Аналого-цифровой преобразователь

 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к аналого-цифровым преобразователям , применяемым для преобразования сигналов, поступающих от вращающегося трансформатора или решающего устройства , в цифровые угловые величины, и может быть использовано в автоматических радиокомпасах , радиопеленгаторах, гирокомпасах и других устройствах. Изобретение позволяет повысить точность преобразования путем изменения времени обработки входного переменного напряжения в зависимости от величин напряжений на синусном и косинусном входах АЦП. Это достигается тем, что в устройство, содержащее -ключи 1,2,3, 4, интеграторы 5, 6, инвертор 7, детектор 8 перехода через ноль, демодулятор 9, тактовый генератор 10, программный счетчик 11, дешифратор 12, счетчик 13, элемент И 14, элемент И-НЕ 15, введены мультиплексор 16, пороговый элемент 17, амплитудный детектор 18. 2 з п, ф-лы, б ил. (Л Чзетэ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Н 03 M 1/52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

2 з.п, ф-лы, б ил. а

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4636649/24 (22) 26.12.88 (46) 07.05.91. Бюл. М 17 (72) В П.Мороз (53) 681.325 (088.8) (56) Гитис Э.И, и Пискунов Е,А. Аналого-цифровые преобразователи. M.: Энергоиздат, 1981, с. 184-186.

Авторское свидетельство СССР

М 1361714, кл. Н 03 М 1/53, 1986. (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬЬ (57):Изобретение относится к радиотехнике, в частности к аналого-цифровым преобразователям, применяемым для преобразования сигналов, поступающих от вращающегося трансформатора или решающего устройст..5U „„1647898 Al ва, в цифровые угловые величины, и может быть использовано в автоматических радиокомпасах, радиопеленгаторах, гирокомпасах и других устройствах. Изобретение позволяет повысить точность преобразования путем изменения времени обработки входного переменного напряжения в зависимости от величин напряжений на синусном и косинусном входах АЦП. Это достигается тем, что в устройство, содержащее ключи 1, 2, 3, 4, интеграторы 5, 6, инвертор 7, детектор 8 перехода через ноль. демодулятор 9, тактовый генератор 10, программный счетчик l1, дешифратор 12, счетчик 13, элемент И 14, элемент И вЂ” НЕ 15, введены мультиплексор 16, пороговый элемент 17, амплитудный детектор 18.

1647898

30

4Q нормального напряжения на выход мультиплексора 16 проходит сигнал 21 разрешения режима заряда интеграторов. С выхода

Изобретение относится k радиотехнике, в частности к аналого-цифровым преобразователям, применяемым для преобразования сигналов, поступающих от вращающегося трансформатора или реша- 5 ющего устройства, в цифровые угловые величины, и может быть использовано в автоматических радиокомпасах, радиопеленгаторах., гирокомпасах и других устройствах.

Целью изобретения является. повыше- . ние точности преобразования.

На фиг. 1 приведена функциональная схема АЦП; на фиг. 2 — диаграмма работы

АЦП; на фиг, 3 — функциональная схема программного счетчика, на фиг, 4 — функциональная схема дешифратора; на фиг. 5— функциональная схема детектора перехода через ноль; на фиг. 6 — принципиальная электрическая схема демодулятора.

Устройство содержит ключи 1 — 4, интеграторы 5 и 6; инвертор 7, детектор 8 перехода через ноль, демодулятор 9, тактовый генератор 10; программный счетчик 11, дешифратор 12, счетчик 13, элемент И 14, элемент И вЂ” Н Е 15, мультиплексор 16. пороговый элемент 17, амплитудный детектор 18.

