíî которым выбираетcHi требуемый канал и устанавливаются соответству1эщие входному сигналт коэффициент усиления и частота среза. Усиленный и грофильтрованный входной аналоговый сигнал преобразуется в цифровой код преобразователем

16, на первом выходе которого по окончанию преобразования вырабатывается сигнал Готовность д- ííûõ"". .По этому с.лгнялу цифровая информация перепттсывяется из преобраeoBЯ-.еля 16 з регистр 17 числа. ПреобрязoBe-,eIJB

16 управляется синхронно с пepBI »I аналоговым запоминающим блоком 14, т:е. когда он находится В режиме выборки преобразователь 16 — В режиме гашения (подгстовки)т я режим хра— кения соответствует режиму преобразования преобразователя 16.

I. 0 сиГHIIJI E7 ГОтоВность T.p.>тных поступающему также на -pт1 и вход формирователя 13, на егс т..е"3=ем выходе появляются импульсы сдзига. ступающие ня управляющий вход регис-.— ра 17,. через некоторое вретя.„ необходимое для записи информяпии B реГис тр 1 7 ., FI информя ттия e J вь;ходя в последовате IBHoII коде через пере, 8 1 OC T I!Be HB в»холлуI 3 IJF"H J ! 9. Число =òHõ нмп льс".в сдпигя равно ч ислу р àз рядoB ипформя циоH -, o T î

:.-.IOB B. НЯ ВРЕМЯ ПРИPÈH .-,:->МЯПДЬ, фОРМИ "таз я1:ие имгтулъсоз сдви "e ре1 и, pB 1 > зe".Jpeòeåòcÿ сигналом,;осту,1яющим = .3 блока 10 ня ьтоэай вход формирователя 13, и выводя инфс.рмя;.ии ня вы: одьую шину не происходит.

P e:I.> p cHRный фил ьтр 2 2 .-.. -,Fi òт,тром пер Вогс I .opÿëõ я F. "Лу кит ппя pp> 31тьтрствяни» IIGT!ocь3 >ро т ск-"ния!

40!б03

Н0

1! + Ь - 2 b созыi где Н, — коэффициент переда:,и входного напряжения рекурсивного фильтря 22;

b — коэффициент передачи цепи обратной связи рекурсивного фильтра 22:

Т вЂ” период следования управляющих импульсов, 40

При !о= О, К(0)=1, тогда Н„= I -Ь и

К i, ä)=(2) 1 + Ь - 2 Ь соэ ы>Т

Выходное напряжение перемнажающих преобразователей 20 и 21 определяется выражением

50 где О,„ — напряжение, падяваемое на ня вход опорного напряжень;я

М вЂ” масштаб выходного сигнала, 7

«пределяемый кодом 0 изменяющимся ат О до 1.

Перемножяющие преобразователи ?О и 21 с ре истивн«й сетк«:i R-2R и измерительного тракта в зависимости оТ частотного спектра входного сигнала.

Входной сигнал суммируется с сигналом отрицательной обратной связи на аналоговом сумматоре 11, причем коэффициент передачи входного напряжения определяется перемножяющим преобразователем 20, а коэффициент пере- 10 дачи цепи обратной связи — перемножав ющим преобразователем 21, Инверсия сигнала обратной связи осуществляется аналоговым инвертором 12. Обя аналоговых запоминающих блока 14 и 15 управляются противофазно, т.е. когда первый из них работает в режиме вы" борки, второй — в режиме хранения, и наоборот. Любая 1-я выборка входного сигнала складывается из суммы мгновенного значения входного напряжения рекурсивного фильтра 22 и проинвертированного напряжения (i-1)-й выборки, хранящегося в аналоговом запоминающем блоке 15.

Амплитудно-частотная характеристика рекурсивного фильтра 22 определяется выражением

КЛОП-ключами имеют два токовых выходя, причем при «днам и там же управляющем коде. если масштабный коэффициент па первому выхс ду равен М

То 11о второму — (1-М ), поэтому tipH идентичности, баих перемн«„;яюших преобргзова, 21 коэффициент передачи фильтра на нулевой частоте равен единице при любом Мр.

Полоса прапускания фильтра определяется из выражения

1 — Ь

1 Г2 ! + b — 2b cos u> Ò откуда

1 1-4 Ь+ Ь Р 2пТ агс соя (2 b ), ср частота среза рекурсивного фильтра; коэффициент обратной связи рекурсивного фильтра; период следования управляющих импульсов первого и т

Ф а р м у л а и з а б р е т е н и я

Хна гокя н;ië üíûé про гp ë ììèpó åãü é аналого-цифровой греа бра «в атель, с овторого аналоговых запоминающих блоков 14 и 15.

