Адаптивный аналого-цифровой преобразо-ватель

 

i ц 828399

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.06.79 (21) 2775438/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл.

Н ОЗК 13/02

Государственный комитет

СССР (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень № 17 (53) УДК 681.325 (088.8) ло делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 07.05.81..Ф",, 1 . 4 т „ %; :

П. 1О. Фардыга " т ."..„, Научно-производственное объединение радиоэлектронной медицинской аппаратуры (72) Автор изобретения (71) Заявитель (54) АДАПТИВНЫЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ

П Р ЕО БРАЗО ВАТЕЛ Ь

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано в адаптивных системах сбора и передачи цифровой информации.

Известен аналого-цифровой преобразователь следящего уравновешивания с равномерно-ступенчатым изменением компенсирующей величины, содержащий блок сравнения, преобразователь «код — аналог», генератор импульсов, ключ, реверсивный счетчик импульсов и регистр. К одному из входов блока сравнения подключен преобразуемый сигнал, ко второму — выход преобразователя «код — аналог». Первый выход блока сравнения соединен с управляющим входом ключа, а два других выхода блока сравнения — с управляющими входами реверсивного счетчика импульсов. Выход генератора импульсов подключен к информационному входу ключа, выход которого подсоединен к счетному входу реверсивного счетчика импульсов. Информационные выходы реверсивного счетчика импульсов соединены с информационными входами преобразователя «код — аналог» и с информационными входами регистра, к управляющему входу которого подключен вход импульсов считывания (1).

Недостатком известного преобразователя является необходимость синхронизации импульсов считывания с момента времени, когда изменение мгновенного значения сигнала превышает допустимое значение.

Известен также адаптивный аналого5 цифровой преобразователь, содержащий два блока сравнения, первые входы которых соединены между собой, элемент ИЛИ, таймер и регистр, управляющий вход которого подключен ко входу таймера и выходу

)о элемента ИЛИ, выход второго блока сравнения подключен ко второму входу элемента ИЛИ (2).

Недостатком этого преобразователя является сложность аппаратурной реализации.

Целью изобретения является упрощение аналого-цифрового преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в адаптивный преобразователь, содержао щий первый и второй блоки сравнения, первые входы которых соединены между собой, элемент ИЛИ, таймер и регистр, управляющий вход которого подключен ко входу таймера и к выходу элемента ИЛИ, у которого выход первого блока сравнения соединен с первым входом элемента ИЛИ, а выход второго блока сравнения подключен ко второму входу элемента ИЛИ, введены первый и второй триггеры, первый и

30 второй реверсивные счетчики импульсов.

828399 первый и второй преобразователи «код— аналог», мультиплексор, генератор импульсов, ключ и линия задержки, причем информационные выходы первого реверсивного счетчика импульсов соединены с информационными входами первого преобразователя «код — аналог» и с первой группой входов мультиплексора, выход первого преобразователя «код — аналог» соединен со вторым входом первого блока сравнения, информационные выходы второго реверсивного счетчика импульсов соединены с информационными входами второго преобразователя «код — аналог» и второй группой входов мультиплексора, выходы которого подключены к информационным входам регистра; выход второго преобразователя

«код — аналог» соединен со вторым входом второго блока сравнения; выход первого блока сравнения соединен со входом установки нуля первого триггера и с первым управляющим входом мультиплексора; выход второго блока сравнения подключен ко входу установки единицы первого триггера и ко второму управляющему вкоду мультиплексора; выход генератора импульсов подключен к информационному входу ключа, выход которого соединен со счетными входами первого и второго реверсивных счетчиков импульсов, управляющий вход ключа соединен с инверсным выходом второго триггера; вход установки единицы второго триггера подключен к выходу линии задержки, вход которой соединен со входом установки нуля второго триггера и с выходом элемента ИЛИ; управляющие входы прямого счета обоих реверсивных счетчиков импульсов соединены между собой и подключены к инверсному выходу первого триггера, а управляющие входы обратного счета обоих реверсивных счетчиков импульсов соединены между собой и подключены к прямому выходу первого триггера.

На чертеже изображена структурная электрическая схема преобразователя.