На фиг. 2 обозначены диаграммы сигнала 19 сброса.на втором выходе дешифратора 12, сигнала 20 разрешения режима заряда интеграторов на пятом выходе дешифратора 12, соответствующего повышенному. входному напряжению, сигнала 21 обнуления счетчика и разрешения режима заряда интеграторов на четвертом выходе дешифратора 12, соответствующего нормальному входному напряжению; сигнала 22 разрешения режима преобразования на первом выходе дешифратора 12, сигнала 23 управления детектором перехода через ноль на третьем выходе дешифратора 12, сигнала 24 с выхода демодулятора, сигнала 25 разрешения заряда интеграторов на выходе элемента

15, сигнала 26 с выхода порогового элемента 45

17, напряжения 27 на синусном входе АЦП, напряжения 28 на косинусном входе АЦП, напряжения 29 на выходе интегратора 5, напряжения 30 на выходе интегратора 6, импульсов 31 на выходе элемента 14.

Программный счетчик (фиг. 3) содержит элементы НЕ 32 — 34, счетчики 35 — 38; элементы И вЂ” НЕ 39 — 41.

Дешифратор (фиг, 4) содержит элемен-. ты И-НЕ 42, НЕ 43, ИЛИ-НЕ 44, И вЂ” HE 45, 55

НЕ 46, ИЛИ-НЕ 47, И вЂ” HE 48 — 52, НЕ 53 и 54

И-.НЕ 55.

Детектор перехода через нуль (фиг, 5) содержит инвертирующий компаратор .56, элементы И-:НЕ 57, НЕ 58; триггеры 59-61, Демодулятор (фиг. 6) содержит конденсатор 62, резистор 61, компаратор 64.

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент времени tp (фиг, 2) программный счетчик 11 и дешифратор 12 формируют сигнал 19 сброса, который поступает на управляющие входы интеграторов 5 и 6, Интегратор представляет собой операционный усилитель с емкостной обратной связью, В качестве ключа используется интегральная микросхема, открытое состояние которой соответствует подаче логического "0" на вход управления. В режиме сброса на выходах интеграторов 5 и 6 устанавливается нулевое напряжение, а ключи

1-4 находятся в разомкнутом состоянии.

Одновременно на первый и второй входы амплитудного детектора 18 подается напряжение с информационных выходов вращающегося трансформатора. С выхода амплитудного детектора напряжение подается на вход порогового элемента 17.

После окончания режима сброса в момент времени (фиг. 2) начинается режим установки начальных условий. При этом с четвертого и пятого выходов дешифратора

12 на второй и третий входы мультиплексора 16 подаются сигналы 20 и 21 разрешения режима заряда интеграторов. С выхода порогового элемента 17 сигнал 26 подается на первый вход (управления) мультиплексора

16. На выход мультиплексора проходит один из сигналов 20 или 21 разрешения режима заряда интеграторов, причем при увеличении величины напряжения на входе

АЦП на выход мультиплексора 16 проходит сигнал 20 разрешения режима заряда интегратора, а при наличии на выходе АЦП мультиплексора 16 сигнал подается на второй вход элемента 15, на первый вход которого подается сигнал 24 с выхода демодулятора 9, На выходе элемента 15 образуется сигнал 25 разрешения разряда интеграторов, при этом ключи 1 и 2 замыкаются и пропускают на интеграторы 5 и 6 определенную часть периода переменного напряжения. Во время режима установки начальных условий ключи 3 и 4 находятся в разомкнутом состоянии

В момент окончания режима установки начальных условий-(u) интеграторы 5 и 6 заряжаются до напряжений, пропорциональных соответственно sin rp u cos ф, где р — угол поворота вращающегося трансформатора, 1647898

30

55

В момент времени (tz) начинается режим преобразования, при этом ключи 1 и 2 .. находятся в разомкнутом состоянии, а ключи 3 и 4 в замкнутом и образуют генератор преобразования, состоящий из инвертара 7 и интеграторов 5 и 6, в котором колебания начинаются от наложенных начальных условий — на выходе интегратора 5 образуется синусный сигнал 29, а на выходе интегратора 6 — косинусный 30.

Косинусный сигнал поступает на первый вход детектора 8, который срабатывает, когда косинусный сигнал проходит через ноль с отрицательным наклонам (ц). Эта происходит во второй или третий полупериод колебаний генератора. Прохождение нуля во время nepaoro полупериода не учитывается в целях предотвращения ошибки преобразования при малых углах.

