RU2289200C2 - Converter of analog signals into time-modulated pulse pattern - Google Patents
Converter of analog signals into time-modulated pulse pattern Download PDFInfo
- Publication number
- RU2289200C2 RU2289200C2 RU2004131890/09A RU2004131890A RU2289200C2 RU 2289200 C2 RU2289200 C2 RU 2289200C2 RU 2004131890/09 A RU2004131890/09 A RU 2004131890/09A RU 2004131890 A RU2004131890 A RU 2004131890A RU 2289200 C2 RU2289200 C2 RU 2289200C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- clock
- time
- analog
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к многоканальным системам преобразования и передачи информации с уплотнением по времени и может быть использовано в измерительной технике и устройствах связи.The invention relates to multi-channel information conversion and transmission systems with time-division multiplexing and can be used in measuring equipment and communication devices.
Известно устройство [1], содержащее коммутатор, контроллер, включающий последовательно соединенные генератор тактовой частоты с кварцевой стабилизацией и распределитель тактовых импульсов, генератор линейно изменяющегося напряжения, компаратор напряжения, формирователь времяимпульсной последовательности, включающий сумматор и формирователи опорных и измерительных импульсов, выходы которых соединены с входами сумматора соответственно, выход которого соединен с входом усилителя мощности, первый выход коммутатора соединен с первым входом формирователя измерительных импульсов, второй выход коммутатора соединен с первым входом компаратора напряжения, выход которого соединен со вторым входом формирователя измерительных импульсов, второй выход распределителя тактовых импульсов соединен с тактовым входом коммутатора, третий выход распределителя тактовых импульсов соединен с входом генератора линейно изменяющегося напряжения, выход которого соединен со вторым входом компаратора напряжения, вход формирователя опорных импульсов соединен с первым выходом распределителя тактовых импульсов.A device [1] is known, comprising a switch, a controller including a clock generator with quartz stabilization and a clock distributor, a ramp generator, a voltage comparator, a time-pulse shaper, including an adder and reference and pulse shapers, the outputs of which are connected to the inputs of the adder, respectively, whose output is connected to the input of the power amplifier, the first output of the switch is connected to the first the measuring pulse generator, the second output of the switch is connected to the first input of the voltage comparator, the output of which is connected to the second input of the measuring pulse generator, the second output of the clock distributor is connected to the clock input of the switch, the third output of the clock distributor is connected to the input of the ramp generator, output which is connected to the second input of the voltage comparator, the input of the pulse shaper is connected to the first output of the switchgear Ithel clock.
Вышеуказанное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству и поэтому выбрано в качестве прототипа.The above device is the closest in technical essence to the claimed device and therefore is selected as a prototype.
Основным недостатком устройства является сравнительно невысокая точность преобразования аналоговых сигналов в импульсную последовательность, модулированную по времени, обусловленная, в основном, сравнительно невысокой линейностью пилообразного напряжения (от 10 до 1%) [2].The main disadvantage of the device is the relatively low accuracy of converting analog signals to a pulse modulated time-domain sequence, due mainly to the relatively low linearity of the sawtooth voltage (from 10 to 1%) [2].
Достигаемым техническим результатом является повышение точности преобразования аналоговых сигналов в импульсную последовательность, модулированную по времени.Achievable technical result is to increase the accuracy of the conversion of analog signals into a pulsed sequence, modulated in time.
