SU1520502A1 - Многоканальное устройство ввода аналоговых данных - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области информационно-измерительной и вычислительной техники и может быть использовано в системах сбора и обработки данных, в системах управлени  промышленными объектами и в аналого-цифровых вычислительных системах. Целью изобретени   вл етс  повышение помехозащищенности устройства. Устройство содержит мультиплексор 1, первый 4, второй 7 и третий 10 повторители напр жени , ключ 5, резистивный делитель 6 напр жени , первый 8 и второй 9 накапливающие элементы в виде конденсаторов, аналого-цифровой преобразователь 2, буферный регистр 3, триггер 11, первый 12 и второй 15 элементы задержки, элемент И 13 и одновибратор 14. Помехозащищенность устройства обеспечиваетс  установкой биквадратного группового фильтра на выходе мультиплексора, а быстродействие сохран етс  за счет реконфигурации в момент переключени  каналов фильтра в буферный повторитель, наиболее узкополосный каскад которого к тому же шунтируетс  ускор ющим конденсатором. Врем  состо ни  реконфигурации фильтра регулируетс  автоматически в зависимости от величины скачка сигнала на выходе мультиплексора. Поэтому устройство при сохранении быстродействи  на уровне устройств без группового фильтра обеспечивает подавление помех по входу в высокочастотной части сигналов не хуже 40 дб. 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к информационно-измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в сист эмах сбора и обработки данных, в системах управлени  промьшшенными объектами и в аналого-цифровых вычислительных системах.

Цель изобретени  - повьшение. помехозащищенности устройства за счет подавлени  поперечных помех высокочастотной части спектра входных сигналов

На фиг, 1 приведена схема устрой™ ства; на фиг. 2 - схема работы цепочк

повторителей; на фиг. 3 - схема вто- рого повторител ; на фиг 4 - временные диаграммы устройства.

Многоканальное устройство ввода аналоговых данных содержит мультиплек . сор t, аналого-цифровой преобразова™ тель 2, буферньй регистр 3,, перв1 1й повторитель 4 напр жени , ключ 5, ре- зистивный делитель 6 напр жени 5 второй повтсфитель 7 напр жени , первый и второй 9 накапливающие элементы в виде конденсаторов., третий новтори- тель to напр жени , триггер 11, первы элемент 12 задержки, элемент И 13, одновибратор 14 и второй элемент 15 задержки. . ;

Устройство работает следующим образом

Входные аналоговые сигналы поступающие на входы мультиплексора 1j коммутщ) по каналу 5 определ емо- му кодом на адресной стине мультиплексора ,1 в момент прихода синхроимпуль са. Этим лее синхроимпульсом взводитс  триггер 1tо Так как разница амплитуд сигналов, соседних по времени комму- тации каналов мультиплексора 1 может достигать максимального амплитудного значени , то в общем случае на выходе мультиплексора 1 наблюдаетс  скачок напр жени . Взведение в момент ком- мутации триггера 11 приводит к замыканию ключа 5. Следовательно, в момент переключени  последовательно с мультиплексором t оказываетс  включенной цепочка из повторител  4 напр жени , RC-цепи, состо щей из плеча резистивного делител  6 и конденсатора 8, повторител  7 напр жени  и повторител  tO напр жени . Причем часть указанной последовательной цепочки , состо ща  из RC-цепи и повторител  7, оказьшаетс  охваченной конденсатором 9о Схема, по сн юща  работу цепочки повторителей напр жени ,

g

5

0 5 О

5 0 5

0

5

приведена на фиг 2, а на фиг. 3 приведена в качестве примера схема повторител  7 с ограничением тока выхода , имеющего сигнальный выход Перегрузка ,

Полага ., что доминирующим полюсом передаточной функции цепочки из повторителей 4, 7 -и 10  вл етс  согласно фиг 2 RC-цепочка из ключа резистивного делител  6 и конденсатора 8j можно подобрать такое соотношение .вь ходного тока повторител  4 напр жени  и повторител  7 напр жени , чтобы скачок напр жени , передаваемый через конденсатор 9 на вход повторител  10 напр жени , вводил выход повторител  7 напр жени  в режим ограничени  тока. При зтом на выходе

Перегрузка повторител  7 напр жени  формируетс  сигнал, которьй бло- кирует на врем  своего существовани  прокождение сигнала с выхода тригге- ра 11 через элемент И 13, Первьп1 элемент 12 задержки необходш- дл  подавлени  эффекта задерлски по влени  сигнала Иерегрз зка после взведени  триггера 11.

