Аналого-цифровое устройство

 

(}834887

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ . СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сотов Советсиик

Соцнапнстичесиин

Рее убпни (61) Дополнительное к авт. саид-ву % 706925 (51)NL. Кл. (22) Заявлено 13.12.78 (21) 2695730/18-21 с присоединением заявки М

Н 03 К 13/02

Гесударственннй нватет

СССР на делам нэабретеннк н еткритнй (23) Приоритет

ОпУбликовано 30 05 81 Бюллетень @20

Дата опубликования описания 05.06.81 (53) УДК 681. .32 5(088. 8) (72) Авторы изобретения

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

Пермский политехнический институт!

f ! (54) АНАЛОГО- ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике.

По основному авт. св. % 706925 известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий управляемый цифровой

5 делитель, аналого-цифровой преобразо« ватель считывания, цифровую схему сравнения ключ, счетчик, генератор . тактовых импульсов, блой ключей, множительное устройство, соединенные между собой определенным образом (1).

Одйако указанный преобразователь имеет относительно низкое быстродействие, гак как определение точного отсчета аналоговой величины производится пораз-, рядным способом.

Цель изобретения - повышение быстродействия преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровое устройство, содержащее цифровой управляемый делитель, первый вход которого соединен со входной шиной, вторые входы соединены с выходами счетчика и с первыми входами бло» ка ключей, а выход — со входом аналогоцифрового преобразователя, выходы ко- . торого соединены со входами множительного блока, входы которого соединены с выходами блока ключей, второй вход которого соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен ,с первым входом цифрового блока сравнения, второй вход которого соединен сю-тым выходом ан алого-цифрового и реобр азов а теля, а выход -с первым входом ключа, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход - с первым входом счетчика, введены дополнительный ключ и инвертор, причем первый вход дополнительного ключа соединен с первым входом ключа, второй вход через инвертор. соединен со втс рым входом ключа, а выход - со вторым входом счетчика.

На чертеже представлена структурная схема аналог -цифрового устройства.

Устройство содержит цифровой управляемый делитель 1,, реверсивный счетФ

3 834887 4 чик 2, ключ 3-1, дополнительный ключ

3-2., генератор тактовых импульсов 4, аналого-цифровой преобразователь (A1lfI)

5, множительный блок 6, блок 7 ключей, цифровой блок 8 сравнения, блок 9 управления и инвертор 10.

Устройство работает следующим обра- чика;, — коэффициент деления цифрозом.

Преобразование аналоговой величины в цифровой эквивалент осуществляется у0 по формуле сигнал на выходе цифрового блока сравнения отсутствует. Счетчик управляет цифровым делителем, коэффициент деления которого опредепяется по формуле

Д вЂ” -1+ сР, где К=О, 1, 2 ..., p — - разрядность сче причем

I тоц (,и 3

15

"- оц=с I re сч

20 где М код преобразованного значения входного аналогового сигнала; Игр — код грубого отсчета аналоговой величины;

Йто — код точного отсчета аналоговой . величины; U> — входное преобразуемое напряжение; U - максимальное значение входного преобразуемого напря. жения; rn — разрядность аналого-цифро вого преобразования считывания; d" - веЗо личина шага дискретизации, изменяющего коэффициент деления, (d = — "„, и - число г разрядов счетчика);Мс - текущее значение кода в счетчике.

Аналого-цифровой преобразователь, работает в двух режимах - выход устройства на следящий 1 режим преобразования, и работа преобразователя в следящем: режиме.

I режим. формирование кода в соответствии с формулой (1) . осуществляется в два такта.

На первом такте определяется NI-p с помощью аналого-цифрового преобразователя (параллельное преобразование }. М поступает на вход цифрового управляемого делителя, который в. данном такте делит входной аналоговый сигнал 0х в отношении

11.,Затем О„проходит на АЦП, где и преобразуется в код Й Р- код груб го отсчета в десятичной системе счисления.

С выхода АЦГ1 код И рзаносится в множительный блок в качестве первого сомно- жителя, На этом первый такт цреобразования заканчивается.

5S

На втором такте определяется И с .

