Преобразователь напряжения в код

 

Изобретение относится к технике преобразования формы представления информации при измерении параметров периодических сигналов и может применяться при вычислениях действующих значений токов и напряжений, измерениях параметров электродвигателей, определении технологических характеристик режима бурения электробуром и в других случаях. Цель - повышение быстродействия преобразователя при снятии отсчетов периодических входных сигналов - достигается за счет запоминания всех отсчетов за период входного сигнала через интервалы времени, определяемые его длительностью, и слежения с использованием малоразрядного аналого-цифрового преобразователя, за изменением этих отсчетов от периода к периоду. Преобразователь напряжения в код содержит аналоговый вычитатель 1, цифроаналоговый преобразователь 2, аналого-цифровой преобразователь 3, цифровой сумматор 4, регистр 5, регистровый блок 6 обратного магазинного типа и генератор 7 управляемой частоты. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

ССЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (51)5 Н 03 M 1/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪГ СВМЗДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4396473/24-24 (22) 24. 03. 88 (46) 28. 02, 90. Бюл. Р 8 (71) Ленинградский электротехнический институт им. В. И. Ульянова (Ленина) (72) А.Н.Альшевский, А.M.Смирнов и А, Х.Мурсаев (53) 681. 325 (088. 8) (56) Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы. /Под ред. С.В.Якубовского. N.: Радио и связь, 1985, с, 365-367.

Преобразование информации в анало-, го-цифровых вычислительных устройствах и системах./11од ред. Г,М.Петрова.

М.: Машиностроение, 1973, с. 255-257, рис. 100а. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЗЪ НАПРЯЖЕНИЯ В КОД (57) Изобретение относится к технике преобразования формы представления информации при измерении параметров периодических сигналов и может применяться при вычислениях действующих

2 значений токов и нанряжений, измерениях параметров электродвигателей, определении технологических характеристик режима бурения электробуром и в других случаях. Цель — повышение быстродействия преобразователя при снятии отсчетов периодических входных сигналов — достигается за счет запоминания всех отсчетов за период входного сигнала через интервалы времени, определяемые его длительностью, и слежения с использованием малораз рядно ro ан ало го-цифрово го пре о 6 разователя, за изменением этих отсчетов от пе риода к пе риоду. Пре об раз ователь напряжения в код содержит àíà- а логовый вычитатель 1, цифроаналоговый преобразователь 2, аналого-цифровой преобразователь 3, цифровой сумматор

4, регистр 5, регистровый блок 6 обратного магазинного типа и генератор 7 управляемой частоты. 1 s.n. ф-лы, 3 ил.

Мйй

1547061

Изобретение относится к технике ( преобразования формы представления информации при измерении параметров периодических сигналов и может быть использовано в энергетической промьппленности для вычисления показателей качества электроэнергии, действующих значений токов и напряжений; в электротехнической промьппленности для 1р измерения параметров электродвигателей; в нефтяной — для определения технологических характеристик режима

,бурения электробуром и в других областях, 15

Цель изобретения — повьппение быст родействия преобразователя при пре, образовании периодических сигналов, На фиг, 1 изображена функциональная. схема предлагаемого преобразова- 20 теля; на фиг. 2 - функциональная

,схема генератора управляемой частоты;, на фиг. 3, — временные диаграммы его работы.

Преобразователь содержит аналого- 25 вый вычитатель 1, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 2, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 3, цифровой сумм а тор 4, ре гис тр 5, ре гис тровый блок 6 обратного магазинного типа 30, и генератор 7 управляемой частоты.

Генератор 7 при использовании равномерного квантования периодического входного сигнала может быть выполнен в .виде компаратора 8, одновибрато- 35 ров 9 — 11, суммирующего счетчика 12, делителя 13 частоты, регистра 14, вычитающего счетчика 15 и генератора

16 опорных импульсов (ГОИ) °

Преобразователь работает следую- 40 щим образом..

