SU1061260A1

SU1061260A1 - Аналого-цифровой преобразователь

Info

Publication number: SU1061260A1
Application number: SU813349187A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Дмитриевич Толстых; Сергей Евгеньевич Павлов; Михаил Иванович Дубровский; Нина Яковлевна Дмитриева
Original assignee: Предприятие П/Я А-7162
Priority date: 1981-10-16
Filing date: 1981-10-16
Publication date: 1983-12-15

Abstract

АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий счетчик, два ис- точника эталонного напр жени , выходы которых соединены с входами преобразовател код-напр жение, управл ющий вход которого соединен с первым выходом развертывающего счетчика , а выход - с первым входом блока сравнени , второй вход которого соединен с выходом автоматического переключател пределов,первый вход которого соединен с входной шиной, а второй вход - с первым выходом анализатора импульсов, второй выход которого соединен соответственно с входами блока определени пол рности и формировател периода преобразовани , выход которого соединен с первым.входом управл емого делител - частоты, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, третий вход - с вторым выходом развертывающего счетчика , первый выход - с входом развертывающего счетчика, второй выход - с первым входом анализатора импульсов, второй вход которого соединен с выводом блока сравнени , отличающ и и с тем, что, с целью расширени функцион;альных возможностей преобразовател и повышени его быст- (Л родёйстви , введен накопительный сумматорj первый, вход которого соединен с входами счэтчика и формировател периода преобразовани , второй вход - с первым выходом развер- 2 тывающего счетчика.

Description

ЧР

О5

Ю

да

ч,

(Puf.l

Изобретение относитс к вычислительной технике и может быть использовано в автоматике и контрольно-измерительной технике дл преобразовани в цифровой код средневыпр мленного , квадратичного переменного напр жени и посто нного напр жени с наложенной на него периодической помехой.

Известен аналого-цифровой преобразователь , содержащий два источника эталонного напр жени , выходы которых соединены с входами преобразовател код - напр жение, управл ющий код которого соединен с управл ющим выходом развертываквдего счет чика, а выход соединен с первым входом блока, генератор тактовых импульсов , счетчик выходного кода, вход которого соединен с выходом элемента И СИ.

Недостатками устройства вл ютс ограниченные функциональные возможности , так как оно не обеспечивает измерени среднеквадратичного значени переменного напр жени , а также малое быстродействие.

Известен аналого-цифровой преобразователь , содержащий счетчик, два источника эталонного напр жени ,выходы которых соединены с входами преобразовател код - напр жение, управл ющий вход которого соединен с первым выходом развертывающего счетчика а выход - с первым входом блока сравнени , второй вход KoiQporo соединен с выходом автоматического пере1слючател пределов, первый вход которого соединен с входной шиной, а второй вход - с первым выходом анализатора импульсов, второй выход которого соединен соответственно с входами блока определени -гпол} «ости и формировател периода преобразовани , выход которого соединен с первым входом управл емого делител частоты, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, третий вход - с вторым выходо м развертывакщего счетчика, первый выход с входом разв ертывак 4его счетчика, второй выход - с первом входом аиализатора импульсов, второй вход которого соединен с выходом блока сравнени Г2 3,

НедЬстатками устройства вл ютс ограниченные функциональные возмржности , так как оно не позвол ет одновременно измер ть средневыпр мленное и среднеквадратичное значение переменного напр жени , а недостаточное быстродействие.

Цель-изобретени - райшрение функциональных возможностей преобразовател и повышение его быстродействи .

Указанна цель достигаетс тем, что в аналого-цифровой преобразовав

тель, содержащий счетчик, два источника эталонного напр жени , выходы которых соединены с входами преобразовател код - напр жение, управлюищй вход которого соединен с первым выходом развертывающего счетчика , а выход - с первым входом блока сравнени , второй вход которого соединен с выходом автоматического переключател пределов, первый вход которого соединен с входной шиной, а второй вход - с первым выходом анализа-тора импульсов, второй выход которого соединен соответственно с входами блока определени пол рности и формировател периода преобразовани , выход которого соединен с первым входом управл емого делител частоты, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, третий вход - с вторым выходом развертывающего счетчика , первый выход - с входом развертывающего счетчика, второй выход - с первым входом анализатора импульсов, второй вход которого соединен с выходом блока сравнени , введен накопительный сумматор, первый вход которого соединен с входами счетчика и формировател периода преобразовани , второй вход с первым выходом развертывающего счетчика.

На фиг. 1 приведена структурна электрическа схема устройства; на фиг. 2 - приведены временные диаграммы его рабо.ты.

