Многоканальное устройство ввода аналоговых данных

 

Изобретение относится к области информационно-измерительной и вычислительной техники и может быть использовано в системах сбора и обработки данных, в системах управления промышленными объектами и в аналого-цифровых вычислительных системах. Целью изобретения является повышение помехозащищенности устройства. Устройство содержит мультиплексор 1, первый 4, второй 7 и третий 10 повторители напряжения, ключ 5, резистивный делитель 6 напряжения, первый 8 и второй 9 накапливающие элементы в виде конденсаторов, аналого-цифровой преобразователь 2, буферный регистр 3, триггер 11, первый 12 и второй 15 элементы задержки, элемент И 13 и одновибратор 14. Помехозащищенность устройства обеспечивается установкой биквадратного группового фильтра на выходе мультиплексора, а быстродействие сохраняется за счет реконфигурации в момент переключения каналов фильтра в буферный повторитель, наиболее узкополосный каскад которого к тому же шунтируется ускоряющим конденсатором. Время состояния реконфигурации фильтра регулируется автоматически в зависимости от величины скачка сигнала на выходе мультиплексора. Поэтому устройство при сохранении быстродействия на уровне устройств без группового фильтра обеспечивает подавление помех по входу в высокочастотной части сигналов не хуже 40 дб. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (sg) 4 G 06 F 3/05

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4404699/24-24 (22) 04.04.88 (46) 07.11.89. Бюл. Р 41 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д. Калмыкова (72) О.В. Липатова и Б.М. Строцкий (53) 681.327.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1191905, кл. G 06 F 3/05, 1984.

Авторское свидетельство СССР

М 1310796, кл. С 06 F 3/05, 1985. (54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ВВОДА

АНАЛОГОВЫХ ДАННЫХ (57) Изобретение относится к области информационно-измерительной и вычислительной техники и может быть использовано в системах сбора и обработки данных, в системах управления промышленными обьектами и в аналогоцифровых вычислительных системах.

Целью изобретения является повышение помехоэащищенности устройства. Устройство содержит мультиплексор 1, первый 4, второй 7 и третий 10 по„„S0„„1520502 А 1

2 вторители напряжения, ключ 5, резистивный делитель 6 напряжения, первый

8 и второй 9 накапливающие элементы в виде конденсаторов аналого-цифровой преобразователь 2, буферный регистр Э, триггер 11, первый 12 и второй 15 элементы задержки, элемент И 13 и одновибратор 14. Помехозащищенность устройства обеспечивается установкой биквадратного группового фильтра на выходе мультиплексора, а быстродействие сохраняется за счет реконфигурации в момент переключения каналов фильтра в буферный повторитель, наиболее узкополосный каскад которого к тому же шунтнруется ускоряющим кон9 денсатором. Время состояния реконфигурации фильтра регулируется автоматически в зависимости от величины скачка сигнала на выходе мультиплексора.

Поэтому устройство при сохранении быстродействия на уровне устройств беэ группового фильтра обеспечивает подав- ф, ление помех по входу в высокочастотной части сигналов не хуже 40 дБ. 4 ил.

1 520502

Изобретение относится к информационно-измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в системах сбора и обработки данных, в системах управления промьппленными объектами и в аналого-цифровых вычислительных системах.

Цель изобретения — повьппение,помехозащищенности устройства за счет подавления поперечных помех высокочас-. тотной части спектра входных сигналов.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 — схема работы цепочки повторителей; на фиг. 3 — схема вто- 15 рого повторителя; на фиг. 4 — временные диаграммы устройства.

Иногоканальное устройство ввода аналоговых данных содержит мультиплек .сор 1, аналого-цифровой преобразова- 20 тель 2, буферный регистр 3, первый повторитель 4 напряжения, ключ 5, резистивный делитель 6 напряжения, второй повторитель 7 напряжения„ первый 8 и второй 9 накапливающие элементы в 25 виде конденсаторов, третий повторитель 10 напряжения, -триггер 11, первый элемент 12 задержки„ элемент И 13, одновибратор 14 и второй элемент 15 задержки. 30

Устройство работает следующим образом.

Входные аналоговые сигналы, поступающие на входы мультиплексора коммутируются по каналу, онределяемо- 3му кодом на адресной чине мультиплексора 1 в момент прихода синхроимпульса. Этим же синхроимпульсом взводится триггер 11. Так как разница амплитуд сигналов, соседних по времени комму- 40 тации каналов мультиплексора 1, может достигать максимального амплитудного . значения, то в общем случае на выходе мультиплексора 1 наблюдается скачок напряжения. Взведение в момент коммутации триггера 11 приводит к замыканию ключа 5. Следовательно, в момент переключения последовательно с мультиплексором 1 оказывается включенной цепочка из повторителя 4 напряжения, RC-цепи, состоящей из нлеча резистивного делителя б и конденсатора 8, повторителя 7 напряжения и повторителя 10 напряжения. Причем часть указанной последовательной це55 почки, состоящая из RC-цепи и повторителя 7, оказывается охваченной конденсатором 9. Схема, поясняющая работу цепочки повторйтелей напряжения, приведена на фиг. 2, а на фиг. 3 приведена в качестве примера схема повторителя 7 с ограничением тока выIt хода, имеющего сигнальный выход Перегрузка

tt

Полагая, что доминирующим полюсом передаточной функции цепочки из повторителей 4, 7 и 10 является согласно фиг. 2 RC-цепочка из ключа резистивного целителя б и конденсатора

8, можно подобрать такое соотношение.выходного тока повторителя 4 напряжения и повторителя 7 напряжения, чтобы скачок напряжения, передаваемый через конденсатор 9 на вход повторителя 10 напряжения, вводил выход повторителя 7 напряжения в режим ограничения тока. При этом на выходе

"Перегрузка" повторителя 7 напряжения формируется сигнал, который блокирует на время своего существования прохождение сигнала с выхода тригге ра 11 через элемент И 13. Первый элемент 12 =-адержки необходим для подавления эффекта задержки появления сигнала "Перегрузка" после взведения триггера 11.

