Следящий аналого-цифровой преобразователь

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для повышения точности аналого-цифровых преобразователей следящего типа, Анало- ro-цифровой преобразователь содержит компаратор, цифроаналоговый преобразователь , триггер, генератор импульсов, первый элемент И и первый ревер сивный счетчик. Для повышения разрешающей способности преобразования в него введены блок управления, второй элемент И и второй реверсивный счетчик. Разрешающая способность повышается за счет того, что при сохранении выбранного диапазона преобразования результат преобразования получают выраженным кодом с весом младшего разряда в два раза меньшим, чем до использования предлагаемого технического решения . 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s Н 03 М 1/48

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ, к аиим

ФГВ Т - ф-Я ., ð

К АВТ0РСК0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЯЦ, - ЯИЦ д- . г . (21) 4850500/24 (22) 23,04.90 (46) 15.03,93. Бюл, N. 10 (71) Ростовское конструкторское бюро электромеханических приборов (72) В,Р.Ðàä÷åíêî (56) Авторское свидетельство СССР

N 1311025, кл. Н 03 М 1/28, 1985.

Авторское свидетельство СССР

N. 1283971, кл, Н 03 M 1/48, 1985. (54) СЛЕДЯЩИЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для повышения точности аналого-цифровых. Ж, 1802413 А1 преобразователей следящего типа. Аналого-цифровой преобразователь содержит компаратор, цифроаналоговый преобразователь, триггер, генератор импульсов, первый элемент И и первый реверсивный счетчик, Для повышения разрешающей способности преобразования в него введены блок управления, второй элемент И и второй реверсивный счетчик. Разрешающая способность повышается за счет того, что при сохранении выбранного диапазона преобразования результат преобразования получают выраженным кодом с весом младшего разряда в два раза меньшим, чем.до использования предлагаемого технического решен ия, 1 з.и. ф-л ы, 4 ил, 1802413

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использованО для повышения точности аналого-цифровых преобразователей следящего типа.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности преобразования, На фиг.1 показан пример предлагаемого выполнения АЦП. На фиг.2 приведена временная диаграмма работы блока.управления. На фиг.3 и фиг.4 показаны алгоритмы работы и редлагаемого преобразователя для случая программной реализации эа счет использования ресурсов ЭВМ, Аналого-цифровой преобразователь (фиг. I) содержит компаратор 1, цифроаналоговый преобразователь 2, триггер 3, второй реверсивный счетчик 4 импульсов и блок управления 5, генератор 6 импульсов, первый 7 и второй 8 элементы И, первый реверсивный счетчик 9. Блок 5 управления содержит первый 10, второй 11 и третий 12 элемент И, элемент ИЛИ t3, первый 14, второй 15, третий 16 и четвертый 17 элементы задержки.

В исходном состоянии преобразователь удерживают принудительным сбросом, подаваемым на входы установки в нуль триггера 3 и счетчиков 4 и 9 импульсов. Коды на информационных выходах счетчиков 4 и

9 импульсов равны "нулю". Равен "нулю" и аналоговый сигнал на выходе преобразователя 2.

Перевод аналого-цифрового преобразователя в рабочее состояние осуществляют снятием сигнала "Сброс". При этом счетчик 9 импульсов окажется в состоянии, способном реагировать.на импульсные сигналы, подаваемые через элементы И 7 и 8 от генератора 6 импульсов.

Аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом.

Поскольку в момент пуска преобразуе-. мый сигнал, действующий на первом входе компаратора 1, превосходит компенсационный сигнал, поступающий на его второй вход с выхода цифроаналогового преобразователя 2, то логической "единица" будет равен сигнал на прямом выходе компаратора 1. Сигнал нэ инверсном выходе компараторэ 1 будет равен "нулю", Следовательно после пуска преобразователя импульсы от генератора 6 импульсов будут поступать нэ суммирующий вход счетчика 9 импульсов, содержимое которого будет при этом увеличиваться.

Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока компенсирующее напряжение, действующее на втором входе компаратора 1, не превысит преобразуемый сигнал, действующий на его втором входе.

После этого сигнал на прямом выходе компаратора 1 примет значение "нуля", а сигнал на его выходе значение "единицы".

По переднему фронту сигнала инверсного выхода компаратора 1, поступившего на вход установки единицы триггера 3, tioследний сформирует сигнал, выраженный логической "единицей", о выходе преобра10 зователя на режим сложения.

Этот сигнал поступит на вход блока 5 управления в качестве сигнала "Конец преобразования" {" КП-1") и подготовит элемент

И 10 к пропусканию импульсов от генератора 6 импульсов, которые поступят на второй вход элемента И 10 через элемент 15 задержки.

Импульс с выхода генератора 6 импульсов, вызвавший переключение управляю20 щих сигналов на выходе компаратора 1, через элемент 15 задержки и элементы И 10 и ИЛИ 13 попадает на сбросовый вход установки в нуль счетчика 4 импульсов, чем обес25 печит (подтвердит) сброс последнего.

Будучи задержанным элементом 14 задержки, этот импульс поступит на вход синхронизации счетчика 4 импульсов, благодаря чему в счетчик 4 импульсов будет занесена информация, действующая на его

30 входах начальной установки.

При этом в младший разряд счетчика 4 импульсов будет занесен "нуль", а в его старшие разряды, начиная со второго, код, 35 являющийся результатом преобразования, 5 что равнозначно выполнению операции сдвига "влево" на единицу.

