Аналого-цифровой преобразователь

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ пп 563713

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 04.01.76 (21) 2308751/21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 30.06.77. Бюллетень ¹ 24

Дата опубликования о писа и и я 25.08.77 (51) М, 1х,-,, - Н 03К 13, 02

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений (53) ЪДЬ, 081 325(088.8) и открытий (72) Авторы изооретения

В. В. Браткевич, М, Е. Бородянский, А. И. Матвеев, В. Л. Онопко, О. В. Сергачев и А, П. Стахов

Таганрогский радиотехнический институт им. В. Д. Калмыкова (71) Заявитель (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться в технике аналого-цифровых преобразователей (АЦП) .

Известен преобразователь аналог — код, содержащий АЦП, регистры тактов, тактовый генератор, дешифратор и устройство управления jlj. Однако он обладает малым быстродействием.

Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий трехфазный генератор тактовых импульсов, регистр тактов, устройство сравнения, регистр результата, дешифратор, блок коррекции результата и декодирующпй преобразователь, выход последнего соединен с первым входом схемы сравнения, к второму входу которой подключен выход источника преобразуемого напряжения, а выход ее соединен с первым входом регистра результата и с первым входом дешифратора, выход которого подключены к первому входу блока коррекции результата, выход последнего соединен с вторым входом регистра результата и вторым входом регистра тактов, выход которого подключен к второму входу дешифратора, с третьим входом которого соединены выход регистра результата и вход декодирующего преобразователя, первый, второй и третий выходы генератора тактовых импульсов подключены соответственно к третьему входу схемы сравнения, к второму входу блока коррекции результата (2). При вознпкнозенпи в цепях измерения кодируемой величины импульсных по»ех конечный результат преобразования может значительно отличаться от пспшного резуль5 тата.

Целью изобретения является новы пение помехозащпщенностп аналого-цифрового преобразователя относительно им ульсных помех, возникающих в цепях измерения кодируемой

10 величины.

Это достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий устройство управления, соединенное с блоком коррекции результата, регистром результата, 15 генератором тактовых импульсов и регистром тактов, выход которого подключен к одному из входов депгнфратора, к другому входу которого подключен выход регистра результата, выход дешифратора соединен через блок кор20 рекции результата с корректпрх.ющимп входами регистра тактов и регистра результата, выход регистра результата через декодирующпй преобразователь соединен с первым входом элемента сравнения, к второму входу ко25 торого подключен выход источника преобразуемого напряжения, а с третьим входом элемента сравнения соединен первый выход генератора тактовых импульсов, введены счетчик числа импульсов опроса элемента сравнения, 30 счетчик числа срабатываний элемента сравне3

1! !(51, ().1OÅ;I0! !i (ССКН. 3, IC vlCII i OB, БСilTEI;111, Tplil геры, iip!«Ic)i к единичному входу первого трип Lра подключсH выход элемента сравнения, иыхо,! первого триггера соединен с управляющич входом Ilppl3010 вентиля, к другому входу которого подключен первый выход гс:!ератора такто!3ых импульсов, выход первого

ВСНТИ !51 !IO,IK.!Þv(C!t 1 . С (ЕТНOivi) 1!Ход CvtCT tttка шсла импульсов опроса элемента сравнсВЫХОД KOTOPOI О COP IEIIICII C (IPdl3. 151ющим входом второго вентиля, через второй вход которого второй выход генератора тактовых импульсов подключен к установочному входу счетчика числа импульсоВ опроса элсчента сравнения, к «нулевому» входу первого триггера и к установочному вход(счет (ика числа срабатываний элемента срав;!ени51, и с|lcTI103(вход KoTopol 0 lioaK.lloчсн выход элемента сравнения, первый выход счетчика числа срабатываний злсмсllTB сравнсниЯ cOLJ It!le(i с УIIP BB;I5110lllH jlt Bxo To li(1 Р(. .Tbcro вентиля, через второй вход которого трсTHll выход генератора тактовых ю!пульсов Ito J

1 .. 10 I C l l 1 . Т 2 К 1 О ВО М У ВХОДУ Р Р Г EI CTP El T B KT0 (3, 2 к управ 15 Io(ITO» входу регистра тактов и первому входу блока логических элементов нодкгиочсн выход второго триггера, «сд!ши 1i!BI!!» вход которого соедHilpll с вгорым выходом с:!етчика числа срабатываний элсчсцт»

cpaBitcitIi5i, «нулевой» вход второго три(тер;1

c0p5jllt! ciI с первым выходом генератора тактов, выхо,(усгройстBB управления сос цшс!(с установо шыми входами счетчиков числа нмнул(,—

coi3 опроса элечента сравнения, счетчика числа срабатываний элемента сравнения и первого триггера, второй вход блока логических элементов соединен с выходом регпсгра тактов, 2 выход oлока логи(сcKHx злсче!пов подключс!1 к соотвстствующсчу входу регистра рсзульТ 2 Т !1 .

