Аналого-цифровой преобразователь

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалнстическнх

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 190279 (2t) 2725441/18-21, (51)М. Кл с присоединением заявки N9 (23) Приоритет

Н 03 К 13/02

Государственный комитет

СССР по делам нзобретеннй н открытнй

Опубликовано231 28(), Бюллетень ¹ 47

Дата опубликования описания 231 28Q (53) УДК 681.325 (088.8) {72) Авторы изобретения

A.Ï.Ñòàõîâ, A.Ä.Àçàðîâ, Ю.Н.Ужвак и t A Г.Рубин

Р1) Заявитель

Винницкий политехнический институт (5 4 ) АНАЛОГО-ЦИФРОВОИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к вычислительной и цифровой измерительной технике и и может быть использовано для преобразования аналоговых величин в цифровой код. . 5

Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий схему сравнения преобразователь код-напряжение, регистр, распределитель импульсов, генератор импульсов, элемент И, предназ- (9 наченный для поразрядного кодирования входного напряжения (1) .

Однако такой преобразователь имеет иетрологический контроль и низкую надежность. !5

Известен также аналого-цифровой, преобразователь, содержащий блок сравнения, блок управления,цифроаналоговый преобразователь, блок выделения разности, пороговый элемент 2О н регистр, причем первый вход блока сравнения подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя, второй вход блока сравнения соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, 25 выход блока сравнения соединен с первым входом блока управления, второй вход которого соединен с выходом порогового элемента, первый выход блока управления соединен с управляющим ЗО

2 входом порогового элемента, информационный вход которого соединен с выходом блока выделения разности, вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, второй выход. блока управления соединен со входом регистра (2) .

Недостатком такого аналого-цифрового преобразователя является низкая надежность метрологического контроля, так как отсутствует" сигнал контроля предела правильного кодирования входной аналоговой величины при расстройке или неисправности определенного количества разрядов.

Цель изобретения — повышение эффективности мтерологического контроля.

Поставленная цель достигается тем, что аналого-цифровой преобразователь содержащий элемент сравнения, первый вход которого подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя, второй вход элемента сравнения соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, выход элемента сравнения соединен с первьм входом блока управления, второй вход которого соединен с выходом порогового элемента, первый выход блока управления соединен с управляющим входом порогового

790285 элемента, инфОрмационный вход которого соединен с выходом блока выделения разности, вход блока выделения разности соединен с выходом цифроаналого.вoro преобразователя, второй выход блока управления соединен со входом регистра, дополнительно содержит блок свертки и Ра.звертки кода и блок логических элементов, причем третий выход блока управления соединен с перньм информационным входом блока свертки и развертки кода, выход регистра соединен со вторым информационным входом блока свертки .и развертки кода, первым информационным входбм блока логических элементов и третьим входом блока управления, четвертый 15 выход блока управления соединен с управляющим входом блока свертки и развертки кода, выход которого соединен со нходом цифроаналогового преобразователя, вторым информационным входом 20 блока логических элементов и выходом аналого-цифрового преобразователя, пятый выход блока управления соединен с управляющим входом блока логических элементоч, выход которого 25 подключен к контрольному выходу аналого-цифрового преобразователя.

Иа чертеже представлена функциональная с:eMa аналого-цифрового преобразователя. 30

Преобразователь содержит вход 1, на который подается измеряемая неличина, элемент 2 сравнения, второй вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя 3, блок 4 выделения разности, осуществляющий выделение и линейное преобразование величины расстройки разрядов цифроаналогового преобразователя 3, вход блока 4 выделения разности соединен с выходом цифроаналогового преобразова 40 теля 3, а выход — c информационным входом порогового элемента 5, фиксирующего расстройку или неисправность разрядов цифроаналогового преобразователя 3. Блок 6 управления, обеспе- 4g чивает алгоритмы преобразования метрологического контроля и заданный режим работы,перный его выход соединен с управляющим входом порогоного элемента