С выхода детектора 8 на элемент 14 поступает сигнал, разрешающий прохождение тактовых импульсов на счетчик ";3, длительность которого пропорциональна измеряемому углу. При этом число импульсов, накойленное в счетчике 13, саа-ветствует измеряемому углу.

Детектор 8 работает следующим образом.

С выхода интегратора 6 косинусный сигнал 30 поступает на инвертирующий камааратор 56, который формирует прямаугальн ые импульсы с фронтами,.савпадающил1и с переходами через ноль косинуснага сигнала, С выхода компаратара 56 импульсы поступают на устройство выделения полажительногЬ фронта, выполненное на блоках 57-60.

На выходе триггера 59 формируется положительный импульс, положение которого совпадает с переходом касинусного сигнала через ноль с отрицательным наклоном, Длительность импульса равна периоду тактовой частоты, На триггере 61 формируется импульс, передний фронт которого совпадает с передним фронтом импульса с выхода

59, а задний — с окончанием периода преобразования.

Демодулятор представляет собой последовательно соединенные фазавращатель и компаратор 6. Фазовращатель подстраивается таким образом. чтобы фаза выходного сигнала совпадала с фазой сигналов на входах 27 и 28 при значении угла поворота вращающегося трансформатора 45 .

Формула изобретения

1. Аналого-цифровой преобразователь, содержащий первый и второй ключи, выходы которых подключены соответственно к информационным входам первого и второго ин r„-гратарав, выходы третьего и четвертага ключей соединены соответственно с и" :ôoðмацианным11 входами первого и второго инTerpaTopoB. выход первого интегратора падключе;4 I первому входу четвертога ключа, выход второго интегратора подключен к первому входу детектора перехода через ноль и выходу инвертара, выход KGTopoco подключен к перва му входу третьего ключа, вторые г ходы третье-î .и четвертого кл.очей объединены и подключены к первому выходу дешифратара. второй выход которого подключен к управля1ащим входам первого и второго интеграторов, третий вь.ход дешифратора подключен к второму входу детектора перехода через ноль, выход

xoTopoI o падкл1ачен к первому входу элемента И, второй вход которого объединен с третьим входом детектора перехода через ноль, вхадал1 праграммнага счетчика подключен к выходу тактового генератора, выходы программного счетчика подключены к соответствующим входам дешифратора, четвертый выход KQTopol а подключен K пернаму входу счетчика, выход кагарага является Выход!4ай ши!4ай, второй вход счетчика падклю:ен к выходу элемента И, псрвые входы первага v второго ключей абьединены и падключе 4ы к выходу элемента И-НЕ, первый вхсд которого подключен к выходу демодулятора, Bxoд которога является первай ли11ией источника onoiI4oro напряжения, BTopI;e вхадьl первого и второго ключей являются соаTBBTcTBBIIIIO входными шинами синуснага 1 касииуснага сигI!àëoB. а тл и ч а а щ и и с я тел1, чта, с целью повышения точности opeoopBBoBBния, в iiåão введены мультиплексор, пороговый элемент и амплитудный детектор, первый и второй входы которого обьединень1 соответственно с втарь1ми входами первого и второго ключей, выход амплитудного детектора подключен к первому входу порогового элемента, BBIxoQyoTono1o подключен к первому входу мультиплексора, выход которого подключен к второму входу элемента !1-HE, BToplT .. вход мультиплексора подключен к четвертому выходу дешифратара, пятый вь1хад которого подключен к третьему входу мультиплексора, второй вход порогового элемента является отарой шиной источника опорного напряжения.