На чертеже нрс IcTBB;ILHB сгруктурная схема предлагаемого аналого-щ!фрового tipco(>P 2 3 О В 2 Т С. 1 51 .

11реобразоватсль содержит злемент 1 сравнения, Cv! BÒvlHÊ 2 (ис)! 2 Cj) BLLE!Tbll311 IIIIII зле)(С!Iта сравнения, триггер 3, вентиль 4, генератор

5 тактовых импульсов, счетчик 6 импульсов oi!роса элемента сравнения, вентили 7 и 8, регистр 9 тактов, трипер 10, блок 11 tocti (сск((х элементов, дешифратор 12, рсгистр 13 рсзул(тата, декодирующий преобразователь 14, источник 15 измеряемого нанряжс!шя, блок 16 коррекции результата, устройство 17 y»j)a»лен ия.

В ы ход зл ем си т2 1 ср а В llc ll II 51 !10. 1к;1 ю си счетному входу счетчика 2 и «единичному» входу триггера 3, выход которого соединен с уllравляющич входом вентиля 4, через др1той вход которого первый выход генератора 5 такToBblx импульсов соединен со счетным входом счетчика 6. Счетчик 6 управляет вентилем 7, через который второй выход (.ciiepaTopa 5 сосдиНСН С уетаНОВО:(Ны((И ВХОдаМИ С ieivtttKOB 2 И 6 и триггера 3. Первьш выход с !Ст шка 2 чпр!13ляет вентилем 8, через который третий вы.:од ге563713

Q„= 1, если U„à U„;

Q„= 0, если с) U„.

60 (2) Преобразователь работает следу!Ощим об65 paçîì. нсратора 5 подключен к тактовому входу pL гистра 9 тактов, второй выход счетчика 2 соедине.l с установо шым входом триггера 10, выход которого подключен к управ IEIIOI)THм вхо(> дам блока 11 логических элементов и регистра

9 тактов. Г1осг!едни!! построен такич образом, гго нри отсутствии сигнала на управляющем

13x0;I(но тактовому входу осущесгвляется проди(жение единицы, записанной в первом такте, ). ) 2 прн пали !ин сигнала единица продвигается в регистре через разряд. Выход регистра 9 тактов соединен с входом дешифратора 12 и через блок 11 ло(и !еских элементов с входом регистра результата 13, выход которого подклю(ен

15 к второму входу dct(IH(j)paTupa 12 и через декодирующии нреооразоватсль 14 к входу элеменTB 1, с вторым входом которого соединен выход источника 15 измеряемого напряжения.

К третьему входу элемента 1 подключен вто(1 рой выход генератора 5, который также соедиIIHPTC5I C уCT2110i30 titbit)t BXO IO(t Tj)HBI Cpa 10. Bbiход дсшифратора 12 подключен через блок 16 коррекции результата к корретирующим вхо;!aм регистра 13 результата и регистра 9 тактов.

2, Устройство 17 управления прсдна3ita !сно для приведения в Hcxo;i!top состояние рс! !!Стров

13, 9, с !етчиков 2, 6 триггера 3, для чего пср-!

3! ((! в txo,! устронства 17 полк)!!О !сн к устаноI30 IНЫМ ВХОД2 v! (;232ННЫХ З.IСМСНТОВ. ВТОРОЙ зо выход устройства 17 подключен к управляю-! цечу входу блока 16 коррекции результата, !

1 трс!и!1! выход — к входу генератора 5.

