Многоканальный аналого-цифровой преобразователь

 

(Zl) Заявитель

° L

Уфимский . авиационный институт им. ОрджоникЮФ(54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к автоматике

:и вычислительной технике и может быть использовано в различных информационно-измерительных системах, например в системах сбора и хранения информации об однократных быстропротекающих процессах, в системах оптической локации и радиолокации.

Известна многоточечная цифровая измерительная система напряжений низкс - щ го уровня, содержащая блок управления, коммутатор, согласующий блок, аналого-цифровой преобразователь, запоминаю- щие регистры, блок связи, причем выходы блока управления подсоединены к управ- >s ляюшим входам коммутатора, согласуюг щего блока, аналого-цифрового преобразо вателя, запоминающих регистров, блока связи, информационные входы соединены через коммутатор, согласующий блок, 20 аналого-цифровой преобразователь, запоминающие регистры с блоком связи, информационный, первый, второй управляющие выходы, первый управляющий вход которого соединен соответственно с цифровым информационным выходом, со входом блока управления, с выходом команд, со входом синхронизации(1 f .

Недостатком этой системы является низкое быстродействие и точность пре» образования, эти недостатки обуслоЬлены.тем, что в качестве коммутаторов используются униполярные транзисторы, имеющие высокое сопротивление и флук туации сопротивления канала открытого транзистора. Кроме того, как правило, на информационные входы устройства поступает аддитивная смесь, полезного сигнала и помехи, причем величина цо мехи может превышать величину полезного сигнала в несколько десятков раз и при этом быть неравномерно распределенной по канал&лм В этом случае ии» формация на выходе устройства значительно искажена помехой и распределением помехи по каналам (возникает так

9764

3 называемая аддитивная погрешность).

Значительное искажение информации на выходе устройства возникает также изза наличия мультипликативной погрешности, возникающей из-эа разброса коэффициентов преобразования и передачи как датчиков первичной информации, подключенных к входам устройства.

Бель изобретения — повышение быстродействия, точности и надежности пре- 30 образования.

Поставленная цель достигается тем, что в многоканальный аналого-цифровой преобразователь, содержащий блок yhpaa- ления, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с управляющим входом коммутатора, с вторым управляющим входом блока .связи, с управляющим входом оперативного цифpoaovo запоминающего блока, информационные выходы которого соединены с информационными входами блока связи, первый управляющий вход, первый, второй, управляющие и информационный выходы которого соединены соответственно с шиной синхронизации, с входом блока .управления, с шиной команд, с шиной цифрового информационного выхода, введены многоканальный аналоговый запоминающий узел, аналоговый запоминающий блок; преобразователи аналог»временной интервал и временной интерваланалог, вентиль, генератор опорной частоты, счетчик импульсов,,компенсатор мультипликативной погрешности, комму35 татор разрядного тока, шина аналогового сигнала, причем четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый выходы блока управления соединены соответственно с управляющим входом многоканального аналогового запоминающего узла, с первым управляющим входом коммутатора, разрядного тока, с управляющим входом преобразователя аналог временной интервал, с первым управляю,45 шим входом компенсатора мультипликативной погрешности, с управляющим входом преобразователя временной интервал-аналог, с управляющим входом счетчика импульсов, при этом выход коммутатора соединен с входом аналогового запоминающего блока и с выходами компенсатора мультипликативной погрешности и коммутатора разрядного тока, второй управляющий вход которого . соединен с вторым управляющим входом компенсатора мультипликативной погрешности и с управляющим выходомпреобразователя аналог-временной интервал, 97 4 информационный вход которого соединен с выходом аналогового запоминаюutего блока, а информационный выход— с информационным входом преобразователя временной интервал-аналог, и с первым входом вентиля, второй вход которого соединен с генератором опорной частоты, выход вентиля соединен с информационным входом счетчика имп ульсов, выход которого соединен с информационным входом оперативного цифрового запоминающего блока, причем информационные входы коммутатора соединены с выходами многоканального аналогового эапаминаюшего узла, входы которого, подсоединены к шине информационных входов, а выход преобразователя временной интервал-аналог соединен с шиной аналогового сигнала.

