Аналого-цифровой преобразователь

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение функциональной надежности путем обеспечения непрерывного контроля узлов устройства. Это достигается тем, что в устройство , содержащее аналоговый коммутатор 2, интегратор 4, цифроаналоговый преобразователь 3, компаратор 5, счетчики 6, 7 младших и старших разрядов, блок 10 управления и контроля, введены регистры 8, 11. 1 з.п ф-лы, 4 табл., 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s Н 03 М 1/52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ вЂ”---К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4708517/24 (22) 21.06,89 (46) 07.09.91. Бюл. М 33 (71) Горьковский политехнический институт (72) В.А.Брондукова, А.С,Зенин, И.Г.Коробко и В.E.Hàêîíå÷íûé (53) 681.325(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 790289, кл. Н 03 M 1/10, 1980.

Интегрирующий цифровой вольтметр.

Техническое руководство TP-6567, Перевод

2608. (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения — повышение функциональной надежности путем обеспечения непрерывного контроля узлов устройства, Это достигается тем, что в устройство, содержащее аналоговый коммутатор 2, интегратор 4, цифроаналоговый преобразователь 3, компаратор 5, счетчики

6, 7 младших и старших разрядов, блок 10 управления и контроля, введены регистры 8, 11. 1 з.п.ф-лы, 4 табл., 4 ил, 1676103

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля.

Целью изобретения является повышение функциональной надежности путем обеспечения непрерывного контроля.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг,2 — функциональная схема блока управления; на фиг.3 — функциональная схема аналогового коммутатора; на фиг.4 — временная диаграмма работы АЦП.

Устройство (фиг.1) содержит аналоговый вход 1, аналоговый коммутатор 2, цифроаналоговый преобразователь 3, построенный по принципу широтно-импульсной модуляции, интегратор 4, компаратор 5, счетчик 6 младших разрядов 6, счетчик 7 старших разрядов, регистр 8, программное устройство 9, блок 10 управления и контроля, регистр 1 1, шину 12 нормированного кода N<, ширину 13 данных, шину

14 адреса, шину 15 управления, Блок управления и контроля (фиг.2) содержит входы 16, программное устройство

17, вход 18, выходы 19 — 22, коммутатор 23 каналов, блок 24 запоминания полярности, блок 25 формирования выборок сигнала, широтно-импульсный модулятор 26, коммутатор 27, элементы И 28 и 29, программную логическую матрицу 30, выходы 31, 32 и 33 коммутатора, программное устройство 17 имеет выход 34 сигналов нормированной длительности tH, выход 35 сигнала образцовой частоты f>, выход 36 сигнала образцовой частоты f2, выход 37 образцового времени То, выход 38 сигнала разделения выборок tp, вход 18 содержит линию 39 логического сигнала коммутации Ф, линию 40 режимов, коммутатор 23 содержит элемент

И 41, блок 24 содержит триггеры 42 и 43, элементы И-HE 44 и 4!5, инвертор 46, блок

25 содержит элементы И-НЕ 47, широтноимпульсный модулятор 26 содержит инверторы 48, триггеры 49, коммутатор 27 содержит элементы И-НЕ 50. Аналоговый коммутатор (фиг.3) содержит источники

51-54 напряжений, ключи 55 и 56, резисторы 57.

На фиг.4 обозначено: 58 — напряжение на выходе интегратора; 61 — логические уровни на выходе компаратора 5; 59 — образцовое время первой Тм, .и второй Тог выборок на выходе блока 17; 60 — напряжение сигнала разделения выборок, тр, 62— импульсы формирования сигналов с нормированной длительностью tH, 63 — напряжение сигналов рабочей txi u нормированный 1н! длительности первой выборки; 64 — напряжение сигналов рабо5

55 чей txl и нормированной te2 длительности второй выборки.

Блок 10 обеспечивает работу АЦП в шести основных режимах, "Режим !", "Режим

И", "Режим ИГ,"Контроль ", "Контроль il,"Êîíтрал ь 1 1 Г .

В режиме I работает только первая выборка и АЦП измеряет напряжение как вольтметр, преобразуя входное напряжение в цифровой код, фиксированный е счетчике старших разрядое.

В режиме 11 работают обе выборки, обеспечивая дифференциальные измерения входного напряжения.

В режиме III измеряется отклонение входной величины от номинального напряжения, заданного кодом NH. При N, 0

АЦП работает как милливольтметр, фиксируя выходной код в счетчике младших разрядов.

Изменение режимоа производится с по- мощью двух разрядов регистра 11, которые обозначены Zt и Ег, Режимам 1, II,!11 соответствуют следующие коды Zt и Zz, "Режим

Г (00); "Режим 1Г (01); "Режим I I I" (10).