При достаточно большой, емкости конденсатора 9 и малом токе выхода повторител  7 напр жение конденсатора 9 протекает достаточно медленно, чтобы сохранить достаточно плоскую вершину продифференцированного m-t- пульса за врем  установлени  сигнала .на выходе RC-цепочки и повторител  7 .В момент вьфавнивани  напр жени  во внутренней структуре повторител  7 напр жени  и на его выходе сбрасываетс  сигнал на выходе Перегрузка . Б результате формируетс  с выхода элемента И 13 управл ющий сигнал дл  однс1вибратора 14, с выхода которого формируетс  сигнал сброса триггера 11 и через элемент 15 задержки сигнал запуска аналого-цифрового преобразовател  2. Сброс.триггера 11 приводит к размыканию ключа 5. Вели- чизг1а задержки элемента 16 выбираетс  такой, чтобы окончательно завершилс  процесс установлени  сигнала на вы- ходе аналого-цифрового преобразовател  2 с учетом переключени  ключа 5 и заданной точности. Важно отметить, .что величина задерхоси элемента .15 не зависит от величины скачка напр жени  на выходе мультиплексора 1, а  вл етс  величиной посто нной дл  всех ситуаций переходов. После замыкани 

ключа 5 совокупность элементов - зистинного делител  6, конденсатора 8, конденсатора 9 и повторител  7 напр жени  - образует НЧ-фильтр второго пор дка. По сигналу Запуск АЦП с выхода элемента 15 задержки начинаетс  процесс преобразовани  в аналого-цифровом преобразователе 2. В завершени  преобразовани  полученные данные в цифровой форме переписываютс  в буферный регистр 3, где они хран тс  до занесени  новых данныхо Одновременно усиливаетс  сигнал Конец преобразовани  на одноименном выходе устройства .

Таким образом, установка в многоканальном устройстве ввода аналоговых данных группового НЧ-фильтра с реконфигурацией структуры, зависимой от момента операции опроса каналов и от состо ни  входных сигналов , позвол ет при сохранении быстродействи  систеь  1 получить уровень помехозащищенности-входа в высокочастотной части спектра не хуже 40 дБ,

Дл  системь промьпЕпенного применени  класса точности 0,5 врем  установлени  составит менее 5. мкс, что находитс  примерно на одном уровне с многоканальными .системами без группового НЧ-фильтра,

Кроме того, в устройстве благодар  использованию механизма вращени  выхода повторител  7 напр жени  имеетс  возможность применить переменн временной шаг опроса каналов. Если входные сигналы соседних по очередности опроса каналов мало разн тьс  один от другого, то схема автоматически мен ет величину вьщержки времени между синхроимпульсом начала о

р

мула

и

6 э о

бретени 

5

0

5

0

5

0

Многоканальное устройство ввода аналоговых данных, содержащее мультиплексор , аналого-цифровой преобразователь , буферный регистр, информационные входы мультиплексора  вл ютс  информационными входами устройства , информационные выходы аналого- цифрового преобразовател  соединены с информационными вxoдa m буферного регистра, выходы которого  вл ютс  информационными выходами устройства, отличающеес  тем, что, с целью повышени  помехозащищенности устройства, в него введены первый , второй и третий повторители напр жени , резистивный делитель напр жени , первый и второй накапливающие элементы на первом и втором конденсаторах , ключ, триггер, первый и второй элементы задержки, элемент И и одновибратор, выход мультиплексора соединен с входом первого повторител  напр жени , выход которого соединен с первыми входами ключа и резистив- ного делител  напр жени , второй вход которого соединен с входом второго повторител  напр жени  и с первой об- кла ;кой первого конденсатора, втора  обкладка которого подключена к шине нулевого потенциала, выход резистив- ного делител  напр жени  соединен с вторым входом ключа и с первой обкладкой второго конденсатора, втора  обкладка которого соединена с первым выходом второго повторител  напр жени  и с входом третьего повторител  напр жени , выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразовател , адресные входы мультиплексора  вл ютс  адресными входами устройства, синхровход