5, третий выход блока управления сое- .50 динен с первым информационным входом блока 7 свертки и развертки кода, осущестнляющего свертку и развертку золотого -кода, второй выход блока

6 управления соединен со входом ре, гижра 8, выход которого соединен со вторым ийформационным входом, блока 7 свертки и развертки кода, первым информационным входом блока 9 логических элементов и третьим входом блока б управления. 1етнертый выход. блока б уп- Щ равления,соединен с .управляющим входом блока 7 свертки и развертки кода, выход которого соединен со входом цифроаналогового преобразователя

3, вторым информационным входом бло- g5 ка 9 логических элементов и является выходом 10 аналого-цифрового преобразователя. Пятый выход блока 6 управления соединен с управляющим входом блока 9 логических элементов, выход которого является контрольным выходом 11 аналого-цифрового преобразователя. Работа аналого-цифрового преобразователя происходит в режиме метрологического контроля и н режиме непосредственного преобразования входной аналоговой величины в цифровой код.

В режиме непосредственного преобразования входной аналоговой величины в цйфровой код в работе участвуют элемент 2 сравнения, цифроаналоговый преобразователь 3, блок б управления блок 7 свертки и развертки кода и регистр 8.

В режиме метрологического контроля н работе участвуют все узлы устройства.

Метрологический контроль аналогоцифрового преобразователя осущестнляется на основании определенных соотношений между весами разрядов цифроаналогового преобразователя выполнен-, ного в кодах с иррациональным основанием (коды фибоначчи и коды золо-, той пропорции) .

В золотом р-коде любое действительное число ))может быть представлено в виде

+CO D"- Е дфоп у (1) е=-ео где rLq — двоичная цифра н -м разряде, dp — нес 4-ro разряда;

0,1,2... р — является действительным положительным корнем уравнения, Х -)(4

Представление (1) называется минимальной формой представления в золотом р-коде, если после каждой единицы следует не менее Р нулей и является. единственным для числа (.) .

Существует также множество неминимальных представлений числа 1), в которых не выполняется вышеуказанное условие.

Связь" между весами разрядов золото-, го -кода определяется рекуррентным соотношением

c e- е- и- сСр=сб р Ф06 р (2)

На оснонании этого соотношения над разрядами кода выполняются операции, называемые сверткой и разверткой.

Свертка заключается .в замене единицы в (8-1) -м и (4-р-1) -м разрядах и нуля в 4-м разряде их отрицаниями. Основная особенность этих операций состоит в том, что они не изменяют величины изображаемого ксдом числа, а изменя ют лишь. форму представления кода. Невыполнение соотношения (2) является признаком, позволяющим контролировать расс тройку или неисправность: разрядов

790285

t0

15 и запись единицы н первый разряд регистра 8. В конце первого такта происходит сброс в нулевое состояние блока 7 свертки и развертки кода. На втором такте блока б управления первой серией команд записывает единицу во второй разряд блока 7 снертки и развертки кода, обеспечивая тем самым включение второго разряда цифроаналогового преобразователя 3. Вторая серия команд обеспечивает выполнение операции развертки второго разряда цифроаналогового преобразователя 3. Так же как и в первом такте блока 4 выделения разности и пороговый элемент 5 вырабатывают соответствующий сигнал, подаваемый в блок б управления.В оставшихся (И -2 ) тактах схема работает аналогичным образом, обеспечивая последовательное включение и развертку оставшихся (-2) разрядов цифроаналогового преобразователя, а также проверку выполнения соотношения(23 .

Если на Ф-м такте пороговый элемент 5 срабатывает первый раз, то в -й разряд регистра 8 записывается единица, а в остальных разрядах остаются нули.

Если пороговый элемент 5 срабатывает и на 4+1 -м такте, то в (< +1) -и разряд регистра 8 записывается единица, а в <-й разряд записывается ноль.

