Работа преобразователя представляет собой последовательность ныдачи на 55 с оотв етс тв уюшие импульсные, строби" руюшие и информационные выходы БПУ необходимых сигналов и кодов, управляющих работой аналоговых коммутаторов АОУ, аналоговых ключейс счетчиков
СЧ) и СЧ2, мультиплексоров М), М2
МЗ, М4, многорежимного регистра МРР, АЗУ, триггеров T)9 Т2, ТЗ, а также анализа в соответствующих участках программы определенных входов БПУ, подключенных к мультиплексору 32, При измерении временных интервалон между какими-либо входными импульсными сигналами с повышенной точностью преобразователя функционирует следующим образом. Пусть, необходимо измерить интервал времени между двумя соседними импульсами нходного сигнала (сигнала на одном из входов аналогового коммутатора 1 AKI), причем измерение проводится на уровне
+),5 В с целью отстройки от помех с амплитудой, меньшей 1,5 В ° Для выполнения указанной функции преобразователь выполняет следуюшую программу (последовательность операций): на о информационные входы MPP 7 с шины данных БПУ 8 выдается код, соответствующий уровню +1,5 В, осуществляется его прием в МРР 7 и дальнейшее преобразование в ЦАБ в аналоговый сигнал, который через открытый ключ
6 подается на второй вход АОУ 2, настроенное управляющими сигналами с соответстнуюших информационных выходов БПУ 8 на усиление по мощности и/или по амплитуде с выхода АОУ аналоговый сигнал (уровень напряжения
+195В) записывается в одно из АЗУ 13
IIo соЬтветствуюшему сигналу БПУ 8, Затем на адресные входы ЛК) подается код адреса канала, по которому произс водится измерение, и тем самым обеспечивается прохождение входного сигнала на выход AKI . С выхода AKI сигнал может быть передан через АОУ 2 (с целью усиления по мощности или по амплитуде) либо непосредственно на вход коммутаторов АК2 и АК4, один иэ которых подключает его к первому входу компаратора 17. На другой вход . компаратора 17 с выхода АЗУ через настроенный соответствующим образом коммутатор )4 (АК4) подается уровень
+l 5B. Указанная коммутация цепей обеспечивает появление на выходе компаратора )7 уровня логической "1", когда входной сигнал превышает по величине +1,5 В, и противоположного логического уровня - когда входной сигнал по величине меньше +),5 В, 1425635
Далее на адресные входы мультиплексора 20 (М2) подается код адреса, обеспечивающий подключение ГИ 24 к счетному входу счетчика 25 (СЧ2), на адресный вход мультиплексора 22 (М} подается код адреса, подключающий третий М4 к его выходу, т.е. соответствующий выход БПУ подключается к входу управления счетом СЧ2, причем на указанном выходе БПУ программно устанавливается логический уровень, запрещающий работу СЧ2, а на сам счетчик СЧ2 предварительно заносится (с шины данных БПУ) нулевой код, Затем н программе выполняется анализ сигнала, поступающего в БПУ с выхода компаратора 17.
В случае равенства выходного сигкала компаратора уровню логической единицы программа вновь переходит на участок, обеспечивающий повторный анализ сигнала с выхода компаратора.
Если же сигнал на выходе компаратора стал равен логическому нулю (закончился очередной импульс входного сигнала), БПУ выполняет следующую последовательность команд: устанавливает на втором входе двухвходовой схемы
23 совпадений уровень логической единицы, .затем останавливает себя выдачей в цепь останова "Ост" сигнала через соответствующий дополнительный выход БПУ. Работа БПУ прекращается и очередная команда из ЗУ 31 не считывается. Работа тактового генератора
38 (и всего БПУ) возобновится лишь после появления сигнала в цепи
"Пуск", что произойдет при превышении входным сигналом уровня +1,5 В, т.е. с началом следующего импульса входного сигнала, который вызовет . появление на выходе компаратора 17 уровня логической единицы. Начиная с этого момента вновь начнет работать
ТГ 38, произойдет считывание из
ЗУ 31 очередной команды и ее выполнение. Для рассматриваемого варианта программы такой командой должна быть команда выдачи на третий вход мультиплексора 22 (МА) логического уровня, разрешающего работу счетчика 25. Задержка этого разрешающего ,сигнала относительно момента превышения входным сигналом уровня +1,5В фиксиронана и может быть вычислена на основе анализа задержек компаратора 17, двухвходовой схемы 23 совпадений, цепи "Пуск" 40, триггера 39, схем ТГ 38, временной диаграммы формирователя 37 фаз, задержки счнтын»ния 3У 31, задержки распространения сигнала через ДШОА 34, соответствующий регистр 36 и мультиплексор 22 (M4}. Таким образом, начало работы
СЧ1 оказывается жестко привязанным к моменту превышения входным импульсом уровня +1,5В.