Указанный технический результат достигается тем, что преобразователь аналоговых сигналов в импульсную последовательность, модулированную по времени, содержит коммутатор, контроллер, включающий последовательно соединенные генератор тактовой частоты с кварцевой стабилизацией и распределитель тактовых импульсов, формирователь времяимпульсной последовательности, включающий сумматор и формирователи опорных и измерительных импульсов, выходы которых соединены со входами сумматора соответственно, выход которого соединен со входом усилителя мощности, первый выход коммутатора соединен с первым входом формирователя измерительных импульсов, вход формирователя опорных импульсов соединен с первым выходом распределителя тактовых импульсов. Новым является то, что введены двоичный счетчик, триггер, логический элемент "И", аналого-цифровой преобразователь (АЦП), второй выход коммутатора соединен с аналоговым входом АЦП, цифровые выходы которого соединены со входами двоичного счетчика соответственно, пусковой вход АЦП соединен со вторым выходом распределителя тактовых импульсов, а выход готовность данных АЦП соединен с тактовым входом коммутатора и входом управления параллельной загрузки двоичного счетчика, выход которого соединен со вторым входом формирователя измерительных импульсов и первым входом триггера, второй вход которого соединен с третьим выходом распределителя тактовых импульсов, а выход соединен с первым входом логического элемента "И", второй вход которого соединен со вторым выходом генератора тактовой частоты с кварцевой стабилизацией, а выход соединен со счетным входом двоичного счетчика.The indicated technical result is achieved in that the converter of analog signals into a time-modulated pulse sequence comprises a switch, a controller including serially connected clock oscillator with quartz stabilization and a clock distributor, a pulse train shaper, including an adder and reference and measuring pulse shapers, the outputs of which are connected to the inputs of the adder, respectively, the output of which is connected to the input of the amplifier Ithel power, the first output of the switch connected to the first input of the measuring pulses, the reference pulse generator input coupled to the first output clock distributor. What is new is that a binary counter, a trigger, an AND logic element, an analog-to-digital converter (ADC) are introduced, the second output of the switch is connected to the analog input of the ADC, the digital outputs of which are connected to the inputs of the binary counter, respectively, the starting input of the ADC is connected to the second the output of the clock distributor, and the ADC data availability output is connected to the clock input of the switch and the input input of parallel loading of the binary counter, the output of which is connected to the second input of the measuring driver x pulses and the first input of the trigger, the second input of which is connected to the third output of the clock distributor, and the output is connected to the first input of the logic element "I", the second input of which is connected to the second output of the clock with quartz stabilization, and the output is connected to the counting input binary counter.
Указанная совокупность признаков позволяет повысить точность преобразования аналоговых сигналов в импульсную последовательность, модулированную по времени, за счет введения в известное устройство вместо генератора линейно-изменяющегося напряжения и компаратора напряжения n-разрядного аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и n-разрядного двоичного счетчика.The specified set of features allows to increase the accuracy of the conversion of analog signals into a time-modulated pulse sequence by introducing a n-bit analog-to-digital converter (ADC) and n-bit binary counter instead of a linearly varying voltage generator and voltage comparator.
На фигуре 1 приведена схема предлагаемого устройства. На фигуре 2 приведена временная диаграмма работы преобразователя аналоговых сигналов в импульсную последовательность, модулированную по времени, гдеThe figure 1 shows a diagram of the proposed device. The figure 2 shows a timing diagram of the Converter of analog signals into a pulse sequence, modulated in time, where
tпр - время преобразования АЦП,t CR - the conversion time of the ADC,
tнзи, tвзи - соответственно нижний и верхний защитные интервалы,t NZI , t take - respectively the lower and upper protective intervals,
tизм - измеряемый интервал,t ISM - measured interval,
tизм.мин, tизм.макс - соответственно минимальный и максимальный измеряемый интервал,t meas. min , t meas. max - respectively the minimum and maximum measured interval,
tизм.макс-tизм.мин - допустимое изменение измеряемого интервала.t meas. max -t meas. min - permissible change in the measured interval.
Преобразователь аналоговых сигналов в импульсную последовательность, модулированную по времени, содержит контроллер 1, включающий последовательно соединенные генератор тактовой частоты с кварцевой стабилизацией 2 и распределитель тактовых импульсов 3, коммутатор 4, аналого-цифровой преобразователь 5, триггер 6, логический элемент "И" 7, двоичный счетчик 8, формирователь времяимпульсной последовательности 9, включающий формирователи опорных 10 и измерительных импульсов 11 и сумматор 12, усилитель мощности 13.The converter of analog signals into a time-modulated pulse sequence comprises a controller 1, including a series-connected clock with a quartz stabilization 2 and a clock distributor 3, switch 4, analog-to-digital converter 5, trigger 6, logic element "I" 7, binary counter 8, the shaper of the time-pulse sequence 9, including the shapers of the reference 10 and the measuring pulses 11 and the adder 12, the power amplifier 13.