роса и импульсом запуска АЦП, так как 45 мультиплексора соединен с установочна установление сигнала на входе АЦП требуетс  меньше времени. Этот эффект , усредн  сь, еще более приближает устройство по быстродействию к устройствам без НЧ-фильтра на входе АЦПо

Следует отметить, что размыкание ключа 5 не приводит к каким-либо длительным переходным процессам в схеме, так как в момент замыкани  потенциалы на входе и выходе повторител  7 напр жени , как и на обеих обкладках конденсатора 9 практически равны.

ным входом триггера и  вл етс  синх- ровходом устройства, пр мой выход триггера соединен с управл ющим входом ключа и с входом первого элемен-

5Q та задержки, выход которого соединен с пр мым входом элемента И, инверсный вход которого соединен с вторым выходом второго повторител  напр  жени , выход элемента И соединен .с

,, входом одновибратора, выход которого соединен с входом сброса триггера и с входом второго элемента задержки, выход которого соединен с входом запуска аналого-цифрового преобразованым входом триггера и  вл етс  синх- ровходом устройства, пр мой выход триггера соединен с управл ющим входом ключа и с входом первого элемен-

та задержки, выход которого соединен с пр мым входом элемента И, инверсный вход которого соединен с вторым выходом второго повторител  напр  жени , выход элемента И соединен .с

входом одновибратора, выход которого соединен с входом сброса триггера и с входом второго элемента задержки, выход которого соединен с входом запуска аналого-цифрового преобразовател , выход конца кодировани  которого соединен с синхровходом буферf-fff

fflwx.

I

j-jD {./ ywiwftf

&

фи. j

ного регистра и  вл етс  выходом конца кодировани  устройства.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Многоканальное устройство ввода аналоговых данных, содержащее муль5 типлексор, аналого-цифровой преобразователь, буферный регистр, информационные входы мультиплексора являются информационными входами устройства, информационные выходы аналогоцифрового преобразователя соединены с информационными входами буферного регистра, выходы которого являются информационными выходами устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности устройства, в него введены первый, второй и третий повторители напряжения, резистивный делитель напря2Q жения, первый и второй накапливающие элементы на первом и втором конденсаторах, ключ, триггер, первый и второй элементы задержки, элемент И и одновибратор, выход мультиплексора 25 соединен с входом первого повторителя напряжения, выход которого соединен с первыми входами ключа и резистивного делителя напряжения, второй вход которого соединен с входом второго

   30 повторителя напряжения и с первой обкладкой первого конденсатора, вторая обкладка которого подключена к шине нулевого потенциала, выход резистивного делителя напряжения соединен с 35 вторым входом ключа и с первой обкладкой второго конденсатора, вторая обкладка которого соединена с первым выходом второго повторителя напряжения и с входом третьего повторителя 40 напряжения, выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, адресные входы мультиплексора являются адресными входами устройства, синхровход мультиплексора соединен с установочным входом триггера и является синхровходом устройства, прямой выход триггера соединен с управляющим входом ключа и с входом первого элемен50 та задержки, выход которого соединен с прямым входом элемента И, инверсный вход которого соединен с вторым выходом второго повторителя напряжения, выход элемента И соединен .с 55 входом одновибратора, выход которого соединен с входом сброса триггера и с входом второго элемента задержки, выход которого соединен с входом запуска аналого-цифрового преобразова7 теля, выход конца кодирования которого соединен с синхровходом буфер ного регистра и является выходом конца кодирования устройства.

   Фие2