SU1048574A2

SU1048574A2 - Аналого-цифровой преобразователь

Info

Publication number: SU1048574A2
Application number: SU823440941A
Authority: SU
Inventors: Евгений Владимирович Белогорцев; Александр Григорьевич Кучинский; Олег Петрович Урбан; Александр Кузьмич Якушев
Original assignee: Научно-Исследовательский Институт Прикладных Физических Проблем Им.Акад.А.Н.Севченко
Priority date: 1982-05-20
Filing date: 1982-05-20
Publication date: 1983-10-15

Abstract

АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРА:ЗОВАТЕЛЬ по авт.св. № 913585, о т л и ч а ю щ и и с тем, что, с целью устранени неравномерных по ; диапазону погрешностей и повышени быстродействи аналого-цифрового преобразовател при регистрации амплитудных спектров потоков входных сигналов в широком динамическом диапазоне , в него введены последовательно соединенные полосовой фильтр, компа ,ратор, одновибратор повторного запуска и одновибратор начала преобразовани , а|1ход которого подключен к дополнительному входу параллельного занесени счетчика и к т третьему входу блока управлени , при этом вход полосового фильтра соединен с вторым выходом элемента аналоговой пам ти, а второй вход компараТора подключен к общей шине. (Л

Description

р

эо У1 j;;

(c(i)

.1

Изобретение относитс к цифровой измерительной технике,и может быть использовано дл преобразовани аналоговых сигналов в цифровой код в широком диапазоне.

По основному авт.св. f 913585 известен аналого-цифровой .преобразователь (АЦП), содержащий генератор разр дного тока, сетку уровней квантовани , выходы которой соединены/ с первыми входами п компараторов, выходы которых соединены со входами кодирущей матрицы, а выход генератора тактовых импульсов соединен с первым .входом элемента И, счетчик селектор-мультиплексор данных, блок управлени и элемент аналоговой пам ти, первый вход которого соединен со входной шиной, второй вход и первый выход соединены соответственно с первыми выходом и входом блока управлени , третий вход через генератор р зр дного тока соединен со вторым выходом блока управлени и мерёз элемент И подключен к первому входу счетчика, а второй выход подключен ко вторым входам компараторов , выходы которых соединены с первыми входами селектора-муль;Типлексора данных, вторые входы которого соединены с выходами кодирующей матрицы и вторыми входами счет/ чика, а выход соединен со вторым входом блока управлени 11.

Недостатком известного преобразовател вл етс то, что выбор посто нного времени хранени амплитуды входного сигнала приводит к огранк чению быстродействи преобразб1зател и неравномерны - по диапазону погрешност ми измерени амплитуды. Длительность переходного процесса зависит от величины запоминаемой ампЛитуды сигнала. Вследствие этого дл каждой амплитуды входного сигнала в начале преобразовани будут иметь место разные амплитуды переменных составл ющих переходного процесса , обуславливающих неравномерную по шкале погрешность измерени амплитуды входного сигнала. Кроме того при посто нном времени хранени происходит потер времени на малых амплитудах входного сигнала, так как дл них переходной процесс на запоминающем элементе по длительности меньше и поэтому преобразование можн начинать раньше. В св зи с этим цикл:запоминание амплитуды входного

сигнала и ее хранение до начала преобразовани , можно значительно сократить , что в свою очередь повышает среднее быстродействие преобразовател . Это подтверждаетс аналитическим рассмотрением переходного процесса на запоминающем элементе. В данном случае используетс эквивалентна схема конденсатора в элементе аналоговой пам ти, представленна на фиг.1 (C;j- запоминающа емкость; Rp, Lp, С - соответственно паразитное сопротивление, индуктивность и емкость монтажа; - запоминаемое напр жение). Уравнение, которому подчин етс напр жение U(t) на запоминающей емкости, имеет вид

.Е J UpC dt Up dt

U 28Uc-GjlUc,

(0 где 25 ;

Така как о « Wo O данной цепи затухание переходного процесса описываетс следующим выражением:

- е (cos «t &; п wtj :

coso)i) coscoi

Cil

5 где € - преобразуемое напр жение; Ctt посто нна составл юща переходного процесса ;6рер - переменна , составл юща переходного процесса. ВвидУ того, что начало преобра0 зовани выбираетс по 1 аксимальному времени затухани переходного проj4ecca от наибольшего значени амплитуды переменной составл ющей до заданного уровн UQ, то .при преобразо

5 вании уровней имеют место потери во времени. Этот вывод следует из выражени (2). Так как затухание колебательного процесса определ етс экспонентой, то оценить поте0 ри во времени можно, учитыва только

экспоненциальный член выражени (2).