Аналого-цифровой преобразователь содержит блок 1 сравнени , преобразователь 2 код - напр жение, источники 3 эталонного напр жени , развертывающий счетчик 4, генератор 5, тактовых импульсов, счетчик б, автоматический переключатель 7 .пределов анализатор 8, формирователь 9 периода преобразовани f управл емый делитель 10 частоты, блок 11 определени пол рности, накопительный сумматор 12.

На фиг. 2 обозначены стробир5ющие импульсы 13, сравнение напр жений входного и и опорного Ujjf, 14,

импульсы 15 на первом выходе блока 1, дополнительные стробирующие импульсы 16 в анализаторе 8, импульсы 17 на первом выходе анализатора 8, импульсы 18 на втором выходе блока 1, дополнительные стробирующие импульсы 19 в анализаторе 8, импульсы 20 на втором выходе ангшизатора 8, импульсы 21 после сугФюровани .

В устройстве дл получени интегральных характеристик входного сигнала U(t) определ етс интервал интегрировани Т, величина самого интеграла. Операци делени интеграла на Т может быть выполнена внешним арифметическим устройством.

Устройство построено по методу цифрового интегрировани , суть которого состоит в формировании опорного напр жени и особого вида - квазислучайна функци с равномерным расположением значений в интервале от . -ЕЭГ(форма приведена на фиг, 2), Периодичность смены значений Ujjn определ етс частотой следовани импульсов генератора 5, а 4 мгновенные значени UQJ, - положением разр дов счетчика 4 в данный момент . Формируетс UOP, с помощью преобразовател 2.

В результате сравнени измер емого напр жени и с опорным в блоке 1 происходит {свантование измер емого напр жени . Подсчет числа превьанений измер емого напр жени над Опорным N дает значение интеграла измер емого напр жени в виде цифрового кода.

С момента начала преобразовани импульсы тактовой частотыс генератора 5 через управл емый делитель 10, коэффициент делени которого в начальный момент равен единице, поступает на развертывающий счетчик 4. Младиие разр ды развертывакадего счетчика 4 соединены со старшими весовыми резисторами матрицы R-2R преобразовател 2, Такое подключение обеспечивает формирование опорного напр жени равномерным расположением значений. Преобразуемое напр жение U(t) через автоматический переключатель 7, включенный с коэффициентом делени Кд 8, поступает на вход блока 1. Нд второй вход блока 1 с преобразовател 2 поступает опорное напр жение.

Сравнение напр жений Ujj и VQ , поступающих на входы блока 1,происходит в момент действи коротких стробирующих импульсов 13. На первсм выходе блока 1 на врем действи стробов формируютс импульсы 15 при и оп втором выходе - импульсы 18 при В анализаторе 8 происходит дополнительное стробиройание импульсами 16 и 19, в результате чего на первом выходе анализатб ра 8 формируютс импульсы 17Н, на втором выходе - импульсы 20N, Импульсы 21{м) получаютс суммированием импульсов N и и , Таким образом , по форме импульсы Н4 Н К (н) не отличаютс друг от друга, поступают каждый по своему каналу.-;

С выхода анализатора 8 импульси по соответствующим каналам поступают одновременно на входы накопитель-г ного сумглатора 12 и счетчика б. При преобразовании посто нного мапр же- НИН с наложенной на него помехой (преобразование среднего значени )

на вход счетчика 6 поступают импульсы N4. при положительном напр жении и импульсы Ы - при отрицательном . В случае, когда уровень периодической помехи превышает среднее значение посто нного напр жени ,, на вход счетчика 6, работающего в режиме реверса, поступают импульсы Н и N. В зав 1симости от количественного соотношени импульсов N и

0 М блок 11 выдает информацию о знаке преобразуемого посто нного напр жени в двоичном коде. При преобразовании средневыпр мленного значени переменного напр жени на вход счетчика 6, работающего в ре5 жиме суммировани , поступают импульсы модул (Ы). Одновременно дл получени среднеквадратичного значени переменного напр жени импульсы модул подаютс на вход накопитель0 ного сумматора 12, на другой вход которого подаетс , параллельный двоичный код с управл ющего выхода развертывающего счетчика 4. с выхода счетчика б и накопительного сумма5 тора 12 информаци в виде параллельного двоичного кода снимаетс по команде с внешнего управл ющего устройства . Значени кодов определ ют величины интегралов Нг- и

0 интервал интегрировани Т. Значение интервала интегрировани в виде параллельного двоичного кода снимаетс с выхода развертывгиощего счетчика 4,

5

Величина N:, характеризующа интервал интегрировани Т, равна общему количеству тактовых импульсов за период преобразовани , которые подсчитываютс развертывакидим счетчиком 4. Период преобразовани фор0 мируетс формирователем 9 в зависимости от вида преобразуемого напр жени .