Аналоговый периодический сигнал (фиг, 3) поступает на суммирующий вход аналогового вычитателя 1. и на неинвертирующий вход компаратора 8 45 генератора 7. На выходе компаратора 8 формируются прямоугольные импульсы, период которых равен периоду входного сигнала. Каждый перепад из "0" в

"1" с выхода компаратора 8 запускает одновибратор 9, на выходе которого формируется короткий импульс, задний фронт которого запускает одновибратор 10, импульс с выхода которого сбрасывает в ноль суммирующий счетчик 12. За время между двумя нерепа55 дами сигнала с выхода компаратора 8 в суммирующем счетчике 12 за счет подачи импульсов на его синхровход с делителя 13 частоты накапливается код, рав ный

Ер

11= —--N f в где п„- частота входного сигнала; частота поступления импульсов на делитель 13 частоты с выхода генератора 16;

N — коэффициент деления делителя частоты 13..

Этот код в конце каждого периода входного сигнала импульсом с одновибратора 9 перезаписывается в регистр 14, после чего в суммирующем счетчике 12 устанавливается нулевой код и начинается подсчет импульсов следующего периода. В вычи-. тающем счетчике 15 происходит уменьшение кода на единицу с частотой но как только код в этом счетчике становится меньшим нуля, то на его выходе возникает сигнал переполнения (заема), по которому одновибратор 11 формирует импульс, поступающий на вход записи кода вычитающего счетчика 15. В результате код и с регистра 14, пропорциональный длительности периода входного сигнала, .заносится в вычитающий счетчик 15, Одновременно этот импульс поступает на выход генератора 7. Время от записи кода и в вычитающий счетчик 15 до его переполнения, а следовательно, и длительность периода выходного сигнала генератора управляемой частоты 7 равно и Т= —;

fî или

1 fî

11Т=- - — --—

fa Nf sx Щх

Погрешность подстройки частоты определяется ошибкой формирования кода и, которая не превьппает единицы младшего разряда этого кода, т.е. погрешность формирования каждого интервала dT не превышает величины

0 У э

0 где Т - период импульсов ГОИ 16, а следовательно, приведенная погрешность подстройки перио да не превьппает величины

ТN

8< -— -—҄

5 15

Зная Т „и требуемый коэффициент

Nделения,,можно выбрать Т для обеспечения требуемой точности.

При работе генератора 7 существенным является то, что частота выходного сигнала определяется за один период входного сигнала, т.е. величина дТ определяется исходя из дли.— тельности предыдущего периода входного сигнала.

Таким образом АЦП 3 работает с частотой, равной

1 1yq ДТ. вх 1.

К моменту времени с в регистровом блоке 6 хранится (N-1)-й отсчет мгновенных значений периодического сигнала, где И вЂ” число отсчетов мгновенных значений в одном периоде входного сигнала. Последний полученный отсчет хранится в регистре 5 и выдается на выход преобразователя.

На вход ЦАП 2 поступает наиболее

"старый" отсчет, который преобразуется в напряжение

47061 6 нала и отсчета, полученного в предыдущем периоде, получают код при

1 лцп яп

ЧАП ЦДП )-1 где Кц п — коэффициент передачи ЦАП 2; — номер периода входного си гнала; — номер отсчета в периоде входного сигнала.

Так как регистр 5 и регистровый блок 6 хранят все отсчеты мгновенных значений сигнала за период, то значит, что самый "старый" отсчет, снятый еще в предыдущем периоде, будет отстоять от начала периода на тот же интервал времени., что и следующий получаемый отсчет в текущем периоде.

Если периодический сигнал не изменился, то он равен по величине следующему отсчету. Раз ностный сигнал между мгновенными значением входного и мгновенным отсчетом ему соответствующего в предыдущем периоде равен ПВх(";) П(" ) Кцпп 1,j-l °

Он поступает на вход АЦП 3 и по запускающему импульсу, .поступающему с генератора 7, преобразуется в код

1О ) АЦп (1)

Этот код записывается в регистр 5 по заднему фронту запускающего импульса. Одновременно с записью оче-, редного кода все остальные отсчеты сдвигаются в регистровом блоке 6.