Если преобразуетс М уровней .,, Е

k. ..,6м то суммарное врем , которое

происходит до начала преобразовани

5 (достижени , (заданного уровн Ц,) равно

м g (-3)

tv 2 5.2: Птг--.

ir-J IJO в противном случае ,..1 „ 6м М 8/ 57 где ff - .максимальный преобразуемый . уровень. Таким образом, абсолютный суммар ный проигрыш времени з известном АЦП рпредел етс выражением: 1 г/ . М-1 т it ()ettew-- ene -(мм),е;). (5) Целью изобретени вл етс устранение неравномерных по диапазону погрешностей и повышение быстродействи аналого-цифрового преобразО|Вател при регистрации амплитудных : спектров потоков входных сигналов в широком динамическом диапазоне. Поставленна цель достигаетс тем,что 8 аналого-цифровой преобразователь введены последовательно соединенные полосовой фильтр, компаратор , одновибратор повторного запуска и одновибратор начала преобразовани , выход которого подключен к дополнительному входу параллельного занесени информации счетчика и к fpeTbeMy входу блока управлени , при этом вход полосового фильтра соединен со вторым выходом элемента аналоговой пам ти, а второй вход компаратора подключен к общей шине. На фиг.1 изображена схема конденсатора в элементе аналоговой пам ти; на фиг.2 - структурна элект рическа охема аналого-цифрового пре образовател ; на фиг.З - временна диаграмма работы аналого-цифрового преобразовател . Устройство содержит п-компараторы ,, сетку 2 уровней квантовани , кодирующую матрицу 3 счетчи 4, генератор 5 тактовых импульсов, элемент 6 И, блок7 управлени , эле мент 8 аналоговой пам ти, генератор 9 разр дного тока, селектор-мультиплексор 10 данных, полосовой фильтр 11, компаратор 12, одновибратор 13 повторного запуска, одновибратор 14 начала преобразовани . Временна диаграмма работы анало го-цифрового преобразовател (фиг.З содержит сигнал 15 Пуск, базовый (4) 44 уровень 16 элемента аналоговой пам ти , сигнал 17 с выхода элемента аналоговой пам ти, сигнал 18 с выхода полосового фильтра, сигнал 19 с выхода компаратора 12 дл отслеживани переходного процесса, сигнал 20 с выхода одновибратора повторного запуска, сигнал 21 с выхода одновибратора нач ал а преобразовани , сигнал 22 со второго выхода блока управлени , сигналы 23 с выхода элемента 6И, сигнал 24 с выхода селекторамультиплексора данных. УстроиствоСработает следующим образом. В исходном состо нии все разр ды счетчика 4 установлены в нуль, вхо/V i компараторов 1-1, 1-п наход тс а состо нии логической 1, на выходах сетки 2 уровней квантовани установлены соответствующие эталонные уровни, на выходе элемента 8 аналоговой пам ти - нулевое напр жение. Блок 7 управлени блокирует прохождение импульсов через элемент 6И и держит генератор 9 разр дного тока в закрытом состо нии. I . 1 . . , По сигналу Пуск 15 из блока 7 управлени восстанавливаетс базовый уровень 16 элемента аналоговой пам ти и разрешаетс Запись входного сигнала. После записи выходное напр жение с элемента аналоговой пам ти -8-; соответствующее максимальной амплитуде входного сигнала, поступает на входы п-компараторов 1-1,1-п а переменна составл юща переходных процессов на запоминаймдей емкости выдел етс при помощи полосового фильтра 11 и поступает на вход компаратора 12. Формируемые на выходе компаратора сигнал 1У .поступают на вход одновибратора 13 повторного запуска. Этот одновибратор формирует сигнал 20, запрещающий преобразование до окончани переходных процессов. По спаду сигнала 20 производитс запуск одновибратора начала преобразовани , формирующего на выходе сигнал 21, который поступает на третий вход блока 7 управлени и вход параллельного занесени информации счетчика 4. Результат сравнени .входного напр жени с выхода п-компараторов Т-1,1-п через кодирующую матрицу 3 заноситс по фронту сигнала 21 в соответствующие разр ды счетчика 4 и одновременно подаетс на управл ющие входы селекторв-мультиплексорэ 10 данных, используемого дл выбора выхода компаратора, к которому подключен ближайший эталонный уровень сетки 2, меньшийUg (фиг. 3, сигнал 17 с выхода элемента аналоговой пам ти , уровень т). В следующем такте преобразовани по спаду сигнала 21 блок 7 управлени формирует на вто ром выходе сигнал включени генера тора 9 разр дного тока и элемента 6И Сигналы с генератора 5 тактовых импульсов проход т через элеме 6 И и заполн ют счетчик 4 (фиг. 3, сигнал 23). Конец преобразовани определ етс по изменению логического уровн на выходе компаратора tЬ фйг. 3, сигнал 2k) который черё селектор-мультиплексор tO данных подаетс на блок 7 управлени . По окончании преобразовани в этом блоке формируетс сигнал Пуск 15, который подготавливает устройство к очередному преобразованию. Таким-образом, использование новых элементов: полосового фильтра, компаратора, одновибраторов повторного запуска и начала преобразовани , выгодно отличает предлагаемый аналого-цифровой преобразователь от прототипа, так как позвол ет повысить быстродействие и устранить неравномерность по диапазону погрешностей при регистрации амплитудных спектров.

Л

15

г

1 Jf

Фи1..3

и

Claims

АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ по авт.св. № 913585, личающийся тем, что, целью устранения неравномерных о т с по диапазону погрешностей и повышения быстродействия аналого-цифрового пре· образователя при регистрации амплитудных спектров потоков входных сигналов в широком динамическом диапазоне, в него введены последовательно соединенные полосовой фильтр, компаратор, одновибратор повторного запуска и одновибратор начала преобразования , выход которого подключен к дополнительному входу параллельного занесения счетчика и к г третьему входу блока управления, при ¹этом вход полосового фильтра соеди. нен с вторым выходом элемента аналоговой памяти, а второй вход компаратора подключен к общей шине.

с iS

I х>

>