В режиме "Контроль !" производится проверка блоков 6-11. В этом режиме блок

10 формирует определенные логические уровни и импульсы нормированной длительности, которые преобразуются в определенные кодовые комбинации. В режиме

"Контроль 1" можно проверять коды N<; Мг;

N = Nt + йг„ N = N< — йг, что позволяет проводить выборочную проверку определенных блоков, В режиме "Контроль II" производится проверка блоков 2,4 и 5 и аддитивных ошибок при работе АЦП в режимах l,li,ill, В режиме "Контроль 11Г, кроме блоков.

2,4 и 5, производится проверка блока 3, а также мультипликативных ошибок при работе АЦП в режимах 1,11,!11

Режимы контроля задаются с помощью разрядов регистра 11, Данное устройство обеспечивает непрерывный контроль как всего АЦП, так и его основных узлов, что повышает достоверность контроля и надежность систем, в которых он применяется, Функции программного устройства могут выполнять самые различные аппаратные средства, например, контроллер К вЂ” 20 (МС

2702), однокристальная микро-3ВМ (KP 1816 BE 48). Так как контроллер системы имеет связь с АЦП по шинами 13,14 и

15, то функции программного устройства

17 могут выполняться тем же контроллером через соответствующие порты вводавывода. Ввиду того, что тактовая частота контроллера стабилизирована кварцем, 1676103 целесообразно То и ь формирователь подпрограммой "Время", а для получения частоты fi u f2 — использовать таймер этого же контроллера, В АЦП f< = 50 кГц, f2 =

-100/3 кГц, В табл.1 — 2 даны обозначе- 5 ния портов ввода-вывода, их назначение и линии, к которым они подключены.

Рассматривают в качестве примера программу "Контроль 1" (режим 2): Z> = 0;

Z2 = 1; PZ = 01, числовой эквивалент вре- 10 мени t» N = 1099 (Ni = 5 10 т»), числовой эквивалент времени,2 N2 = 499 ть- 10)

В комментариях к прогоамме (табл.3) указаны конкретные контрольные коды и узлы АЦП и блока 10. На фиг.2 приведены дополнительные обозначения, поясняющие программу.

Программируемая логическая матрица может быть выполнена по следуюьцему алгоритму.

Входные переменные по порядку обозначают Х1,Х2,Хз,Х4,X5,Õ6. Выходные сигналы, управляющие (шина 19), обозначают соответственно У1, Y2Óç, Y4Ó7Óg. В табл.4 представлены переключательные функции для основного алгоритма, где Х вЂ” произвольное состояние.

Y1 = X1QXaX4X5X6;

Y2 - Х1Х2ХзХ4Х5Х6 + Х Хг ХЗХ4Х5Х6; уз = Х1Х2хзх4Х5Х6 + Х1Х2хзх4Х5Х6;

Y4 = Х1Х2ХЗХ4Х5Х6 + Х1Х2ХзХ4Я5Х6;

Ут = Х Х2ХЗХ4Х5Х6;

Yg = Х Х2ХЗХ4Х5Х6.

Формула изобретения

1, Аналого-цифровой преобразователь, содержащий аналоговый коммутатор, первый аналоговый вход которого является входной шиной, второй аналоговый вход — 40 через цифро-аналоговый преобразователь соединен с соответствующими первыми выходами счетчика старших разрядов, управляющий вход аналогового коммутатора соединен с первым выходом блока управле- 4 ния и контроля, а выход — через последовательно соединенные интегратор и компаратор соединен с первым входом блока управления и контроля, второй и третий выходы которого соединены соответствен-. 50 но с входом счетчика младших разрядов и первым входом счетчика старших разрядов, второй вход которого является шиной нормированного кода, отличающийся тем, что, с целью повышения функциональной надежности путем обеспечения непрерывного контроля узлов устройства, в него введены два регистра, причем выходы счетчика л1ладших разрядов и вторые выходы счетчика старших разрядов соединены соответственно с первыми и вторыми входами первого регистра, третий вход которого соединен с четвертым выходом блока управления и контроля, четвертый вход первого регистра объединен с первым входом второго регистра и является шиной управления, пятый вход обьединен с вторым входом второго регистра и является адресной шиной, выходы первого регистра соединены с соответствующими третьими входами второго регистра и являются шиной данных, выходы второго регистра соединены соответствен:.о со вторыми входами блока управления и контроля.