Обнуление рекурсивного фильтра 22 осуществляется ва время записи команды в регистр 7, при этом ня вход рекурсивного фильтра 22 п«ступает нулевое напряжение. а напряжение ега обратной связи " îæ:å равно нулю,. так как на всех трех вь;ходах мультиплексора

8 присутствую; логические нули. При нулевом управл".þùåi коде на выходе усилителя 9 напряжение равно нулю, перемнажающий преобразователь 20 имеет максимальный коэффициент передачи, близкий к единице, а коэффициент передачи второго перемножающего преобразователя 21 равен нулю. Напряжения на обоих входах аналогового сумматора !! равны нулю и выходное напряжение фильтря тоже равна нулЮ.

Таким образом, так как обнуление рекурсивного фильтр"". 22 происходит во время приема команды, а фильтрация измеряема; и сигналя осуществляется в процессе измерения, я не после нега, быстродействие устр«йствя значительно павьппается пс сравненик с. известным устройствам, 14(11603 логового сумматора,, выход l-ерного ( аналОГOBo ГО запОминающего блО,.,а со»1 динен с входом аналогового иннертора., информационные входы авале (оного

0(Т: Н И 1 Jib .(., Г

T е-,» реп(>i Диць(к K0рректop (..((:- :;.. -- »Тр .(едактОр (1. РОГулич

Заказ 27 2/5AэЯ

rT0:;I(HO l0P

ЯДу((с(151 j О С5»дар1 (тн вин; 0 (»Омитет а CCCP по це ((ам иэ о бр е гений и от. » ."бытий

i 3635 z 100KB»l, /»1" .э;. - ау»1ск»(я:-:аб,, д. (J! 5

Г(пои(зное ственно-полиграфи:-ческе е Г(рес(п(р.-»ят%c ... Г, Ужгород . ул. 11роек J. . BB. держащий дв а (:pèp HHKà, ан ало Г.-,вь(й коммутатор, р"-;-истр сдвига, 1(ультц(-плексор,, усил:-:тель с про Граммируемь м

КОзффици» нтом усиления знало! OBb(II сумматор . аналоговый ин 1-. ей то G, фо 0" мирователь импульсов, преобразователь наггряжение-код„дна аналoговых запо.— минающих блока, регистр числа(персцатчик,, блок формирования пачек им- (б пульсон. первый ВхОд кОтОрОГО и первый ЯКОЕ фОрмирОВателя импульсов объединены и соединены с выходом перВого приемника,, вход котсрого являетшиной ..Ннхвон(13ации н Торси вход 1 блока формиронания пачек импульсов и первый вход регистра сд 1-(а объеди— нень(и соединены с вы -.Оцо, ="òîðoãî

Г(риемника, нхоц кОтО".>OГO является ши ной команд, перный выход блока форми- З1 ронания пачек импульсов соединен с вторым нходом регистра сдвига,. первый

H второй выходы формирователя импульсов соединены соответственно = управляющими Входами первого и второго 75 аналоговых запоминающих б.-.оков, третий ныход соединен с первым уп11анляющим входсм регистра числа,, вь!KOJ,:

Ко Т0 ООГО сО единен с Входом перед»зтч H

KR, .Bb!xcP, K 0 TO PO l"0 ЯВЛЯет СB BBIKDJJH0É gQ шинОЙ,. инфОр мационные Входы преоораэ(-.н ателя напряжение-код и HepB((.го аналогово—

Го запоминающего блока объединены и сое-динень(с выходом второго аналогового

=-апоминающего блока, инфор (ационный

35 вход которогÎ =Оединен с l=.ыходом ана.— коммутатора являя c(I входными II(HI(ами, а ныход соединен с Входом усилителя с программируемым коэффициентом усиления, первые входы мультиплексора соединены с соответствующими ныходами регистра сдвига, о т л и ч а ю шийся тем, что, с иелью поньш(еНня бЫСтрОдЕйС свня, В НЕГО ВВЕДЕНЫ первый и второй умножающие преобразователи код-напряжение, управляющие входы которых поразрядно объединены и соединены с первыми выходами мультиплексора, аналоговые входы первого и второго умножающих преобразователей код-напряжение соединены ссответствен:- .о с вьг Одами усилителя с программируе(ым коэффициентом усиления и аналого— лого инвертора,, а выходы соотнетственно с первым и нторым входами аналогового сумматора, причем второй и третий

Выходы мультиплексора соединены соотв етс твенно с управляющими входами аналогового коммутатора и усилитет(я с программируемым коэффициентомусиления, вторые входы мультиплексора являются общей шиной, третий вход объединен с вторым входом формирователя импульсов и соединен с выходом блока формирования пачек импульсов, третий вход формирователя импульсов объединен с BTopbIM управляющим входом регистра числа и соединен с первым выходом преобразователя напряжение-код, вторые выходы которого соецинены соответственно с информационными входами регистра числа, управляющий вход 1(реобразователя напряжение-код объединены с управляю11(Iv входом BTOpOI аналогового запоминающего блока,