На чертеже представлена функциональная электрическая схема многоканального аналого-цифрового преобразователя.

Преобразователь содержит блок 1 управления, коммутатор 2, оперативный, цифровой запоминающий блок 3, блок 4 связи, шину 5 цифрового информационного выхода, шину 6 синхронизации, шину

7 команд, шину 8 информационных входов, многоканальный аналоговый запоминающий узел 9, аналоговый запоминающий блок 10, преобразователь ll аналог-временной интервал, преобразователь

12 временной интервал-аналог, вентиль

13, генератор 14 опорной частоты, счетчик 15 импульсов, компенсатор 16 мультипликативной погрешности, ком- мутатор 17 разрядного тока, шину 18, аналогового сигнала.

Устройство работает следуюшим. образом.

В момент прихода.на шину 8 анализируемых сигналов на вход блока 4 связи поступает импульс синхронизации и блок 4 связи вырабатывает сигнал, включающий блок 1 управления, который формирует первый стробимпульс, длительностью равной или несколько превосходящей длительность анализируемых сигналов, подключающий многоканальный аналоговый запоминающий узел 9, в котором поканально записывается информация о величине энергии аддитивной смеси полезного сигнала и фона в виде пакетов зарядач; - «-ф, „- . По окончанию первого стробимпульса с выхода блока

1 на управляющий вход многоканального аналогового . запоминающего узла 9 поступает второй стробимпульс, длитель9764

5 ностью равной длительности первого стробимпульса. В течение длительности второго стробймпульса в многоканальном запоминающем узле 9 производится вычитание в каждом канале из пакета

Чс+ ф " р Чф пропорционального величине фона. Таким . образом в.многоканальном аналоговом запоминающем узле 9 записывается поканально информация о величине энер- 10 гии полезного сигнала в виде пакетов с ° . По окончанию второго стробимпульС1 са блок 1 вырабатывает управляющие импульсы, поступающие на управляющие входы коммутатора 2, преобразователя 15

11 аналогвременной интервал, компенсатор 16 мультипликативной погрешности..

Коммутатор 2 подключает поочередно выходы многоканального аналогового 2р запоминающего узла 9 к входу аналогового запоминающего блока 10, в который переносятся пакеты заряда Q .. По окончании процесса переноса пакета заряда, например пропорционального вели- 25 чине энергии сигнала на входе первого информационного датчиками ., в аналоговый

CI запоминающий блок 10, на выходе его появится сигнал, который поступает на вход преобразователя анало временной 5й интервал.

В это же время включается коммута-. тор 17 разрядного тока и компенсатор

16 мультипликативной погрешности, с выходов которых на вход аналогового запоминающего блока 10 поступают разрядные токи, и начинается процесс разря-. да в аналоговом запоминающем блоке

10. Временной интервал 1 „равный дли1ь тельности процесса разряда в аналог< вом запоминающем блоке 10, пропорционален величине энергии сигнала в первом канале. С информационного выхода преобразователя 21 импульс напряжения длительностью Т,, равный времени разряда в аналоговом запоминающем блоке 10 поступает на первый вход-вентиля 13 и информационный вход преобразователя

12. Вентиль 13 отпирается и пропускает в течение времени Т импульсы с выхода генератора 14 на счетчик 15, который осуществляет преобразование вре- менного интервала Т, в цифровой код.

Далее по команде с выхода блока 1 ин формация со счетчика 15 переписывается в оперативный цифровой запоминающий

55 блок 3, с выхода которого через блок

4 связи при необходимости вводится в ЭВМ или на цифроаналоговый преобра97 С зователь. Одновременно с этим производится преобразование временного интервала Т в аналоговый сигнал в преобразователе 12. Величина выходного напряжения (скачок) на выходе преобразователя 12 пропорциональна велича е сигнала на входе первого информационно го датчика.