Для определения момента окончания работы СЧ1, t,å. момента оконч.ания счета интервала времени ме;кду соседними импульсами входного сигнала по уровню +1,5В выполняется аналогичная последовательность действий: сначала
БПУ анализирует сигнал на выходе компаратора 17. Если он соответствует логической единице (т.е. первый входной импульс еще не закончился), БПУ переходит на повторный анализ сигнала с выхода компаратора, если же сигнал на выходе компаратора стал равен логическому нулю (т.е. первый импульс входного сигнала закончился), БПУ выполняет команду своего останова. Поскольку на второй вход схемы 23 совпадений по-прежнему подается логическая единица, БПУ запустится вновь, как только на выходе компаратора 17 появится уровень логической единицы (свидетельствующий, что амплитуда следующего — второго импульса превысила уровень +1,5 В).
Первой выполняемой после останона командой должна быть команда выдачи на третий вход му;;ьтиплексора 22 (М4) логического уровня, останавлинаюшего работу счетчика 25(СЧ1).
Момент останова СЧ1 также строго фик40 сирован относительно момента превышения вторым импульсом входного сигнала уровня +1,5В и определяется задержками в тех же элементах, что и момент запуска СЧ1. После останова
СЧ1 с его информационного выхода через ЦВ 29 может быть считан код, пропорциональный интервалу времени между двумя последовательными импульсами входного сигнала по уровню +1,5B. Таким образом, устраняется погрешность, связанная с неопределенностью момента переключения компаратора 17 в течение времени выполнения команд н БПУ, поскольку работа БПУ строго синхронизируется с таким переключением. Кроме того, частота ГИ 24 может быть намного больше частоты ТГ 38 и быть близкой к максимально возможной
6 ночному входу, Сигнал с выхода Т2 после этой установки должен разрешать работу СЧ2 по входу управления счетом СЧ1 в случае соответствующей»а стройки МЗ. Счетчики СЧ1 и СЧ2 обнуляются, М2, М! и МЗ настраиваются соответственно на передачу импульсов из ГИ на счетный вход СЧ2, с выхода компаратора на вход СЧ2, с выхода Т2 на вход управления СЧ2, Счетчик СЧ1 начинает отсчитывать фиксированный интервал времени, СЧ2 — импульсы входного сигнала, прошедшие через компаратор за этот интервал, При переполнении СЧ2 триггер Т2 переключится в противоположное состояние и запретит счет входных импульсов в
СЧ2. Результат может быть считан че" реэ соответствующие ЦВ, Процесс счета может быть синхрониэирован с одним иэ входных импульсов по сигналам компаратора в соответствии с рассмотренным ранее алгоритмом, измерять и саму длину (длительность) входного импульса по заданному уровню (например, по тому же уровню
+l 5 В). Для этого на адресный вход мультиплексора М4 подается код адреса, обеспечивающий подключение первого входа М4 к входу управления счетом счетчика СЧ1, Компаратор 17 подключается с помощью АК2 и АК4 к источнику входного анализируемого сигнала и выходу АЗУ с хранящимся в нем опорным уровнем напряжения (+1,5B) так, чтобывыходной сигнал компаратора, проходя через М4 на вход управления счетом
СЧ1, разрешал работу СЧ2, когда входной сигнал. (на входе АК1) превышает уровень +1,5 В, и запрещал, когда входной сигнал меньше уровня +1,5 В.
С помощью рассмотренной ранее программы работа дискретно-аналогового микропроцессора также может быть строго синхронизирована с появлением переднего фронта первого входного импульса. По окончании первого импульса входного сигнала в СЧ1 будет находиться код, пропорциональный длине этого импульса по уровню +1,5 B. (Как обычно, перед началом измерения
СЧ1 должен быть обнулен и подключен с помощью М2 к выходу ГИ). Для повышения точности измерения длительности импульсов по рассмотренному алгоритму или с целью статистического осрер.— нения этого паряметра может быть поо14256 для счетчика СЧ2, т.е, само измерение интервалов времени может происходить с более высокой разрешающей способностью.