Таким образом, в счетчик 4 импульсов будет занесен код, вдва раза больший кода, действующего на входе счетчика 4 импуль40 сов, Далее импульс с выхода элемента 14 задержки поступит на вход элемента 17 задержки и, будучи задержанным последним на время занесения кода в счетчик 4 импуль45 сов, поступит на вычитающий вход счетчика

5 4 импульсов, содержимое которого уменьшится при этом на "единицу".

Задержанный элементом 17 задержки на время срабатывания счетчика 4 импульсов рассматриваемый импульс поступит на

50 синхровыход предлагаемого аналого-цифрового преобразователя, на информационном выходе которого действует код. сформированный в счетчике 4, и являющийся окончательным результатом преобразования, более близкий к преобразуемой величине, чем код,полученный в счетчике 9 импульсов.

Второй, после рассматриваемого, импульс с выхода генератора 6 импульсов поступит на вход элемента И 8, на втором

1802413 входе которого продолжает действовать управляющий сигнал с инверсного выхода компаратора 1, В результате содержимое счетчика 9 импульсов будет уменьшено на единицу.

Соответственно будет изменено компенсационное напряжение, действующее на втором сигнальном входе компаратора 1, Далее, в зависимости от соотношения сигналов на входах компаратора 1 последним будет сформирован сигнал "прибавить" или сигнал "убавить" и будет выполнена процедура, описанная выше.

При этом код, заносимый в счетчик 4 импульсов, будет уменьшаться или увеличиваться на единицу в зависимости от того, на каком из двух управляющих выходов компаратора 1 была сформирована логическая

"единица". Логической "единице" на инверсном выходе соответствует уменьшение на единицу содержимого счетчика 4 импульсов, Логической "единице" на прямом выходе "прибавить" соответствует увеличение на "единицу" содержимого счетчика 4 импульсов.

Необходимо отметить, что суммарная задержка, обеспечиваемая элементами 14, 15, 16, 17 задержки, не должна превышать периода импульсной последовательности, формируемой генератором 6 импульсов.

Задержка, обеспечиваемая элементами

14, 16, 17 задержки будет невелика, т,к. необходима для выполнения переходных процессов цифровым элементом-счетчиком.

Задержка элемента 15 определяется суммарной задержкой блоков 5, 2; 1.

Использование предлагаемого устройства в народном хозяйстве позволит более простым, а значит и более дешевым способом обеспечить повышение инструментальной достоверности устройства при преобразовании аналоговых величин в цифровые коды, т.е, повысить разрешающую способность за счет того, что при сохранении выбранного диапазона преобразования результат преобразования получают выраженным кодом с весом младшего разряда в два раза меньшим, чем до использования предлагаемого. технического решения. Например, используя АЦП с 10разрядной ЦАПом, можно будет получать на выходе АЦП 11-разрядный код.

Формула изобретения

1. Следящий аналого-цифровой преобразователь, содержащий компаратор, первый вход которого является входной шиной, а второй вход подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, информационные входы которого соединены с соответствующими информационными выконца преобразования, а пятый вход объединен с входами установки в "0" триггера и первого реверсивного счетчика импульсов и является шиной "Сброс".

45 2, Преобразователь по и, 1, о т л и ч а юшийся тем, что блок управления содержит четыре элемента задержки, три элемента И и элемент ИЛИ, выход которого является вторым выходом блока управления, пятым

50 входом которого является первый вход элемента ИЛИ, второй вход которого объединен с входом первого элемента задержки и подключен к выходу первого элемента И, первый вход которого является третьим вхо55 дом блока управления, а второй вход соединен с выходом второго элемента задержки, вход которого является первым входом 6пока управления, третьим и четвертым выходами . которого являются выходы соответственно второго и третьего элемен5

40 ходами первого реверсивного счетчика импульсов, вход сложения которого подключен к выходу первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, инверсный выход компаратора соединен с входом установки единицы триггера, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности преобразования, в него введены блок управления, второй элемент И и второй реверсивный счетчик импульсов, информационные выходы которого являются соответствующими выходными информационными шинами, а входы начальной установки старших разрядов подключены к соответствующим информационным выходам первого реверсивного счетчика импульсов, вход вычитания которого подключен к выходу второго элемента И, первый вход которого объединен с первым входом блока управления и подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а второй вход объединен с вторым входом блока управления и подключен к инверсному выходу компаратора, выход триггера соединен с третьим входом блока управления, четвертый вход которого объединен с вторым входом первого элемента И и подключен к прямому выходу компаратора, вход начальной установки младшего разряда второго реверсивного счетчика импульсов является шиной нулевого потенциала, а вход синхронизации начальной установки подключен к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен с входом установки в "0" второго реверсивного счетчика импульсов, входы сложения и вычитания которого подключены соответственно к третьему и четвертому выходам блока управления. пятый выход которого является сигнальной шиной

1802413

Фиг. 2 тов И первые входы которых являются соответственно четвертым и вторым входами блока управления, а вторые входы объединены с входом третьего элемента задержки и подключены к выходу четвертого элемента задержки. вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, являющегося первым выходом блока управления, пятым выходом которого является выход

5 третьего элемента задержки, (tt — ®х юю7Х

Ю« "Е "с И ("3///ись ")

Е

Eb//(ЗЛР14. 1b

tt

&." "(-") С/-70

Ebu. ПЛЕЧ. 77 (Юм злу 17)

) па аа Гит

1802413

Составитель В,Радченко

Техред М.Моргентал Корректор T,Ïàëèí

Редактор

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

Заказ 851 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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