Рассмотрим работу АЦ!1 для случая, когда и(!тср!32л неопределенности равен (Π— 8). Для дб> оосспсчения оптимального кодирования информации в условиях действия одино(ных импульсных номе: (T, е. за минимальное число TBKто!3) дол Hi!bi быть выбраны следую(цие веса разрядов, начиная со старшего, 3,2,1,1. ю 1 2бота преобразователя состоит из трех режи)(ОБ:

--- режим, при котором отсуTcTBуют сбои в процессе аналого-цифрового преооразования как в элсментaх пам5(тн нод воздействием вну-(5 трснних поме, ia! н в элементе сравнения нО,I В;3.1(. йст(31(см 13нсшних номе сбои )ëå IcI(TQB tt2315ITti pet ttcTpa TBKTQB и регистра результата отсутствуют, однако на цепи нзм j)el!I!51 кодируечой величины воздей:>(i ст!3110T однокрапгныс отрицатсльныс импульсii»tc Омсхи; имеются сбои зг!С)!Сн!о!3 памяти регистров тактов и результата.

11рсдположнм, что YLIi1 работает в условибб 5! х ими i гlьсных !10мсх Отриц2тслшlой Iio;IHp ности, а элсчент сравнения работает но следующему условию: сигнал с выхода элемента

СР2!3НСН(!5! Q, PBB(563713 (1) и триггер 3 3 стаíавлпвается в «å,циничное» состояние, а в счетчики 6 и 2 оудет записано

Il0 единице. В третьем микротактс триггер 3 и счетчики 2и 6 сохранят записанную в них информацшо, так как счетчик 6 запрещает прохождение тактового импульса через вентц.п.

7. Так как в первом такте произошло срабатывание элемента 1, то на втором такте опрос элемента 1 будет производиться для такого же соотношения между U,. и U,, что и на предыдущем такте. Поэтому в первом микротакте второго такта импульс генератора 5 не проходит через вентиль 8, fra управляющем входе которого присутствует запрещающий потенциал счетчика э. H регистрах 9 и 13 остается комбинация 1000. Во втором микротакте произойдет срабатывание элемента 1 по условию (2). В счетчики 2 и 6 дооавится по îlной единице. и в rr»i устачовится число «10» а триггер 10 перейдет в «единичцос» состояние. На третьем микротакте Второго такта произойдет стира.ше информации из счет шков 6 и 2 и триггер 3 установится в «нулевое» состояние, так кari на управляющем входе вентиля 7 будет разреша;оший потенциал. На первом микротакте третьего такта в регистрах 9 и 13 будет записано число 0010, т. е. произойдет подклю!ение не очередного (К+1)-го эталона, а (K+2)-го эталона, что обеспечивается триггером 10, который готовит соответствующие цепи по управляющему входу регистра 9. Дальнейшая работа АЦП rr уже рассмотренные два такта преобразования представлены в табл. 1.

Таолица 1 ( выход 1 e":cTp Т >иггор

t элемента 13

1 результата !

Интервал неопределенности

Ми кроТакты такты

Регистр

9 тактов

1000

1000

ОО

01

ОО

01

01

1000

1000

01

0010

0010

ОО

ОО

Î0

ОО

0011

0011

0011

0001

0001

0001

ОО

ОО

00 ным единицам и на втором такте возникает одиночная помеха с амплитудой. значительно большей вели шны эталонного напряжения.

Работа ЛЦП в этом режиме описывается табл. 2.

Устройство 17 управления вырабатывает две команды на начало кодирования: по первой устанавливаются в исходные «нулевые» состояния триггер 3, счетчики 2 и б, регистры 13 и 9, а по второй осуществляется запуск генератора 5, каждый такт которого включает три микротакта. На первом микротакте 1ерез вентиль

8 производится продвижение «единицы» в соответствующих (К+1)-й или (К вЂ”, 2)-й разряд регистра 9, который через блок 11 логических элементов устанавливает в «единичное» состояние (К+1) -й или (К+2) -й триггер в регистре 13 результата, управляющий соответствующим разрядом декодирующего преобразователя 14, что соответствует дооавке (К+1)ro или (К-,-2)-го эталона к ранее существовавшему эталонному напряжению. На втором микротактс осуществляется опрос элемента 1 сравнения, запись информации в счетчике 2 и б и устанавливается в «нулевое» состояние триггер 10, а на третьем микротакте устанавливаются в нулевое состояние триггер 3 и счетчики 2 и б.

Пусть преобразуемое напряжение U,. равно

2,5 условным единицам. Тогда, после запуска генератора, в первом микротакте первого такта произойдет подключение к второму входу элемента 1 первого эталона декодирующего преобразователя (в нашем случае равного по весу трем условным единицам). На втором микротакте на выходе элемента 1 будет «единичный» сигнал, так как выполняется условие

Результат кодирования 0011 формируется в регистре 13 результата.

