Устройство следящего аналого-цифрового преобразования

 

Изобретение относится к измерительной технике. Изобретение позволяет расширить динамический диапазон устройства и повысить быстродействие. Это достигается за счет того, что в устройство, содержащее накапливающий сумматор 3, цифроаналоговый преобразователь 4, аналоговый сумматор 5, аналого-цифровой преобразователь 6, блок 2 памяти, блок 1 управления, введены сумматор 7, два блока регистров 8 и 9, селектор нуля 10, выходной регистр 12 и счетчик 11. Изобретение предназначено для измерения формы широкополосных электрических сигналов с большим динамическим диапазоном. 5 ил.

союз советсних социАлистичесних

РЕСПУБЛИН (51) 5 Н 03 М 1/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОтнРытиям

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4615788/24-24 (22) 05.12.88 (46) 30.12.90. Бюл. № 48 (71) Белорусский государственный университет им. В. И. Ленина (72) Ю. Т. Галиев, В. С. Садов, А. Ф. Чернявский и К. М. Шестаков (53) 681.325(088.8) (56) Автометрия, 1987, № 3, с. 57.

Авторское свидетельство СССР фй !336237, кл. Н 03 М 1/34, 1985.

„„SU„„1617639 А1

2 (54) УСТРОЙСТВО СЛЕДЯЩЕГО АНАЛО.

ГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике, позволяет расширить динамический диапазон устройства и повысить быстродействие. Это достигается за счет того, что в устройство, содержащее накапливающий сумматор 3, цифроаналоговый преобразователь 4, аналоговый сумматор 5, аналого-цифровой преобразователь 6, блок 2 памяти, блок 1 управления, введены сумматор 7, два блока регистров 8 и 9, селектор нуля 1О, выходной регистр 12 и счетчик 11.

Изобретение предназначено для измерения формы широкополосных электрических сигналов с большим динамическим диапазоном.

5 ил.

161?639 случае отсутствия переходного процесса и 35 представлять собой необходимую коррекцию нелинейности цепи ЦАП 6 — аналоговый сумматор 4, что снижает требования к точности этой цепи. Импульсом в момент (( производится запись кода коррекции

f (CTo, So, ZMo) .и кода с выхода накапливающего сумматора ХМо в первый блок ре..гистров (фиг. 3), которые вместе с кодом

D(p) поступают на входы сумматора 7, появ:ляется код суммы D(to)+ZMo+f>(CTo, So,, ;ZMo), причем каждое слагаемое представ- 45 лено в дополнительном коде и может быть как положительным, так и отрицательным.

Импульсом с первого выхода блока 1 в момент ti производится запись кода с выхода сумматора? а выходной регистр 12, и на его выходе появляется цифровой эквивалент 50 входного сигнала, равный D(to)+ZAfo+

+f (CTo, So, ХМо). Тем же импульсом в момент 1, производится следующая выборка .аналогового сигнала i,(.,). В момент 1 на выходе АЦП 5 еще присутствует инфор-. мация о прошлой выборке, т.е. на и старших разрядах присутствует код S>=2. В момент1 вырабатывается импульс на втором ние О, т.е. СТо Счетчик 11 выполняет функцию счетчика времени переходного процесса.

Его количество состояний определяется отношением быстродействия цели ЦАП 6 — аналоговый сумматор 4 и АЦП 5, т. е. отношением частот на первом и втором выходах блока l.

Частота на первом выходе блока 1 превышает частоту на втором выходе в 3 раза, т.е. количество возможных состояний счетчика должно быть не менее З-х, что обеспечивается двухразрядным двоичным счетчиком. Код СТо на выходе счетчика 11 информирует о том, что переходный процесс в цепи ЦАП 6 — аналоговый сумматор 4 отсутствует. Код СТ =2 на выходе счетчика соответствует первой точке переходного процесса, код СТ =! — второй точке переходного процесса.