Запись единиц. в последующие резряды и нулей н предыдущие разряды происходит до тех пор, пока не перестанет срабатывать пороговый элемент 5.

Прекращение срабатывания порогового элемента свидетельствует о выполнении соотношения «2- . Таким образом, н регистре оказываются записаны номера расстроенных разрядов. Метрологический контроль заканчивается проверкой возможности правильного преобразования входной величины в цифровой .код.

Аналого-цифровой преобразователь осуществляет правильное преобразование входной аналоговой величины в цифровой код, .если после каждой группы иэ (1 в(р) подряд расположенных !неисправных или расстроенных разрядов

g5

56

60 цифроаналогового преобразователя 3.

В режиме метрологического контров первом такте блок б управления вырабатывает первую серию команд, записывая единицу в первый .(старший) разряд блока 7 свертки и развертки кода обеспечивая тем самым включение первого (старшего) разряда цифроаналогового преобразователя 3. Вторая серия команд обеспечивает выполнение операции развертки первого разряда цифроаналогового преобразователя 3.

Блок 4 выделения разности осуществляет линейное преобразование разности первого и суммы второго и (р+1 -ro . разряда цифроаналогового преобразователя 3. В случае превышения этой разности допустимого предела происходит срабатывание порогового элемента 5 следует не менее @+1 младших настроенных разрядов или, если имеется не более одной группы из п(гч= Р расстроенных или неисправных разрядов.

Контроль происходит следующим образом.

По сигналу блока б управления в блок 7 свертки и развертки кода заносится максимальное число, которое можно представить и минимальной форме и производится полная развертка кода. Затем производится операция свертки кода, причем свертка кода в разряды, номера которых зафиксированы н регистре 8, запрещается. Если хотя бы в одном разряде блока 7 свертки и развертки кода, номер которого зафиксирован в регистре 8,по окончании выполнения операции свертки записывается единица, блок 9 логических элементов вырабатывает контрольный сигнал, указывающий на невозможность правильного преобразования входной аналоговой величины в цифровой эквивалент.

В режиме непосредственного преобразования входной аналоговой величины в цифровой код аналого-цифровой преобразователь работает по методу поразрядного кодирования, причем в процессе уравновешивания входной аналоговой величины разряды, номера которых зафисированы в регистре 8, не включаются.

Формула изобретения

Аналого-цифровой преобразонатель

"одержащий элемент сравнения, первый вход которого подключен ко входу аналого-цифровой преобразонатель,второй вход элемента сравнения соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, выход элемента сравнения соединен с первым входом блока управления второй вход которого соединен с выходом порогового элемента, первый выход блока управления соединен с управляющим входом порогового элемента,информационный вход которого соединен с выходом блока выделения разности, вход блока выделения разности соединен с выходом цифроаналогоного преобразователя, второй выход блока управле" ния соединен со входом регистра, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности метрологического контроля, он дополнительно содержит блок свертки и развертки кода.и блок логических элементов, причем третий выход блока управления соединен с первым информационным входом блока свертки и развертки кода, выход регистра соединен со вторым информационным входом блока свертки и развертки кода, первым информационным входом блока логических элементов и третьим входом блока управления, четвертый выход блока управления соединен с управляющим входом блока

790285

Составитель Ю. Богданов

Техред С.Мигунова Корректор М. Шароши

РедактОр О. Малец

Заказ 90.73/65 Тирам 995 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4 свертки и развертки кода, выход когорого соединен со входом цифроаналогового преобразователя, вторым инфор.мационным вхоДом блока логических элементов и выходом аналого-цифровог( преобразователя, пятый выход блока првления соединен с управляющим вхоом блока логических. элементов, выход которого подключен к контрольному выходу аналого-цифрового преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гитис Э.И. Преобразователи для электронных цифровых вычислительных устройств, "Энергия", M., 1975,, с. с.2-98.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2624305/18-21> кл. Н 03 К 13/02, 1979.