При достаточно большой емкости конденсатора 9 и малом токе выхода повторителя 7 напряжение конденсатора 9 протекает достаточно медленно, чтобы сохранить достаточно плоскую вершину продифференцированного им-. пульса за время установления сигнала

".à выходе RC-цепочки и повторителя 7.

В момент выравнивания напряжения во внутренней структуре повторителя 7 напряжения и на его выходе сбрасывается сигнал на выходе "Перегрузка". В результате формируется с выхода элемента И 13 управляющий сигнал для одновибратора 14, с выхода которого формируется сигнал сброса триггера ii и через элемент 15 задержки сигнал запуска аналого-цифрового преобразователя 2. Сброс. триггера 11 приводит к размыканию ключа 5. Величина задержки элемента 16 выбирается такой, чтобы окончательно завершился процесс установления сигнала на выходе аналого-цифрового преобразователя 2 с учетом переключения ключа 5 и заданной точности. Важно отметить, .что величина задержки элемента .15 не зависит от величины скачка напряжения на выходе мультиплексора 1, а является величиной постоянной для всех ситуаций переходов. После замыкания

20502 6

Формула изобретения

5 15 ключа 5 совокупность элементов — резистивного делителя 6, конденсатора 8, конденсатора 9 и повторителя

7 напряжения — образует НЧ-фильтр второго порядка. По сигналу "Запуск.

АЦП" с выхода элемента 15 задержки начинается процесс преобразования в аналого-цифровом преобразователе

2. В момент завершения преобразования полученные данные в цифровой форме переписываются в буферный регистр 3, где они хранятся до занесения новых данных. Одновременно усиливается сигнал "Конец преобразования" на одноименном выходе устройства.

Таким образом, установка в многоканальном устройстве ввода аналоговых данных группового НЧ-фильтра с реконфигурацией структуры, зависимой от момента операции опроса каналов и от состояния входных сигналов, позволяет при сохранении быстродействия системы получить уровень помехозащищенности.входа в высокочастотной части спектра не хуже 40 дБ.

Для системы промьппленного применения класса точности 0,5 время устаноьления составит менее 5.мкс, что находится примерно на одном уро" вне с многоканальными:системами без группового НЧ-фильтра.

Кроме того, в устройстве благодаря использованию механизма вращения выхода повторителя 7 напряжения имеется возможность применить переменный временной шаг опроса каналов. Если входные сигналы соседних по очередности опроса каналов мало разняться один от другого, то схема автоматически меняет величину выдержки времени между синхроимпульсом начала onроса и импульсом запуска АЦП, так как на установление сигнала на входе АЦП требуется меньше времени. Этот эффект, усредняясь, еще более приближает устройство по быстродействию к устройствам без НЧ-фильтра на входе АЦП.

Следует отметить, что размыкание ключа 5 не приводит к каким-либо длительным переходным процессам в схеме, так как в момент замыкания потенциалы на входе и выходе повторителя 7 напряжения, как и на обеих обкладках конденсатора 9 практически равны.

f0

Многоканальное устройство ввода аналоговых данных, содержащее мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь, буферный регистр, информационные входы мультиплексора являются информационными входами устройства, информационные выходы аналогоцифрового преобразователя соединены с информационными входами буферного регистра, выхОды которого являются информационными выходами устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности устройства, в него введены первый, второй и третий повторители напряжения, резистивный делитель напряжения, первый и второй накапливающие элементы на первом и втором конденсаторах, ключ, триггер, первый и второй элементы задержки, элемент И и одновибратор, выход мультиплексора соединен с входом первого повторителя напряжения, выход которого соединен с первыми входами ключа и резистивного делителя напряжения, второй вход которого соедииен с входом второго повторителя напряжения и с первой обкладкой первого конденсатора, вторая обкладка которого подключена к шине нулевого потенциала, выход резистивного делителя напряжения соединен с вторым входом ключа и с первой обкладкой второго конденсатора, вторая обкладка которого соединена с первым выходом второго повторителя напряжения и с входом третьего повторителя напряжения, выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, адресные входы мультиплексора являются адресными входами устройства, синхровход мультиплексора соединен с установочным входом триггера и является синхровходом устройства, прямой выход триггера соединен с управляющим входом ключа и с входом первого элемента задержки, выход которого соединен с прямым входом элемента И, инверсный вход которого соединен с вторым выходом второго повторителя напряжения, выход. элемента И соединен .с входом одновибратора, выход которого соединен с входом сброса триггера и с входом второго элемента задержки, выход которого соединен с входом запуска аналого-цифрового преобразова1520502

+Ел фие. Ю

Составитель С. Кулиш

Редактор В. Данко Техред А.Кравчук Корректор И. Муска

Заказ 6758/49 Тираж 668 Подписное

ВНИИНИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 теля, выход конца кодирования которого соединен с синхровходом буферного регистра и является выходом конца кодирования устройства.