Аналоговый вход АЦП 5 соединен со вторым выходом аналогового коммутатора 4, цифровые выходы АЦП 5, сигналы которых в совокупности образуют цифровой код, соединены с соответствующими входами DI двоичных счетчиков 8, обеспечивающих параллельную асинхронную загрузку двоичного цифрового кода, выход готовность данных АЦП 5 соединен с тактовым входом коммутатора 4 и входом управления параллельной загрузки двоичного счетчика 8, выход переноса РД предыдущего счетчика соединен со счетным входом СД последующего счетчика, выход РД последнего счетчика соединен со вторым входом формирователя измерительного импульса 11 и первым входом триггера 6, второй вход которого соединен с третьим выходом распределителя тактовых импульсов 3, а выход триггера 6 соединен с первым входом логического элемента "И" 7, второй вход которого соединен со вторым выходом генератора тактовой частоты с кварцевой стабилизацией 2, а выход логического элемента "И" 7 соединен со счетным входом двоичного счетчика 8. Выход генератора тактовой частоты 2 соединен со входом распределителя тактовых импульсов 3, второй выход которого соединен с пусковым входом АЦП 5. Первый выход коммутатора 4 соединен с первым входом формирователя измерительных импульсов 11, вход формирователя опорных импульсов 10 соединен с первым выходом распределителя тактовых импульсов 3, выходы формирователя опорных импульсов 10 и формирователя измерительных импульсов 11 соединены со входами сумматора 12 соответственно, выход которого соединен со входом усилителя мощности 13.The analog input of the ADC 5 is connected to the second output of the analog switch 4, the digital outputs of the ADC 5, the signals of which together form a digital code, are connected to the corresponding DI inputs of the binary counters 8, providing parallel asynchronous download of the binary digital code, the data readiness output of the ADC 5 is connected to the clock the input of the switch 4 and the control input of the parallel load of the binary counter 8, the transfer output of the RD of the previous counter is connected to the counting input of the LED of the subsequent counter, the output of the RD of the last counter and connected to the second input of the shaper of the measuring pulse 11 and the first input of the trigger 6, the second input of which is connected to the third output of the clock distributor 3, and the output of the trigger 6 is connected to the first input of the logic element "And" 7, the second input of which is connected to the second output of the generator clock frequency with quartz stabilization 2, and the output of the logic element "And" 7 is connected to the counting input of the binary counter 8. The output of the clock generator 2 is connected to the input of the clock distributor 3, the second output to otorochno connected to the input of the ADC 5. The first output of the switch 4 is connected to the first input of the pulse shaper 11, the input of the pulse shaper 10 is connected to the first output of the clock distributor 3, the outputs of the pulse shaper 10 and the pulse shaper 11 are connected to the inputs of the adder 12 respectively, the output of which is connected to the input of the power amplifier 13.
Преобразователь аналоговых сигналов в импульсную последовательность, модулированную по времени, работает следующим образом.The converter of analog signals into a pulsed sequence, modulated in time, works as follows.
При поступлении импульса на пусковой вход АЦП 5 начинается цикл преобразования установившегося на аналоговом входе АИМ-сигнала в двоичный n-разрядный цифровой код, по окончании которого импульсом "Готовность данных" с выхода АЦП 5 производится его асинхронная параллельная загрузка в двоичный счетчик 8 и переключение аналогового коммутатора 4 для формирования АИМ-сигнала следующего датчика (канала).When a pulse is received at the input of the ADC 5, a cycle begins of converting the AIM signal that is installed on the analog input into an n-bit digital code, after which the “Data Ready” pulse from the output of the ADC 5 performs its asynchronous parallel download to binary counter 8 and switches the analog switch 4 for forming the AIM signal of the next sensor (channel).