Рассмотренная программа является базовой при точном измерении интервалов между событиями, фиксируемыми с помощью компаратора 17. На ее основе строятся другие аналогичные прог" раммы с использованием других дополнительно введенных в структуру дискретно-аналогового микропроцессора элементов и связей между ними. Так., с помощью триггера 18 (Т1) фиксиру"ются короткие импульсы с выхода компаратора !7, длительность которых меньше времени выполнения команды в БПУ. В этом случае после повторного запуска БПУ (no рассмотренному алгоритму) первый анализ выходного сиг" нала компаратора 17 может показать, ! что он соответствует уровню логического нуля, поскольку импульс входно"
i ro сигнала закончился в течение пери- 2В
l,ода выполнения команды анализа. Под"
,тверждением того факта, что импульс .входного. сигнала на самом деле про шел через компаратор, служит состоя ние триггера !8 (предварительно он E ,устанавливается по второму устанавоч"
,Hîìó входу соответствующей командой ,ВПУ) . Анализ выхода триггера 18 про водитсй аналогично анализу выхода компаратора !7, т.е. по соответствующемуу в ходу муль тийле кс ора 3 2 БПУ .
Подключение выхода переполнения
СЧ1 к счетному входу СЧ2 через мультиплексор 19 обеспечивает точное измерение длительных интервалов времени за счет увеличения общей разрядности счетчика. Результат измерения считыВается через соответствующие цифровые выходы 30 и 29 поочередно, Триггеры
26 (Т2) и Т28 (ТЭ) позволяют фиксировать переполнение счетчиков 25 и 27 соответственно и, кроме того, могут управлять работой СЧ1 и СЧ2 через соответствующие входы мультиплексоров
21 и 22. Этот режим используется при точйом измерении числа импульсов входного сигнала за фиксированный отрезок времени, отсчитываемый счетчиком СЧ1 по импульсам Г!! 24. В данном случае мультиплексор 21 настраи58 вается на передачу сигнала запрета счета СЧ2 с выхода БПУ через третий вход МЗ, а Т2 устанавливается импульсом с выхода БПУ по второму устаноПреобразователь позволяет также
1425635 ности последовательности иэ нескольких входных импульсов. Для этого сигнал с выхода компаратора также подается через М4 на вход упранления счетом СЧ2 и, кроме того, через Мl на счетный вход СЧ1 для подсчета обшего числа входных импульсов, у кото; рых измерялась суммарная длительность (по уровню +1,5Б). Счетчик СЧ1 может быть предварительно установлен в определенное состояние с тем, чтобы появление сигнала переполнения на выходе СЧ1 (и установка Т3 в соответствующее состояние) происходило после заданного числа входных импульсов.
Установка СЧ1 производится путем занесения в него соответствуюшего кода с шины данных БПУ, Момент времени, когда число анализируемых входных импульсов достигло заданного значения, опрецеляется по переключению триггера ТЗ.
При измерении интервалов времени очень большой длительности собственная частота введенного в дискретноаналоговый микропроцессор генератора импульсов ГИ может оказаться черезмерно высокой, что приведет к переполнению счетчиков СЧ2 и СЧ1 даже в случае их последовательного вкючения
Расширение динамического диапазона при измерении интервалов времени в данном случае обеспечивается эа счет перехода на программную реализацию генерирования импульсов для счетчикон СЧ1 и СЧ2, При этом соответствуюшие выходы БПУ подключаются через вторые входы мультиплексоров М1 и
М2 к счетным входам СЧ1 и СЧ2. Программное генерирование прямоугольных импульсон на вторых входах Ml и М2 состоит в поочередной выдаче на соответствуюшие дополнительные выходы
БПУ уровней логического нуля и логической единицы. Аналогично формируются импульсы (на вторых входах Ml и М2) при организации программного счета событий, происходяших при выполнении раэличчых программ.