Преобразование информации в других каналах производится аналогично.

Таким образом, на аналоговой шине

18 многоканального аналого-цифрового преобразователя производится развертка во времени амплитудного распределения

И -одновременно возникающих анализируемых.сигналов с частотой, определт мой блоком 1, а оперативный заломинаюший блок 3 хранит информацию об амплитудном распределении сигналов в каналах после окончания процесса преобразования.

Компенсация аддитивной погрешности осуществляется вычитанием иэ смеси сигнала, содержащего полезную составляющую и помеху, помехи gc,. Ц), кото» рая за время наблюдения в большинстве случаев является стационарной.

Компенсация мультипликативной погрешности, вызываемой разбросом коэф фициентов передачи и преобразования информационных датчиков и элементов самого преобразования, осуществляется установкой разрядных токов компенсатора мультипликативной погрешности так, чтобы при одинаковых величинах энергии сигналов в каналах скачки напряжения на выхбде преобразователя временной интервал-.аналог были одинаковыми.

Преобразователь позволит обрабатывать широкополосные сигналы с шириной спектра до 50.МГц и амплитудой Входных сигналов 10 -10 и В.

Формула изобретения

Многоканальный аналого-цифровой преобразователь, содержащий блок управления, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с управляющим входом коммутатора, с с вторым управляющим входом блока свяэй, с управляющим входом оперативного цифрового запоминающего блока, информа ционные выходы которого соединены с информационными входами блока связи, первый управляющий вход, первый, второй управляющие и информационный выходы которого соединены соответст7 9784 венно с шиной синхронизации, с входом блока управления, с шиной команд, с шиной цифрового информационного выхода, от личаюшийс ятем, что с целью повьпиения быстродействня, точности и надежности преобразования, в него введены многоканальный аналоговый запоминающий узел, аналоговый запоминающий блок, преобразователи аналогвременной интервал и временной интер- 10 вал-аналог, вентиль, генератор опорной частоты, счетчик импульсов, компенсатор мультипликативной погрешности, Ф коммутатор разрядного тока, Фина аналогового сигнала причем четвертый, М пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый.выходы блока управляения соеди- пены соответственно с управляющим входом многоканального аналогового запоминающего узла, с первым управляющим 2Ь входом коммутатора разрядного тока с управляющим входом преобразователя аналог-временной интервал, с первым. управляющим входом компенсатора мупьтяплнкативной погрешности, с управляющим входом преобразователя временной интервал-аналог с управляющим входом счетчика нмпульсов, при этом выход коммутатора соединен с входом аналогового запоминающего блока и с выходами ком- 30 пенсатора мультипликативной погрешнос97,8 ти и коммутатора разрядного тока, второй управляющий вход которого соединен с вторым управляюшнм входом компенсатора мультипликативной погрешности и с управляющим выходом преобразователя аналотвременной интервал, информационный вход которого соединен.с выходом аналогового запоминающего блока, а информационный выход - с информационным входом преобразователя- временной интервал-аналог, и с первым входом вентиля,второй вход которого соединен с генератором опорной частоты, выход вентиля соединен с информационным входом счетчика импульсов, выход которого соединен с информацнонным входом оперативного цифрового запоминающего блока, причем информационные входы коммутатора соединены с выходами многоканального аналогового запоминающего узла, входы которого подсоединены к шине информационных входов, а выход преобразователя временной интервал-аналог соединен с шиной аналогового сигнала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 Многоточечная цифровая измерительная система напряжения низкого уровня (МАЦП). Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения

АН СССР, Ротапринт ИАЭ, 1973.

976497

Составитель Л. Беляева

Редактор С. Патрушева Техред 3. Палий Корректор И. Ватруш кина

Заказ 9013/78 Тираж 959 Подписное

ВНИИПИ Государственного . комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП"Патент, F. Ужгород, ул. Проектная, 4