Предыдущий отсчет из регистра 5 переписывается s его последнюю строку.

Одновременно со сдвигом кодов из регистрового блока 6 на ЦАП 2 пода20 ется следующий старый код и процесс г

« l l оцифровки продолжае тся.

Полный цикл работы преобразователя состоит из снятия всех отсчетов мгно25 венных значений периодического сигнала з а весь е го период.

Таким образом, у предлагаемого преобразователя (по сравнению с известными) повышено быстродействие при периодическом входном сигнале, так как слежение з а входным сигналом

30 осуществляется от периода к. периоду, и хотя внутри периода сигнал может сильно изменяться, но два соседних периода отличаются незначительно.

35 Следовательно, при одинаковой частоте квантования входного сигнала возможно преобразование более быстрых сигналов, так как снимается ограничение на величину изменения (ско40 рость изменения) входного сигнала между двумя соседними отсчетами.

При нспольз ов анин предлагаемо го преобразователя в микропроцессорных устройствах, большую часть функ45 ций его блоков может выполнять микропроцессор: функции цифрового сумматора-вычитателя, ре гис тра, регистрового блока и генератора 7, и приводит к значительным сокращениям ап50 паратных затрат.

Формула изобретения ав, -=к„„,(u(e-,)-к 8,, ), 1,)-1 где К вЂ” коэффициент передачи АЦП3.

После суммирования или вычитания, что определяется знаком разностного сигнала на сумматоре-вычитателе (цифровом сумматоре) 4, разностного сиг1. Преобразователь напряжения в код сОде ржащий аналО ГОВый Вычита тель, аналого-цифровой преобразователь, генератор частоты, выход которого соединен с запускающим входом аналого-цифрового преобразователя, 1547061 цифроаналоговый преобразователь, регистр и цифровой сумматор, входы суммирования-вычитания которого соединены с выходами аналого-цифрового

5 преобразователя, а суммирующие входы объединены с соответствующими входами цифроан ало гово го пре об разов ателя, выходы цифрового сумматора, соединены ,с соответствующими входами регистра, выходы которого являются выходной шиной, выход цифроаналогового преобразователя .соединен с вычитающим входом ,аналогового вычитателя, выход которо, Го соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, a суммирующий вход является входной анной; отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия при преобразовании периодических сиг- налов, в него дополнительно введены регистровый блок обратного магазин ного> типа, а генератор частоты выпол,íåí управляемым, входы данных регист) роно го блока обратного магазинного 25 ,типа соединены с соответствующими вы ходами регистра, а выходы - с соот1 ветствующими входами цифроаналогового . преобразователя, выход генератора управляемой частоты соединен с входа- ЗО ми тактирования регистра и регистрового блока обратного магазинного типа, а вход является входной шиной. .2. Преобразователь по и. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что генератор управляемой частоты выполнен на последов ательно соединенных компараторе, первом и втором одновибраторах, а также суммирующем и вычитающем счетчиках, регистре, третьем одновибраторе, делителе частоты и генераторе опорных импульсов, выход которого соединен с входом синхронизации вычитающего счетчика непосредственно и через делитель частоты — с входом синхронизации суммирующего счетчика, вход сброса которого соединен с. выходом второго одновибратора, вход которого объединен с входом синхронизации регистра информационный вход которого

Р подключен к выходу суммирующего счетчика, а выход — к информационному входу вычитающего счетчика, вход установки параллельного кода которого является выходом генератора и подключен к выходу третьего одновибратора, вход которого соединен с выходом заема вычитающего счетчика, неинвертирующий вход компаратора является входом генератора, а инвертирукпций входобщей шиной.

1547051 с:ъ

Составитель В.Махнанов

Техред JI.Сердюкова Корректор В. Гирняк

Редактор А.Ревин

Заказ 85

Тираж 665

Подписное

ВНИИПИ 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