После формирования опорного импульса через минимальное время tмин, определяемое разрешающей способностью приемопередающих и регистрирующих систем, контроллер 1 вырабатывает синхронизированный с тактовой частотой импульс, устанавливающий триггер 6 в положение логической единицы, разрешая тем самым импульсам тактовой частоты проходить через логический элемент "И" 7 на счетный вход двоичного счетчика 8, работающего на вычитание. При переходе счетчика 8 через ноль на выходе переполнения счетчика 8 появляется импульс, поступающий на вход формирователя измерительного импульса 11. Время появления этого импульса относительно опорного импульса пропорционально значению сигнала на аналоговом входе АЦП 5.After the formation of the reference pulse after a minimum time t min , determined by the resolving power of the transceiver and recording systems, the controller 1 generates a pulse synchronized with the clock frequency, which sets the trigger 6 to the logical unit position, thereby allowing the clock pulses to pass through the logic element "And" 7 on counting input binary counter 8, working on subtraction. When the counter 8 passes through zero, an overflow appears on the counter overflow 8 output, which is input to the shaper of the measuring pulse 11. The appearance time of this pulse relative to the reference pulse is proportional to the signal value at the analog input of the ADC 5.
Измерительный импульс, кроме того, закрывает ключ, прекращая поступление импульсов тактовой частоты на счетчики 8 и обеспечивая тем самым однократность появления измерительного импульса в измеряемом интервале.The measuring pulse, in addition, closes the key, stopping the arrival of clock pulses to the counters 8 and thereby ensuring a single occurrence of the measuring pulse in the measured interval.
Погрешность преобразования Аналог - ВИМ в предлагаемом устройстве состоит:The conversion error Analog - VIM in the proposed device consists of:
1. Из погрешности преобразования аналога в цифровой код (погрешности выбранного АЦП) δАЦП.1. From the error of conversion of an analog to a digital code (error of the selected ADC) δ ADC .
2. Из погрешности преобразования цифрового кода во временной интервал δИНТ.2. From the conversion error of the digital code into the time interval δ INT .
В современных АЦП с применением специальных устройств выборки и хранения, обеспечивающих постоянство входного напряжения на время преобразования, максимальная погрешность преобразования не превышает одну-две единицы младшего разряда (3) и составляетIn modern ADCs using special sampling and storage devices that ensure the input voltage is constant for the conversion time, the maximum conversion error does not exceed one or two units of the least significant bit (3) and is
где: n - разрядность выходного цифрового кода АЦП;where: n is the resolution of the output digital code of the ADC;
при n=10, δАЦП=(0,1÷0,2)%at n = 10, δ ADC = (0.1 ÷ 0.2)%
Учитывая, что начало и конец измеряемого временного интервала синхронизированы с импульсами тактовой частоты, заполняющими интервал, погрешность δИНТ обусловлена только временной нестабильностью частоты тактового генератора. Для генераторов, стабилизированных кварцем, эта нестабильность не превышает 5*10-5 (0,005%) [4] и, следовательно, по сравнению с δАЦП ею можно пренебречь.Considering that the beginning and end of the measured time interval are synchronized with the clock pulses filling the interval, the error δ INT is due only to the time instability of the clock frequency. For oscillators stabilized by quartz, this instability does not exceed 5 * 10 -5 (0.005%) [4] and, therefore, it can be neglected in comparison with δ ADC .
Таким образом, описание работы показывает, что заявляемый преобразователь позволяет повысить точность преобразования аналоговых сигналов в импульсную последовательность, модулированную по времени.Thus, the description of the work shows that the inventive Converter allows you to increase the accuracy of the conversion of analog signals into a pulsed sequence, modulated in time.
В целях подтверждения осуществимости заявляемого объекта и достижения технического результата изготовлен и испытан лабораторный макет преобразователя аналоговых сигналов в импульсную последовательность, модулированную по времени, выполненный по приведенной на фигуре 1 схеме. Проведенные испытания показали осуществимость заявляемого преобразователя и подтвердили его практическую ценность.In order to confirm the feasibility of the claimed object and to achieve a technical result, a laboratory prototype of the converter of analog signals into a pulse sequence, modulated in time, made according to the diagram shown in figure 1, was made and tested. The tests showed the feasibility of the inventive Converter and confirmed its practical value.