Таким образом, в начальном установившемся состоянии переходный процесс отсутствует и на выходе счетчика 11 установлен код СТо (он сброшен). Импульс с первого

// выхода блока 1, поступающий в момент to, не изменяет состояния счетчика, так как он уже находится в состоянии «О».

На третий адресный вход блока 2 памяти поступает информация с выхода накапливающего сумматора 3, т.е. код ZMo=n. В итоге на выходе блока 2 памяти присутствует код коррекции, определяемый следующими значениями: ХМо, что соответствует

// состоянию ЦАП б в момент 1о; СТо, что соответствует отсутствию переходного процесса; 5=0, что соответствует отсутствию переключения ЦАП б, т.е. на выходе блока

2 памяти присутствует код f (CTo, So, ZAfo), который может быть отличным от нуля и в

1О

1!з

?О

30 выходе блока 1, который задним фронтоМ (О l ) производит запись в регистр 17 кода с выхода сумматора 16, равного ХМ вЂ”вЂ” .

=ХМо+5 =а+2, и запись кода Si=2 во второй блок 9 регистров. Так как Si отлично от нуля, то импульс с второго выхода блока проходит через селектор 10 нуля и поступает на вход управления счетчика l l. Под воздействием импульсов на входе управления и тактовом входе производится установка счетчика 11 в состояние СТ (фиг. 5, ж).

Коды S, CT и ХМ поступают на первый, второй и третий входы блока 2 памяти соответственно, который начинает выборку следующего кода коррекции (СТг, S, ХМ).

Но в момент t на выходе блока 2 памяти еще присутствует старший код коррекции (фиг. 5, з), который в момент t совместно со старым кодом ХМо записывается в первый блок 8 регистров (фиг. 5, и, к). Таким образом, после появления на выходе ЛЦП 5 кода выборки, соответствующего моменту 1, на выходе сумматора 7 появляется код

D(ti)+ZMo+fa(CTn,So, ХМо), т.е. переходный процесс еще отсутствует; составляющая

U (t)= — лЛ, что соответствует коду ZMn,. переключения не происходило (Sn). При поступлении на вход ЦАП б кода ZMi на его выходе начинает изменяться напряжение.

По окончании переходного процесса составляющая U (tq) равна (л+2)Л. Во время действия переходного процесса АЦП 5 продолжает производить выборки входного сиг1 ll нала в моменты ti и t . После импульса в момент 1 на выходе накапливающего сумматора 3 уже присутствует новое значение суммы ХМь а на вход АЦП 5 поступает сигнал U<(t), искаженный переходным процессом цепи ЦАП 6 — аналоговый сумматор 4 (U (t)). Следовательно, цифровые иоды на выходе АЦП 5 также искажены. Для получения на выходе устройства истинного цифрового эквивалента входного аналогового сигнала необходимо производить коррекцию кодов, поступающих с АЦП 5. Значения кодов fI, определяются характером кривой переходного процесса, которая определяется состоянием ЦАП 6 до переключения и состоянием ЦАП 6 после переключения. Кривая переходного процесса, кроме этого, является функцией времени. Коды коррекции записаны в блоке 2 памяти и однозначно определяются тремя изложенными выше параметрами. Состояние ЦАП 6 после переключения определяется выходом накапливающего сумматора 3 (в данном случае это код ХМ ); состояние ЦАП 6 до переключения задается значением Й старших выходных разрядов АЦП 5 (в данном случае это код Si!. Код Si определяет значение ступени переключения. Этим задается кривая переходного процесса. Изменение ее во времени определяется значением кода на выходе счетчика 1!. Необходимость переклю!