На практике возможно также использование самых различных модификаций рассмотренных вариантов программ и схем коммутации дополнительно. введенных в устройство АК4, Мl, М2, МЗ, М4, Тl„ Т2, Т3, ГИ, двухвходовой схемы совпадений, а также различные сочетания программ друг с другом. ведено измерение суммарной длитель5
Формула изобретения
Программируемое многофунк циональное аналого-цифровое устройство сопряжения, содержащее с первого по третий аналоговые коммутаторы, аналоговый операционный блок, первый и второй аналоговые ключи, цифроаналоговый блок умножения, многорежимный регистр, группу из М аналоговых з поминаюших блоков, блок программного управления, компаратор, выход которого соединен с первым входом обратной связи блока программного управления и первым входом задания режима многорежимного регистра, информационные выходы которого соединены с информационными входами цифроаналогового блока умножения и являются первой группой цифровых выходов устройства, информационные входы, второй вход задания режима и вход сброса многофункционального регистра соединены соответственно с выходами установки начальных данных, первым и вторым выходами блока программнопо управления, первая — пятая группы выходов которого соединены соответственно с управляющими входами перво-.о второго и третьего аналоговых коммутаторов, с входами задания режима аналогового операционного блока и входами записи соответствуюших анало"оных запоминающих блоков группы, выход К-ro аналогового эапоминаюшего блока группы (где К=l,..., М) соединен с К-м информационньм .входом второго аналогового коммутатора, с (К+2)-м входом аналогового операционного блока и является К-м аналоговым выходом группы преобразователя, выход первого аналогового коммутатора соединен с первыми информационными входами третьего аналогового коммутатора и аналогового операционного блока, и с (М+1)-м информационным входом второго аналогового коммутатора, (M+2) é информационный вход ко" торого соединен с входом нулевого потенциала преобразователя, а (М+3)-й вход которого соединен с входами аналоговых запоминаюших блоков группы, с выходам аналогового операционного блока.и входом второго аналогового ключа, выход которого соединен с первым аналоговым входом цифроаналогового блока умножения, в;арой аналоговый вход которого соединен с выходом
)425635 третьего аналогового коммутатора второй и третий информационные входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго источни5 ков эталонного напряжения и (И+4)-м и (M+5)-м входами второго аналогового коммутатора, выход которога соединен с первым входам кампаратора вы-!
Р хад цифроаналогового блока умножения c:оединен с входом первого аналогового ключа, выход которого соединен с тарый входом аналогового операционного блока, входы первого аналогового коммутатора являются информационны ли входами устройства, управляющие ходы первого и второго аналоговых
):лючей соединены соответственна с йервым и вторым выходами блока про раммнога управления,.о т л и ч а—
Р щ е е с я тем, что, с целью повы шения точности преобразования временных интервалов в цифровой код, в реобразователь введены генератор имульсов, с первого по четвертый муль" 25 иплексары, первый и второй счетчики, первого па третий триггеры, четвертый аналоговый коммутатор и элемент
Й, выход которого соединен с вторым
:рхадам обратной связи блока програм.Много управления, выходы с третьего па двенадцатый которого соединены соответственно с входами сброса с первого по третий триггеров, ервыми ин- . формационными входами с первого по четвертый мультиплексоров, с входами
Ç5 записи первого и второго счетчиков и с, первым входом элемента И, второй
0ход которого соединен с входом установки в "I" первого триггера, с
40 вторыми входами с первого по четвертый мультиплексоров и с выходам компаратора,.второй вход которого саединен с выходом четвертого аналогового коммутатора, входы которого соединены с соответствующими входами третьего аналогового коммутатора, а управляющие входы соединены с шестой группой выходов блока программного управления, третий вход обратной связи которого соединен с прямым выходом первого триггера и с третьими входами третьего и четвертога мультиплексоров, управляющие входы которых соединены соответственно с седьмой и восьмой группами выходов блока программного управления,.четвертый и пятый входы обратной связи которого соединены соответственна с прямыми выходами второго и третьего триггеров и с четвертыми ьходами третьего и четвертого мультиплексоров, выходы которых соединены соответственно с управляющими входами второго и первого счетчиков, выходы переполнения которых соединены соответственно с входами установки.в "1" третьего и второго триггеров, выход переполнения первого счетчика соединен также с вторым входом первого мультиплексора управляющие входы первого и второго мультиплексоров соединены с девятой и десятой группами выходов блока программного управления, выход установки начальньи данных которого соединен с информационными входами первого и второго счетчиков, счетные входы которьи соединены соответственно с выходами второго и первого мультиплексоров, а информационные выходы первого и второго счетчиков являются второй и третьей группами цифровых выходов устройства, третий вход пер" ваго мультиплексора соединен с выхо" дом генератора импульсов.
1425635
Составитель Q. Гречухина
Техред М.Дндык Корректор В. Гирняк
Редактор С, Патрушева. Тираж 704 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Мос ва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 4769/45
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
