Способ аналого-цифрового преобразования

 

ОПИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

304686

Св!оз Советскик

Социалистических

Респтблин

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 24. т 1.1969 (№ 1340467/18-24) МПК Н 03k 13/17

Н 031; 13/20

G 06j 300 с присоединением заявки Л"

Приоритет

Опубликовано 25Х.1971. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 8л 11.1971

Комитет по делам иаобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 681.325(088.8) Авторы изобретения

А. И. Воителев и Л. М, Лукьянов

Заявитель

СПОСОБ АНАЛО ГО-ЦИФРОВО ГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

Изобретение относится к аналого-цифровым преобразователям (АЦП) и может найти применение в системах автоматического контроля и управления с использованием управля1ощих вычислительных машин (УВМ).

В современных системах с УВМ от источников информации (датчиков) управляемого объекта поступают большие потоки информации, значительная часть этой информации передается с помощью аналоговых сигналов.

Для передачи этой информации в цифровую часть УВМ в состав последней вводится многоканальный АЦП. Наличие коммутатора в многоканальном АЦП резко сокращает объем оборудования УВМ, однако при этом требуется повышать скорость коммутации и преооразования сигналов, так как коммутатор обы шо сии>кает характеристики всего устройства по быстродействию. Объяоняется это также и тем, что при переключении каналов в коммутаторе на входе АЦП возникают переходные процессы из-за наличия реактивных параметров во входных фильтрах каналов и лип!!ях связи с датчиками, а также паразитн!>1х и монта>кных емкостей в коммутирующих элементах.

Длительность указанных переходных 11роцессов зависит от количества каналов в коммутаторе, от значений переключаемых сигналов, а также от требуемой точности коммутации и аналого-цифрового преооразования. Нередко в реальных устройствах длительность такого переходного процесса составляет значительную величину, иногда даже превышающую время выполнения аналого-цифрового преобразования.

В подавляющем болышшстве случаев х<1рактер изменения сигнала на входе АЦП при пе pcK. 11o÷oíII II 1к>1 на.lов можно с 1 итать э1 .clio ненцияльиы I. МО>! НО покязять, что для сигналовв, изменяющихся в диапазоне от 0 до максим lëüíoão зня !ения (.1„, время устяlloвлени51 сиги!!ла с погрешностью, нс превышающей величины кванта Л, будет изменяться в пределах

Г„ от 0 до т!и — - (т — постони 1яя времени цепи!

15 Л преобразуемого сип!ала) .

В этом случае начало аналого-цифрового преобразования. основанного ня классических способах. возможно лишь после окончания

20 переходного процесса ня выходе АЦП.

Задача сокращения общего времени коммутации и преобразования в многоканальном

АЦП может быть решена, если начинать преобразова IIIO во время переходного процесса, 25 в1.1звяи ного иерекл10 -1ением каналов в коммутаторе, и заканчивать его с требуемой погрешностью к моменту окончания этого переходного процесса.

Для обеспечения этого по предлагаемому

30 способу аналого-цифрового преобразоваш1я, 304686

40 использующему компенсирующий ступенчато изменяющийся сигнал с одинаковыми квантами по амплитуде, формируют дополнительный экспоненционально изменяющийся cur»aл. Этот сигнал в течение всего времени преобразования сравнивают с компенсирующим сигналом. Изменение компенсирующего сигнала па величину кванта производят в моменты равенства указанных сигналов, а заканчивают преобразование, как обычно, при равенстве преобразуемого и компенсирующего сигналов.

Способ иллюстрируется кривыми па фиг. 1 и примерной структурной схемой АЦП вЂ” на фиг. 2, где обозначены:

1 — ось напряжения; 2 — ось времени; 8, 4— уровни входных сигналов; 5, б — переходные процессы на входе АЦП при подключении входных сигналов 8 и 4 соответственно; 7— постоянная времени т цепи преобразуемого сигнала; 8 — квант Л компенсирующего сигнала; 9 — кривая времени установления сигналов, изменяющихся в диапазоне от О до уровня 3; 10 — компснсирующий сигнал с уменьшающимися по длительности ступенями;

ll — суммарная длительность N ступеней компенсирующего сигнала обратной связи; !

2 — сравнивающее устройство; 18 — цифроаналоговый преобразователb; 14 — счетчик;

15 — логическая схема «И»; lб — устройство управления АЦП; 17 — входной аналоговый сигнал; 18 — сигнал пуска; 19 — генератор импульсов с управляемой длительностью.

20 — код результата преобразования.

В качестве компенсирующего сигнала обратной связи для аналого-цифрового преобразования предлагается использовать ступенчато изменяющийся сигнал с одинаковыми приращениями Ilo амплитуде и уменьшающейся длительностью ступеней по закону ге=т1п(.Ч+1), 5

25 время длительности _#_ где te — суммарное ступеней.

При этом формирование первой ступени компенсирующего сигнала должно совпадать с началом переключения каналов в коммутаторе ALILL Тогда моменты равенства преобразуемого (после подключения) и компенсирующего сигналов с требуемой погрешностью будут совпадать со временем установления llppвого.

:Реализация предложенного способа преобразования не вызывает трудностей, Например, как видно на фиг. 2, в обычную схему АЦП, основанную на способе последовательного накопления, необходимо добавить только управляемый генератор, выполняющий предлагаемые операции по формированию экспоненциально изменяющегося сигнала и сравнения его с компенсирующим сигналом.

Предложенный способ аналого-цифрового преобразования рекомендуется использовать для построения АЦП многоканальных преобразующих устройств управляющих вычислительных машин, а также других многоканальных аналого-цифровых измсрптельных устройств.

Предмет изобретения

Способ аналого-цифрового преобразования, использующий компенсирующий ступенчато изменяющийся сигнал с одинаковыми квантами по амплитуде, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени преобразования, одновременно с подключением преобразуемого сигнала формируют экспоненциально изменяющийся сигнал, в течение времени преобразования сравнивают последний с компенсирующим сигналом, и в моменты их равенства изменяют последний на величину кванта.

304686 иг 1 гп

Составитель В. Д. Маниаков

Редактор Б. С. Нанкина Техред Е. Борисова Корректор Л. А. Царькова

Заказ 1789/7 Изд. ¹ 748 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прп Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская нгб., д, 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2