Дл этого на формирователь 9 поступают импульсы N., Н дл формиро5 вани периода преобразЬвани переменных напр жений частоты F 50 Гц, где с юмс цью этих импульсов формируетс момент перехода через нуль с минуса на плюс, синусоидального на (j пр жени .

Работу б|Лока 11 лучше проследить на примере преобразовани посто нного напр жени низкого уровн с помехой , пересекающей нулевой уровень.

5 При этом на счетчик б (первые разр ды которого реверсивные) поступают то импульсы N то н . Импульсы И; устанавливают триггер блока 11 в положение, соответствующее

0 пол рности , и одновременно поступают на шину сложени реверсивного счетчика,.который производит их сложение. Поступающие затем на шину вычитани счетчика импульсы N на5 чинают вычитатьс на имеющейс уже

в счетчике 6 суммы импульсов Н.Если количество N Н, то к моменту прихода новых импульсов У+ в счетчике еще записано число, -к которому импульсы N4 начинают снова добавл тьс . Если Н. N4., то при N N4 все ранее сложенные импульсы вычитаютс и импульсы N устанавливаюттриггер блока 11 в положение, соответствующее пол рности -, и импульсы Ni- идут на шину положени реверсивного счетчика, который работает в режиме сложени импульсов N. Подобные процессы продолжаютс до конца преобразовани , В каком из положений указатель пол рности оказываетс в конце преобразовани , та информаци и вьщаетс с блока 11, т.е. информации выдаетс в двоичном коде в зависимости от состо ни триггера - указател пол рности.

Возведение в квадрат, т.е. получение значени Ш„„ ь-рсуществл етО ср. Р

с с помощью накопительного сумматора 12, который реализует выражение

S.. и (2i+l) К.

: .

; Накопительный сумматор может быть выполнен на интегральных компреповадниковых гликросхемах серии 130, 144, 136 согласно OGT 11.340.902-78.

Накопительный сумматор 12 работает следукнцим образом.

Перед началом сумглировани регистры пам ти накопительного сумматора 12 и развертываквдего счетчика 4 устанавливаютс в исходное кулевое положение . Младшие разр ды развертывающего счетчика 4 подключаютс к входам старших разр дов накопительного сумматора 12.

Вход младшего разр да накопительного сумматора 12 подключен к источнику +5 В, т.е. на его входе присутствует постойнна логическа 1 и

при каждом сложении кодов происходит прибавление единицы. К следующим входам )Пительного сумматора, начина с второго, подключены выходы разр дов развертывающего счетчика 4.

В накопительном сумматоре 12 тем самым осуществл етс удвоение значений кодов.

Каждый квант развертки, которому .соответствует определенное значение и зафиксирован в развертывающем счетчике 4 в двоичном коде. Коды поступают на первые вхоДы накопительного сумматора 12, складываютс с кодами его вторых входов и сумма переписываетс в регистр пам ти при наличии импульсов N. или N, т.е. когда значение N. Запиi санна в регистре сумма вл етс слагаемым дл последуюшег-о прибавл емог числа (кода).

Импульсы переноса с выхода накопительного сумматора 12 поступают в счетчик 6 дл их подсчета.

Автоматический переключатель 7 содержит частотно-компенсированные делители,Устройство имеет три предела преобразовани с коэффициентами делител К 1,8,40. Переключение пределов производитс автоматически в автоматическом переключателе 7.

Преимуществом данного устройства с накопительным сумматором по сравнению с известным вл етс существенное расширение частотного диапазона в режиме измерени среднеквадратичного значени . Это происходит вследствие того, что накопительный сумматор обрабатывает (возводит в квадрат) импульсы превьвиени с блока сравнени в параллельной форме, с частотой прихода зтих импульсов. Кроме Tqro, введение накопительного /сумматора позврл ет одновременно осуществл ть режим измерени среднего и среднеквадратичного значени , что было невозможно в прототипе.

qjue-Z

Claims

АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий счетчик, два ис-~ точника эталонного напряжения, выходы которых соединены с входами преобразователя код-напряжение, управляющий вход которого соединен с первым выходом развертывающего счетчика, а выход - с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом автоматического переключателя пределов,первый вход которого соединен с входной шиной, а второй вход - с первым выходом^г анализатора импульсов, второй выход которого соединен’ соответственно с входами блока определения полярности и формирователя периода преобразования, выход которого соединен с первым.входом управляемого делителя частоты, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, третий вход - с вторым выходом развертывающего счетчика, первый выход - с входом развертывающего счетчика, второй выход - с первым входом анализатора импульсов, второй вход которого соединен с выкодом блока сравнения, отличающ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей преобразователя и повышения его быст родёйствия, введен накопительный сумматор» первый, вход которого соединен с входами счетчика и формирователя периода преобразования, второй вход - с первым выходом развертывающего счетчика.

„SU.,, 1061260

Фие.1