Аналого-цифровое устройство

 

Оп ИСАНИВ

N3O6PETE Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< "706925 (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 15.06.78 (21) 2627818/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет— (51) М, Кл,2

Н 03 К 13/02

Гасударственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 681.325 (088. 8) Опубликовано 30.12.79. Бюллетень № 48

Дата опубликования описания 31.12.79 (72) Авторы изобретения

М. С. Волковой, E. Л. Кон, Н. Н. Матушкин и А. A. Южаков (71) Заявитель

Пермский полатех;., ческий институт (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к области вычислительной и измерительной техники.

Известно аналого-,цифровое устройство, содержащее аналого-цифровой преобразователь считывания, счетчик-регистр, дифференциальный усилитель, компаратор коррекции, преобразователь кода в напряжение, генератор тактовых импульсов и блок изменения динамического диапазона точного отсчета {1). Однако это устройство имеет сложную структуру и низкую надежность.

Известен цифровой вольтметр с комбинированным поразрядным и следящим преобразованием, содержащий блок сравнения, источник опорного напряжения, реверсивный счетчик, блок управления и генератор импульсов 12). Этот преобразователь не обладает требуемой точностью преобразования, так как на точность преобразования существенно влияет нестабильность источника эталонного напряжения.

Цель изобретения — повышение точности и надежности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что аналого-цифровое устройство, содержащее блок управления, цифровой блок сравнения, генератор тактовых импульсов, выход которого через ключ подключен к счетчику, введены цифровой управляемый делитель, аналого-цифровой преобразователь, блок ключей и множительный блок, причем входная шина устройства соединена с первым входом цифрового управляемого делителя, вторые входы которого соединены с выходами счетчика, и первыми входами блока ключей, а выход подключен к аналого-цифровому преобразователю, (1 — m)-выходы которого сое1О динены соответственно с входами множительного блока, а m-й выход подключен к первому входу цифрового блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом ключа, его второй вход соединен с первым вхо15 дом блока управления, второй выход которого соединен с вторым входом блока ключей, выходы которого соединены с вторыми входами множительного блока.

На чертеже представлена структурная схема аналого-цифрового устройства. Устройство содержит цифровой управляемый делитель 1, счетчик 2, ключ 3, генератор 4 тактовых импульсов, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5, множительный блок

706925

Формула изобретения

46

4$

$0

3

6, блок ключей 7, цифровой блок 8 сравнения и блок 8 управления.

Устройство работает следующим образом.

Преобразование аналоговой величины в цифровой эквивалент осуществляется по следующей формуле

N = Np + N, причем д у,„1 р „ Ьтах/g 4 1

1 1точ = Ь-%р. N, где > — код преобразованного значения входного аналогового сигнала;

1 1г1 — код грубого отсчета аналоговой величинй — код точного отсчета аналоговой величины;

U — входное преобразуемое напряжение;

Uz — максимальное значение входного преобразуемого напряжения;

m — разрядность аналого-цифрового преобразователя считывания;

Ь -величина шага дискретизации изменяющегося коэффициента деления, причем 6 = 1/2, где и — число разрядов счетчика.

-N« — текущее значение кода в счетчике.

Формирование кода в соответствии с формулой (lj осуществляется в два такта. На первом такте определяется Ny с помощью аналого-цифрового преобразователя считывания (параллельное преобразование). Напряжение U поступает на вход цифрового управляемого делителя, который в данном такте делит входной аналоговый сигнал Ц, в отношении 1:1, затем Uy, проходит на

АЦП считывания, где и преобразуется в код N e.

С выхода АЦП считывания код Ny заносится в множительный блок в качестве первого сомножителя. На этом первый такт преобразовайия заканчивается.

На втором такте определяется код N (последовательное преобразование) . Формирование кода Ы щч осуществляется изменением состояния счетчика. Открывается ключ

3, и импульсы с генератора поступают на счетчик. Считчик управляет цифровым делителем, коэффициент деления которого определяется по формуле

ЛК= 1+KS, где Я = 1/2" — величина шага дискретизации

К вЂ” О, 1,2,3...; п — разрядность счетчика;

Л К вЂ” коэффициент деления цифрового делителя на К-том шаге.

8 — величина шага дискретизации; U „ Mx ак

Напряжение на выходе цифрового управляемого делителя где U — входной аналоговый сигнал.

Изменение состояния счетчика будет продолжаться до тех пор, пока не произойдет изменение в младшем разряде АЦП считывания. Это изменение улавливается (фиксируется) цифровым блоком сравнения как

$ изменение состояния младшего разряда аналого-цифрового преобразователя считывания. Цифровой блок сравнения посылает при этом сигнал на прекращение счета в счетчике.

$е

В итоге в счетчике сформировался код

N«. Подсчет величины N>® по формуле (й) . осуществляется множительным блоком, открывается блок ключей 7, и содержимое счетчика заносится в множительный блок в качестве второго сомножителя. По окон4$ чании умножения на выходе множительного блока оказывается код точного отсчета преобразуемой аналоговой величины.

Таким образом, в результате преобразования на выходе АЦП считывания будет код целой части преобразуемой аналоговой величины, а на выходе множительного блока — код дробной части аналоговой величины. По окончании обработки выходного кода преобразуемой величины АЦП возвращается в исходное состояние, и процесс преобразования повторяется.

Предлагаемое аналого-цифровое устройство по сравнению с известными имеет более простую структуру, а значит обладает большей надежностью, меньшими аппаратурными затратами. Кроме того, отсутствие источника эталонного напряжения исключа ет один из основных возмущающих факторов, влияющих на точность, т. е. наряду с упрощением структуры, имеет место увеличение точности преобразования.

Аналого-цифровое устройство, содержащее блок управления, цифровой блок сравнения, генератор тактовых импульсов, выход которого через ключ подключен к счетчику, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности преобразования, введены цифровой управляемый делитель, аналого-цифровой преобразователь, блок ключей и множительный блок, причем входная шина устройства соединена с первым входом ци фрового упра вляе мого делителя, вторые входы которого соединены с выходами счетчика, и первыми входами блока ключей, а выход подключен к аналого-цифровому преобразователю, (1 — m)-выходы которого соответственно соединены с входами множительного блока, а m-й выход подключен к

/ первому входу цифрового блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом ключа, его второй вход соединен с первым выходом блока управления, второй выход

706925 которого соедмиен с вторым входом блока ключей, выходы которого соединены с вторыми входами множительного блока.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

Ф

1. Авторское свидетельство СССР № 493013, кл Н 03 K 13/02, 22 05 72

2. Авторское свидетельство СССР № 225314, кл. Н 03 К 13 02, 07.01.69 (прототип).

Редактор Е. Караулова

Заказ 8243/46

Составитель Л. Беляева

Техред К. Шуфрич Корректор В. Синицкая

Тираж 995 Подписное

ЦНИ И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал П ЙП к Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4