Работу преобразователя во втором режиме рассмотрим для случая, когда U„=6,5 услов10

Счетчик Счетчик Триггер

G ?, 10 !

563713

Таблица 2

Интервал I p

В ьпхо., элемента 1

РегистР Триггер

13 результата

МикроТакты

Блок

Счетчик 6

Счетчик 2

"гистр

Примечание неопределенностин

0 тактов такты

1000

1000

0

5-U„

5-U„

0100

О(01

01

1100

При су тствует помеха

5-U...

О1

01

0100

1100

0001

1101

1101

1101

0001

0001

Из рассмотренных примеров видно, что счетчики 6 и 2 совместно с триггерами 10 и 3, вентилями 4, 7 и 8 должны обеспечить в случае двукратного срабатывания элемента 1 на очередном такте про."зижение единицы в регистре 9 через разряд и опрос элемента 1. Таким образом, за наименьшее количество тактов данный преобразователь позволяет в ходе формирования вы: одного кода оонаружить и исправить результат воздействия на втором такте одиночнои отрицательной помехи.

В третьем режиме признаком сооя является совпадение состояний одноименных триггеров в регистрах 9 и 13, что обнаруживается дешифратором и по команде устройства 17 управления блоком 15 коррекции результата IIpoIIaI одится исправление ошиоки.

Формула изобретсния

Аналого-цифровой преобразователь, содер>кащий устройство управле п1я, соедш!енное с блоком коррекции результата, регистром результата, генератором тактовых импульсов и регистром тактов, выход которого подксцочен к одному из входов дешифратора, к другому входу которого подключен выход регистра результата, выход дешифратора соединен через блок коррекции результата с корректирующими входами регистров тактов и регистра результата, выход регистра результата через декодирующий преобразователь соединен с первым входом элемента сравнения, к второму входу которого подключен выход источника преобразуемого напряжения, а с третьим входом элемента сравнения соединен первый выход генератора тактовых импу II,co!I. о т л и ч ию щи и с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены счетчик числа импульсов опроса элемента сравнения, счетчик числ;. грабатываний элемента сравнения, блок логических элементов, вентили, триггеры, причем к единичному входу первого триггера подключен выход элемента сравнения, выход первого триггера соединен с управляющим входом первого вентиля,;-: другому входу которого подключен первый выход генератора тактовых импульсов, выход первого вентиля подключен к счетному входу счетчика числа импульсов опроса элемента сравнения, выход ко10 торого соединен с управляющим входом второго вентиля, через второй вход которого второй выход генератора тактоBbIx импульсов подключен к установочному зходу счетчика числа импульсов опроса элемента сравнения, «нулевому» входу первого триггера и к установочному входу счетчика псла срабатываний элемента сравнения, к счетному входу которого подключен выход элемента сравнения, первый выход счетчика числа срабатываний элемента сравнения соединен с управляющим входом третьего вентиля, через второй вход которого третий выход генератора тактовых импульсов подключен к тактовому IIxoзу регистра тактов, а к управляющему входу регистра тактов и первому входi блока г!о! и 1еских элементов подключен выход второго триггера, «единичный» вход которого сое;iIIIIeII с вторым выходом счетчика числа срабатываний элемента сравнения, «нулевой» вход

30 второго триггера соединен с первым выходом генератора тактовых импульсов, выход устройства управления соединен с установочными входами счетчиков числа импульсов опроса элемента сравнения, счетчика числа сра35 батываний элемента сравнения и первого триггера второй вход блока логических элементов соед1гнен с выходом регистра тактов, а выход ! !. О К>1:! О Ги Ч CСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПОДКЛ IOЧЕН К СОответствующему входу регистра результата.

-1о Источники информации, принятые во внима»IIc ири экспертизе

563713

С оста вите зь Д. Голубович

Текред М. Семенов

Корректор E. Хмелева

Редактор Е. Караулова

Заказ 1685/10 Изд. Лв 557 Тираж 1080 Подписное

ЦНИИ11И Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва,,>К-35, Раушская наб., д. 4,5

Типография, пр. Сапунова, 2

1. Авторское свидетельство СССР № 444985, кл. G 01R 13/02, 30.06.72.

2. Авторское свидетельство СССР № 310270, кл. Н 03К 13/02, 23.03.70.