617639 пения и его значение определяются зна«ением k ГГ!11)i!inõ раз!)ядов AI 111 5 при %)зятии

И выборки аналоговог0 сигHB,r!B в мОмент 3р

Л (далее Bro моменты t;). Так как значение входного сигнала Ц.(ф в момент 4 требует переключения ЦАП 6, то в момент ti, как было описано зыше, производится запись в накапливающий сумматор 3 значения ХМ3=

==-ХЛ"о+5;, BBnvсь кода Si==-2 во второй блок

i9 регистров и установка счетчика 11 в со1 стояние СТг (первая точка переходного процесса). В результате на адресных входах ! блока 2 памяти устанавливаются коды для

1 ,выборки значения кода коррекции, равного

3(СТг, 53, ХМ ), т."-. код коррекции для первой точки (СТг) переходного процесса в состояние ZMI из состояния, соответствую. щего коду Si, которь.и определяет 3)еличшф

< тупени ir 0 зна r.

Импульсом с первого выхода блока в момент t1 произ3)одится выборка сигнала .

Ц®. Зтнм ж< импульсом производится запись в первый блок 8 регистров (фиг. 5, и, к) кода f (C1, „5,, ХЛ<3,) с вь1хода блока 2 памяти (фиг. 5, з) и кола Х 3!3 с выхода

HBi

+Xi4o+fr,(СТг, 5i, ХМ3), которая поступает на выходной регистр 12 и записывается в него с п1-чходом импульса с -rooãîãî выхода (* / блока 1 в момент 3", I ".л лсо;,3 <.;IepvoroI} выхода блока в момент 3 . роизводятся запись информации в псрв:IEI Главк 8 регистров, изменение состояния г".с..«.ка 11 на С7о и выборка следующего з,ачения сигнала ,t

tJ..(t,;). В нервом блоке 8 регrn.т.:-ов информа-- ц1Я uбнoвигся тол)и<о в част) (ф33г. 3), связанной < бл<)х,о» 2 нам)3 .и (фиг <) д".

T..2. .3.".. лп) . Я кзд Koppе3щH!i )pe ÑIg E p 31 j..

В части 3 первого блка 8 регистров ког не

Обновится, так как на 3 го вход, свя BHный 0 вь3ходом ьак )пл !BB, Orrig!0 < умматора 3, поступаст та же информация(:А3 :.

При появлении на выхсде АЦП ..- да

Ф

0(/1), соответству)оп<его вы (.Оке сигнала (i (tr), су,f! IBTOp 7 выполняет сложе)3ие fr HB его выходе появпяется:::or! 9(t,) -Ztfi! I+

+!)(СТ;, 5,, ХЛ!„). Зтот 3од пэязляется на выходе !5 устройства грн поступлении fifa;

rfyiIbcB с и- рвого выхода " >ло)<а I в МОмент 4.

В момент )г ньп,олняются функции, анал;)Гичные фуHK!i иям, выГ!Олняемым 33 МОмент т.е. Осуп<ествляется нОВОс и ..1)включение

ЦАП 6 на величину 5-, которая определяется в моменпг ti. При формировании кодов

;<орректировки во время действия переходного процесса информация изменяется только на втором входе блока 2 памяти, который связан с выходом счетчика I. Ha первом и третьем входах информация постоянная (5 и ХМ1 соответственно), т.е. параметры переходного процесса не изменяются, а выполняется только его отслеживание во времени путем изменений состояния счетчика 11, В правой части фиг. 5 изображена временна я дна грамма работы предла гаем ого уст ройства в режиме, когда сигнал U (t) находится в пределах +Л. После осуществления выборки в момент / на выходе АЦП устанавливается информация О(18), причем зна чение всех k старших разрядов равно нулк ) так как сигнал U ® находится в пределах

Π— — -Л. Следовательно, только в К вЂ” k=5 разрядах могут присутствовать единицы. Код

530=0 поступает на информационные входы второго блока 9 регистров и накапливающего сумматора 10. Импульсом с второго выхода блока 1 в момент tio производится запись информации во второй блок 9 регистров и накапливающий сумматор 3. В

-„,5 блоке 9 регистров информация изменяется и принимает значение Sio=0. В накапливающем сул маторе 3 информация не изменяется, так как к значению ХМ прибавляется

530= — О. Следовательно, переключения ЦАП 6 не прои<эходит и переходный процесс отсут30 ствует. Об отсутствии переходного процесса информирует состояние счетчика !1, равное