Источники информацииInformation sources
1. Сборник докладов научной конференции Волжского регионального центра РАРАН "Современные методы проектирования и отработки ракетно-артиллерийского вооружения ", опубликовано, Саров, ВНИИЭФ, 2000 г.1. Collection of reports of the scientific conference of the Volga regional center RARAN "Modern methods of design and development of missile and artillery weapons", published, Sarov, VNIIEF, 2000
2. В.А.Бондарь, "Генераторы линейно изменяющегося напряжения", Москва, Энергоатомиздат, 1988 г.2. V. A. Bondar, "Generators of linearly varying voltage", Moscow, Energoatomizdat, 1988
3. Э.И.Гитис, Е.А.Пискулов, "Аналого-цифровые пробразователи", Москва, Энергоиздат, 1981 г.3. E.I. Gitis, E. A. Piskulov, "Analog-digital transducers", Moscow, Energoizdat, 1981
4. Сборник справочных листов "Приборы пьезоэлектрические", РД 11 0955.1-96, РНИИ "Электростандарт", 1997 г.4. Collection of information sheets "Piezoelectric devices", RD 11 0955.1-96, RNII "Electrostandard", 1997
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004131890/09A RU2289200C2 (en) | 2004-11-01 | 2004-11-01 | Converter of analog signals into time-modulated pulse pattern |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004131890/09A RU2289200C2 (en) | 2004-11-01 | 2004-11-01 | Converter of analog signals into time-modulated pulse pattern |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004131890A RU2004131890A (en) | 2006-04-10 |
RU2289200C2 true RU2289200C2 (en) | 2006-12-10 |
Family
ID=36458794
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004131890/09A RU2289200C2 (en) | 2004-11-01 | 2004-11-01 | Converter of analog signals into time-modulated pulse pattern |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2289200C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2471287C1 (en) * | 2011-11-07 | 2012-12-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" | Multi-channel converter of analog signals into pulse sequence modulated by time |
RU2476988C1 (en) * | 2011-11-03 | 2013-02-27 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения" | Method of converting analogue signals to time-modulated pulse sequence and apparatus for realising said method |
RU2552605C1 (en) * | 2014-02-24 | 2015-06-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Voltage-to-time interval converter |
-
2004
- 2004-11-01 RU RU2004131890/09A patent/RU2289200C2/en active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2476988C1 (en) * | 2011-11-03 | 2013-02-27 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения" | Method of converting analogue signals to time-modulated pulse sequence and apparatus for realising said method |
RU2471287C1 (en) * | 2011-11-07 | 2012-12-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" | Multi-channel converter of analog signals into pulse sequence modulated by time |
RU2552605C1 (en) * | 2014-02-24 | 2015-06-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Voltage-to-time interval converter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004131890A (en) | 2006-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2289200C2 (en) | Converter of analog signals into time-modulated pulse pattern | |
JP4851922B2 (en) | Distance measuring device | |
RU2377721C1 (en) | Device for converting analogue signal to time modulated pulse sequence | |
RU58825U1 (en) | ANALOG-DIGITAL CONVERTER | |
US3997894A (en) | Analog-to-digital converter with electro-optical coding | |
SU1039027A2 (en) | Paralle-series voltage to code converter | |
RU2276833C1 (en) | Analog-to-digital converter unit | |
SU840947A1 (en) | Logarithmic analogue-digital converter | |
SU771554A1 (en) | Digital follow-up stroboscopic measuring device | |
SU711678A1 (en) | Analogue-digital converter | |
RU77693U1 (en) | DEVICE FOR TIME-DIGITAL CONVERSION | |
SU1014139A2 (en) | Voltage-to-code converter | |
CN1190666C (en) | RF Power measurement | |
SU666640A1 (en) | Analogue-digital converter | |
RU2248092C1 (en) | System for transforming angular displacement of gantry | |
SU1617430A1 (en) | Multichannel measuring device | |
SU951146A1 (en) | Multi-channel system for analog process registration | |
SU822249A1 (en) | Device for compression and expanding speech signal | |
RU2471287C1 (en) | Multi-channel converter of analog signals into pulse sequence modulated by time | |
SU1057871A1 (en) | Measuring instrument having analog reading | |
SU884121A1 (en) | Analogue-digital converter | |
SU725223A1 (en) | Device for testing analogue-digit converters | |
SU1430907A1 (en) | Digital phase and frequency meter | |
SU918798A1 (en) | Device for measuring optical radiation pulse power | |
SU601625A1 (en) | Frequency-code converter |