2. Преобразователь по п.1, о т л и ч а ющ;:: и с я тем, что блок управления и контроля выполнен на программном устройстве, .;рограммной логической матрице, двух злел1ентах И и последовательно соединенных

:.оммутатаров каналов, блоке запоминания и;.лярности, блока формирования выборок си, нала, широтно-импульсном модуляторе и коммутаторе, первый выход которого соединен с первыми входами первого элемента

И, программной логической матрицы и вторым входом блока запоминания полярности, второй выход соединен с первым входом второго элемента И и вторым ехо-дом и рограммной логической матрицы, третий выход коммутатора соединен с вторым входом блока формирования выборок сигнала, второй вход коммутатора соединен с первым выходом программного устройства и третьим входом программной логической матрицы, второй выход программного устройства соединен с четвертым входом программной логической матрицы, вторым входом ш и ратно-импул ьсно го модулятора, третьими входами блока запоминания полярности и коммутатора, третий, четвертый и пятый выходы программного устройства соединены соответственно с вторыми входами второго и первого элементов И и третьим входом блока формирования выборок сигнала, четвертый вход которого соединен с первым входом коммутатора каналов, второй вход которого является первым входом блока, третий вход объединен с его четвертым входом, с пятым входом программируемой логической матрицы и является .:горым входом блока, второй выход блока запоминания полярности объединен с его первым выходом, соединен с шестым входом программируемой логической матрицы и является четвертым выходом блока, третий, четвертый и пятый выходы блока запоминания полярности соединены соответственно с пятым, шестым и седьмым входами блока формирова1676103 ния выборок сигнала, выходы программируемой логической матрицы, первого и второТаблица 1

Таблица 2 ов

Таблица 3

Комментарий

Метка Мнемоника

Начало CALL

MVIA

Ф!

ФФ

ADP8

MV IA

OUT

NVTA

OVT

Ф1

ADP4

MVTA

OVT

Ф1

ADP6

CALL

TINET

NVIA

OVT

ФФ

ADP6

Ф1

TINEPF1

MVIA

OUT

Включается таймер

MVIA

OVT

Ф1

ADPZ

OUT

NVIA

OUT

MVIA

OUT

ADPZ

Ф1

АВРЗ

ФФ

ADP5

ro элементов И являются соответственно первым, третьим и вторым выходами блока.

Подпрограмма инициализации портов таймера и установка начальных условий АЦП

Установка режима регистра 1 1 = PZ

Регистр 11: блок 24 подключение к 23 порта РЗ и Р7 к 25. Отключение 47.1, 47,3, Формирующих t>.

Подключение Р5 к 30

К - К : = 0

1 т1

Разрешается прохождение t „ 27.2 оК 27 к 28. После квантования в 28 на 7 поступят

1099 импульсов (первая выборка) Подключается Р4 к 23 положительная полярность

Формирование Тр!

Запись знака из порта Р4 в 42

CALL TAMET0 подпрограмма время То!

Формирование на 8 проходит 1099 импульсов

1676103

Продолжение табл. 3

Метка Мнемоника Операнд Комментарий

7IMENHI

ФФ

ADP7

CALL

MVIA

OVT

MVTA

ОЧТ

ФФ

ТАИМЕРР1

MVI В

DCR В

YNZ

Временная задержка

Конец 1 выборки

DELAY

DELAY

Ф1

ADPS -, MVIA

OVT

Включается вторая выборка разрешение на 27.3

Подключается Р4 к 23 положительная полярность

MVIA

OVT

Ф1

ADP4

MVIA

OVT

CALL

Ф1

ADP6

TIMET02

Включение таймера

Формирование t Hz на 7 проходит 499 импульсов

Ng, = 499, CALL TIMENH2 подпрограмма время

Выключается таймер Е

DB

STA

АПР9

ADM1

ADP 10

ADM2

ADM1

ADM2

Определение у = х х + х1х, Y - =1

Ф1

ADM

ADADD

ADCT

ADSVB

Конец

ADCT HALT

MVIA

OVT

MVIA

0VT

MVIA

ОУТ

CALL

MVIA

ОЧТ

MVIA

OVT

DB

STA

LXTH

LDA

ADDM

ANI

YNZ

GALL

YAMP

CALL

ADP6

Ф1

ТАЙМЕР Р2

Ф1

ADPZ

Т?МЕТН2

ФФ

ADP 7

ТА1ИЕРР2

Nq = 1099, запись знака 42 в 43

CAI.I. Т IMF. TH I подпрограмма время Щ

Выключается ТАЙМЕР f<

Формирование Т„ запись знака полярности в Т42

CALL TIMET подпрограмма время Т

Знак полярности ТП заносится в ячейку памяти М1 (х ) Знак полярности ПТП заносится в память М2 (х„) Подпрограмма сложения N = N + И

Подпрограмма вычитания

1676103

Т аблица 4

1676103

К 4А03 к дых. 19

Составитель А.Титов

Техред M.Ìîðãåíòàë

Редактор M.Ëèêoâè÷

Корректор.С.Черни

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

Заказ 3014 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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