СТр. При 33еобходимости перекл)очения ЦАП

6 в моменты t; (например ti, 4) производится переключение счетчика 11 из состояния СТо в СТг. Так как в момент tio 5:о=0, то им35 пульс с второго выхода блока 1 не проходит ч"..;:ез .=;л к-.ор 10:нуля на управляк>щий вход с-етчика .1 и ..н не переключается в состояние 3 Гг (фиг. 5, ж). TBKHM Образом, код fu имеет постоянное значение в моменты

„„ t;o и tro, соответствующие отсутствию переходного процесса.

Информация для блок, 2 памяти определнется в процессе регулировки каждого конкретного устройства. Для этого необход.<мо подавать на вход ЦАП 6 изменяю4b щиеся коды, а на выходе аналогового сумматора 4 измерять отклик. Разность о;ки«,В;.Мого значения сигнала и измеренного на выходе ана . -Osoro сумматора 4 onpåäåляет значение кода коррекции f„. При статических измерениях для разных значений ко5О дОВ На ВХОДЕ ЦАП 6 ОПрЕдЕЛИЕтСя fr дЛя обеспеч< ния ошибки значений порогов ЦАП

6и АЦП5.

Фор,чулов изобретения

Устройство следящего аналого-цифрового преобразования, содержащее nocaeдовательно соединенные Л -разрядный накапли1617639 вающий сумматор, А -разрядный цифроаналоговый преобразователь, аналоговый сумматор, К-разрядный аналого-цифровой преобразователь, вход синхронизации которого соединен с первым выходом блока чправления, второй выход которого соединен с управляющим входом N-разрядного накапливающего сумматора, а вход является шиной

«Пуск», блок памяти, второй вход аналогового сумматора является входной шиной, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и увеличения динамического диапазона, введены сумматор, два блока регистров, селектор нуля, счетчик, выходной регистр, тактовый вход которого объе-. динен с тактовыми входами счетчика и первого блока регистров и подключен к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен с тактовым входом второго блока регистров и селектора нуля, Й информационных входов которого объединены. с соответствующими информационными входами накапливающего сумматора и ссютветствующими информационными входами второго блока регистров и подключены к выходам А старших разрядов К-разрядного аналого-цифрового преобразователя, выходы которого соединены с соответствующими первыми информационными входами сумматора, вторые информационные входы которого соединены с соответствующими выходами первого блока регистров, первые информационные входы которого соединены с соответствующими выходами блока памя10 тн, первМе адресные входы которого соединены с соответствующими выходами второ-, го блока регистров, вторые адресные входы соединены с соответствующими выходами счетчика, вход управления которого соединен с выходом селектора нуля, третьи адресные входы блока памяти объединены с соответствующими вторыми информационными входами первого блока регистров и подключены к соответствующим выходам Nразрядного накапливающего сумматора, вы20 ходы сумматора соединены с соответствующими входами выходного регистра, выходы которого являются выходной шиной.!

617639

to it ti Ю ф уЮ

D 1 D t" 2Vt

Р у

Dt D try

8и =0 ую 0

$о

То С

Т С о С

То Сй

Л5о?

t7o5g С55уЕЮ

ПуоЕИ стs ти

Ст,у

Zot СЪ сг, ЕФу С5

СТо

Ю С7о юЕИе

a(tg) D(tt)+ 3(). D(t ). @ )+

ЕМб о Еоуу + ЕМу i Ергу ЕФу+

ЦСуо, r(C r, Й(СП, к(С о, fr(С

$б,Жб) Ху,ЕМу) у,Ейр) Гу,Еогу) 5уьЕУУу

Составитель И. Романова

Редактор д. Лежнина Тех ред А. Кравчук Корректор Л. Пилипенко

Заказ 4 I29 Тираж 668: Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

I 1 3035, Москва, - Я вЂ” 35, Раушская на 6., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патенто, r. Ужгород, ул. Гагарина, IOI