Через открытый ключ 3-1 импульсы с генератора 4 поступают в режиме слежения на реверсивный счетчик 2, так как вого делителя на Кгом шаге; к — входной аналоговый сигнал; ф — величина шага дискретизации 0„ — — - — напряже-0

Ак ние на выходе цифрового управляемого делителя. формирование Nq осуществляется изменением состояния счетчика, управляющего изменением коэффициента деления до тех пор, пока значение ослабленного (уменьшаемого) сигнала на входе делителя не достигнет такой величины, при которой изменяется код на выходе аналого-цифрового преобразователя. Это изменение улавливается (фиксируется) цифровым блоком сравнения как изменение состояния младшего разряда аналого-цифрового преобразователя. Цифровой блок сравнения посылает при этом сигнал на

1 прекращение счета в счетчике. В итоге в счетчике формируется код.

Затем открывается блок 7 ключей .и содержимое счетчика заносится в множительное устройство в качестве второго сомножителя. По окончанию умножения на выходе множительного блока имеем код точного отсчета преобразуемой аналоговой величины.

Таким образом, в результате преобразования на выходе АЦП есть код целой части преобразуемой аналоговой величины,. а на выходе множительного блока - код, дробной части аналоговой величины.

На этом заканчивается первый режим работы аналого-цифрового преобразователя..

0 режим. Рассматривают три возможных случая работы преобразователя связанные с входным аналоговым сигналом.

1. Входной аналоговый сигнал не изменяет свою величину.

Из вышеизложенного видно, что в конце преобразования на выходе цифрового блока сравнения появляется сигнал, который закрывает ключ 3-1 и открывает ключ

3-2. Следовательно, следующий тактовый импульс от генератора 4 уменьшает содержимое счетчика на единицу, т.е. сигнал на выходе цифрового блока сравнения исчезает, а это приводит к тому, что закрывается ключ 3-2 и открывается ключ 3-1. Следующий тактовый импульс переводит счетчик в новое сосАналого-цифровое устройство по авт. св. % 706925 о т л и ч а ю m е е с я тем, что, с целью повышения быстродей25 ствия преобразователя, введены дополнительный ключ и инвертор, причем первый вход дополнительного ключа соединен с первым входом ключа, второй вход через инвертор соединен со вторым входом

39 ключа а выход — co BTopblM входом счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

% 706925 кл. Н 03 К 13/02, 14.06.7 8.

5 8348 тояние. Затем, открыв блок ключей 7, содержимое счетчика заносится в множительный блок в качестве второго сомножителя. Таким образом, при g= h64 проис- ходит слежение за значением О, в процессе которого состояние Мщ меняется на 1.

2. Входной аналоговый сигнал умень шает свою величину.

Через открытый ключ 3-2 тактовые 10 импульсы уменьшают состояние счетчика

2 до тех пор, пока на выходе цифрового блока сравнения присутствует сигнал.

Исчезновение сигнала на выходе цифрового блока сравнения приводит к тому, . д что следующий тактовый импульс увеличит содержимое счетчика на единицу.

Затем открывается блок 7 ключей и соде« ржимое счетчика заносится в множительный блок в качестве второго сомножи- 20 теля. Если в дальнейшему,=сопэ, то процесс продолжается аналогично слу, « чаю 1.

3. Входной аналоговый сигнал увели« чивает свою величину.

Так как входной аналоговый сигнал увеличивает свою величину, т.е. сигнал на выходе цифрового блока сравнения исчезает, следующий тактовый импульс увеличивает содержимое счетчика. На выходе цифрового блока сравнения появляется, сигнал, который закрывает ключ . 3-1 и открывает ключ 3-2. Затем оч крывается блок 7 ключей и содержимое счетчика заносится в множительный блок в качестве второго сомножителя.

87 4

Введение в схему дополнительного ключа, инвертора и соответствующих связей обеспечивает работу устройства в режиме следующего преобразования и повышает быстродейств ие. Действительно, в известном устройстве общее время преобразования определяется временем, необходимым на преобразование полного значения измеряемого параметра.

Предлагаемое устройство в режиме статики исключает цикличность преобразования, свойственную известному, а время преобразования определяется временем, необходимым для отработки приращения значения измеряемого параметра.

В результате быстродействие предлагаемого преобразователя выше, чем быстр действие известных схем.

Фор мула изобретения

834887

Составитель Л. Беляева

Редактор A. Лежнина Техред Е.Гаврю ешко Корректор В. Синицкая

Заказ 41l7/88 Тираж 988 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

LL3O3S, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4