Адаптивный аналого-цифровой преобразователь содержит первый триггер 1, элемент ИЛИ 2, первый реверсивный счетчик импульсов 3, первый блок сравнения 4, первый преобразователь «код — аналог» 5, мультиплексор б, регистр 7, второй блок сравнения 8, второй преобразователь «код— аналог» (ПКА) 9, второй реверсивный счетчик импульсов 10, генератор импульсов 11, ключ 12, линию задержки 13, таймер 14, второй триггер 15.

Первые входы блоков сравнения 4 и 8 соединены между собой, к ним подключен преобразуемый сигнал. Второй вход первого блока сравнения 4 подключен к выходу преобразователя «код — аналог» 5, информационные входы которого соединены с информационными выходами реверсивного счетчика импульсов 3 и первой группой входов мультиплексора 6, а второй вход блока

65 сравнения 8 подключен к выходу преобразователя «код — аналог» 9, информационные входы которого соединены с информационными выходами реверсивного счетчика импульсов 10 и со второй группой входов мультиплексора 6. Выход блока сравнения

4 соединен с первым входом элемента

ИЛИ 2, с входом установки нуля триггера

1 и первым управляющим входом мультиплексора 6.

Выход блока сравнения 8 подключен ко второму входу элемента ИЛИ 2, ко входу установки единицы триггера 1 и ко второму управляющему входу мультиплексора 6.

Выход элемента ИЛИ 2 соединен с управляющим входом регистра 7, с входами линии задержки 13 и таймера 14 и с входом установки нуля триггера 15. Вход установки единицы триггера 15 подключен к выходу линии задержки 13. Инверсный выход триггера 15 соединен с управляющим входом ключа 12, информационный вход которого соединен с выходом генератора импульсов 11, а информационный выход ключа 12 соединен со счетными входами реверсивных счетчиков импульсов 3 и 10. Управляющие входы прямого счета счетчиков 3 и

10 соединены между собой и подключены к инверсному выходу триггера 1, а управляюшие входы обратного счета соединены между собой и подключены к прямому выкоду триггера 1. Информационные входы регистра 7 соединены с выходами мультиплексора б.

Адаптивный аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом. В исходном состоянии триггеры 1 и 15 и реверсивный счетчик импульсов 10 установлены в нуль, а в реверсивном счетчике импульсов 3 установлено значение, соответствующее значению выходного сигнала преобразователя «код — аналог» равного 28, где в — допустимое значение изменения преобразуемого сигнала. При включении устройства на управляющий вход ключа 12 подается напряжение логической единицы, ключ

12 открывается, и импульсы с генератора 11 начинают поступать через ключ 12 на счетные входы счетчиков 3 и 10. Одновременно на управляющие входы прямого счета счетчиков подается напряжение логической единиць1 с инверсного выхода триггера 1. Содержимое счетчиков увеличивается до тех пор, пока не изменится знак неравенства между значениями U, и Ьпкл или Упклг, где U -- значение преобразуемого сигнала; Ь пкл, Упклг — значения выходного сигнала первого и второго преобразователей «код — аналог» 5 и 9 соответственно.

Пусть, например, в исходном состоянии

U ) 2в. Тогда в некоторый момент времени t> произойдет изменение знака неравенства между значениями U„(t>) и Uwzi, т. е.

U„(t>) станет меньше с пкл, а знак нера828399 венства U (t ) ) U0KA2 = Упкл1 — 28 сохранится. В момент времени t> на выходе блока сравнения 4 формируется прямоугольный импульс положительной полярности, который подтверждает состояние триггера 1, и, поступая на первый управляющий вход мультиплексора 6, подключает информационные выходы счетчика импульсов 3 через мультиплексор 6 к информационным входам регистра 7. Этет импульс, проходя через элемент ИЛИ 2, подтверждает состояние триггера 15, записывает в регистре 7 код, зафиксированный счетчиком 3, и поступает на входы линии задержки 13 и таймера 14. Таймер измеряет интервал времени от момента включения устройства до момента поступления импульса.