2. Преобразователь па 11. 1, о т л и ч а loшийся тел1, чта программный счетчик выполнен на четырех счетчиках, трех элементах И вЂ” I-1Г ", тех элементах НЕ, счетный вход первога счетчика являетс» входом праграммнага с-етчика, входы синхронизации первого, второго, третьсга и четвертого счетчи:oв являются шиной нулевого потен1647898

50 циала, вход установки первого счетчика объединен с входом установки второго счетчика и через первый элемент НЕ соединен с выходом первого элемента И вЂ” НЕ, первый вход которого объединен со счетным входом вто- 5 рого счетчика и соединен с выходом первого счетчика, второй вход соединен с первым выходом второго счетчика, третий вход.— объединен со счетным входом третьего счетчика и соединен с вторым выходом вто- 10 рого счетчика, первый выход третьего счетчика соединен с первым входом второго элемента И вЂ” НЕ, второй вход которого объединен со счетным входом четвертого счетчика и соединен с вторым выходом третьего 15 счетчика, выход второго элемента И-НЕ через второй элемент НЕ соединен с установочным входом третьего счетчика, установочный вход четвертого счетчика через третий элемент НЕ соединен с выходом 20 третьего элемента И-НЕ, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами четвертого. счетчика, второй выход второго счетчика, первый, третий, четвертый и второй выходы 25 третьего счетчика, первый, третий и второй выходы четвертого счетчика являются соответственно первым, BTopblM, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым и восьмым выходами программного счетчика. 30

3, Преобразователь по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что дешифратор выполнен на девяти элементах И-НЕ, четырех элементах

ИЛИ-HE и четвертых элементах НЕ, вход первого элемента НЕ объединен с первыми 35 входами первого и второго элементов ИЛ ИНЕ и является восьмым входом и третьим выходом дешифратора, второй вход первого элемента ИЛ.И вЂ” НЕ объединен с вторым входом второго элемента ИЛИ вЂ” НЕ, первым 40 входом первого. элемента И вЂ” НЕ и является седьмым входом дешифратора, третий вход первого элемента ИЛИ вЂ” НЕ объединен с первыми входами второго и третьего элементов И вЂ” НЕ, вторым входом первого эле- 45 мента И вЂ” НЕ и является шестым входом блока, первый вход третьего элемента

ИЛИ вЂ” НЕ объединен с первым входом четвертого элемента,ИЛИ-HE и является пятым входом дешифратора, втОрой вход третьего элемента ИЛИ вЂ” НЕ объединен с вторыми входами второго элемента И вЂ” HE u четвертого элемента ИЛИ-НЕ и является четвертым входом дешифратора, третий вход третьего элемента ИЛИ-Н Е объединен с входом второго элемента НЕ и является третьим входом дешифратора, первый и второй входы четвертого элемента И-НЕ являются соответственно первым и вторым: входами дешифратора,. выход первого элемента НЕ соединен с первым входом пятого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И.—.НЕ, а выход соединен с входом третьего элемента

НЕ, выход которого соединен с первым входом шестого элемента И-НЕ и является первым выходом дешифратора, второй вход шестого элемента И-НЕ объединен с первым входом седьмого элемента И,-НЕ и соединен с выходом восьмого элемента И-НЕ, который является вторым выходом дешифратора, второй вход седьмого элемента ИНЕ объединен с первым входом восьмого элемента И-НЕ и соединен с выходом первого элемента ИЛИ вЂ” HE, второй вход восьмого элемента И-НЕ соединен с выходом третьего элемента ИЛИ-НЕ, выходы шестого и седьмого элементов И-НЕ соединены соответственно с входом четвертого элемента НЕ и первым входом девятого элемента И-НЕ, выходы четвертого элемента

НЕ и девятого элемента И-.НЕ являются соответственно четвертым и пятым выходами дешифратора, второй и третий входы девятого элемента И-НЕ соединены соответственно с .выходами второго и третьего элементов И вЂ” НЕ, третий вход второго элемента И-НЕ объединен с вторым входом третьего элемента И-НЕ и соединен с выходом второго элемента ИЛИ вЂ” НЕ, третий вход третьего элемента И вЂ” НЕ соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ вЂ” НЕ, четвертый и пятый входы второго элемента И-НЕ соединены соответственно с выходами второго элемента НЕ и четвертого элемента

И вЂ” НЕ.

1647898

1647898

1647898

Составитель А.Титов

Редактор Н.Лазаренко Техред М.Моргентал Корректор В.Гирняк

Заказ 1414 Тираж И2 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, yR.Гагарина, 101