Импульс с выхода линии задержки 13, задержанный на интервал времени т, устанавливает триггер 15 в момент времени

t + т в состояние единицы, ключ 12 закрывается, прекращая поступление импульсов с генератора 11 на счетные входы счетчиков 3 и 10. Время задержки т выбирается из условия, чтобы при известной частоте следования fo импульсов с генератора 11 состояние счетчиков изменялось за время т на значение, соответствующее изменению выходного сигнала обоих преобразователей

«код — аналог» 5 и 9 на величину в. Таким образом в момент времени t + т на выходе преобразователя «код — аналог» 5 установится значение U (t ) + в, а на выходе преобразователя «код — аналог» 9 — значение U (t ) — в. Начиная с этого момента устройство «следит» за изменением преобразуемого сигнала, т. е. всегда выполняются неравенства Упклг (U.„(t) (пкл при условии, что модуль максимальной крутизны преобразуемого сигнала не превышает значения т

Пусть, например, в момент времени 4

U (t,) = пклг. В этот момент на выходе блока сравнения 8 формируется прямоугольный импульс положительной полярности, триггер 1 устанавливается в состояние единицы, в регистре 7 фиксируется состояние счетчика 10, таймер определяет интервал времени t; — 4 и Триггер 15 устанавливается в нулевое ссотояние, ключ 12 открывается, импульсы с генератора 11 начинают поступать на счетные входы счетчиков

3 и 10, уменьшая их состояние. В момент времени t; + т импульс с выхода линии задержки устанавливает триггер 15 в единичное состояние, ключ 12 закрывается

В этот момент на выходе преобразователя

«код — аналог» 5 устанавливается значение (Упкл = U„(t;) + в, на выходе преобразователя «код — аналог» 9 — значение пклг = х (4) 5

25 ,о

Формула изобретения

Адаптивный аналого-цифровой преобразователь, содержащий первый и второй блоки сравнения, первые входы которых соединены между собой, элемент ИЛИ, таймер и регистр, управляющий вход которого подключен ко входу таймера и выходу элемента ИЛИ, выход первого блока сравнения соединен с первым входом элемента

ИЛИ, выход второго блока сравнения подключен ко второму входу элемента ИЛИ, отличающийся тем, что, с целью его упрощения, в него введены первый и второй триггеры, первый и второй реверсивные счетчики импульсов, первый и второй преобразователи «код — аналог», мультиплексор, генератор импульсов, ключ и линия задержки, причем информационные выходы первого реверсивного счетчика импульсов соединены с информационными входами первого преобразователя «код — аналог» и с первой группой входов мультиплексора, выход первого преобразователя «код — аналог» соединен со вторым входом первого блока сравнения, информационные выходы второго реверсивного счетчика импульсов соединены с информационными входами второго преобразователя «код — аналог» и со второй группой входов мультиплексора, выходы которого подключены к информационным входам регистра, выход второго преобразователя «код †анал» соединен со вторым Входом второго блока сравнения, выход первого блока сравнения соединен со входом установки нуля первого триггера и первым управляющим входом мультиплексора, выход второго блока сравнения подключен ко входу установки единицы первого триггера и второму управляющему входу мультиплексора, выход генератора импульсов подк.пючен к информационному входу ключа, выход которого соединен со счетными входами первого и второго реверсивных счетчиков импульсов, управляющий вход ключа соединен с инверсным выходом второго триггера, вход установки единицы второго триггера подключен к выходу линии задержки, вход которой соединен со входом установки нуля второго триггера и с выходом элемента ИЛИ, управляющие входы прямого счета обоих реверсивных счетчиков импульсов соединены между собой и подключены к инверсному выходу первого триггера, а управляющие входы обратного счета обоих реверсивных счетчиков импульсов соединены между собой и подключены к прямому выходу первого триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Орнатский П. П. Автоматические измерите.чьные приборы, Киев, «Техника», 1965, с. 351 — 353.

828399

Составитель Ю. Богданов

Техред А. Камышникова

Корректор О Тюрина

Редактор Б. Федотов

Заказ 749/17 Изд. № 310 Тираж 988 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

2. Гитис Э. И. Преобразователи информации для электронных цифровых вычисли8 тельных устройств, М., «Энергия», 1975, с. 314 — 316 (прототип).