SU383206A1 - Аналого-цифровой преобразователь - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано в преобразовател х напр жени  в цифровой код.

В известном аналого-цифровом преобразователе , содержащем аналоговое запомииающее устройство, сравнивающее устройство, цифро-аналоговый преобразователь, регистр пам ти, источник дополнительных образцовых напр жений, содержащий цифро-аналоговый преобразователь и масщтабирующий делитель , логическое устройство, устройство управлени , реверсивный счетчик HI счетчик, в св зи с тем, что врем  интервала квантовани  может достигать значительной величины при низкочастотных входных сигналах, погрешность измерени  в этом случае будет возрастать пропорциюнально росту интервала квантовани  иб-за разр да запоминающего конденсатора; кроме того, в известном устройстве задаетс  приведенна  ошибка восстановлени  входного сигнала, а с уменьшением измер емого сигнала по амплитуде необходимо более точно автоматически устанавливать интервал квантовани  (не выдава  излишней информации о сигнале) и более точно восстанавливать функцию измер емого сигнала, что может быть осуществлено при задании относительной погрешности восстановлени  входного сигнала.

В предлагаемом устройстве, с целью повышени  точности измерений и расширени  частотного ди1апазона входных сигналов при их квантовании и автоматическом выборе интервала квантовани  при линейной экстрапол ции , в преобразователь дополнительно введены цифро-аналоговый преобразователь - умножитель , состо щий из дискретного делител , измерительных ключей, двух разнопол рных источников образцового напр жени  и схем совпадений дл  подключени  кодовых сигналов к измерительным ключам, а также регистр пам ти с входными и выходными схемами совпадений, схемы совпадений управлеНИ1Я измерительными ключами и схемы «ИЛИ, причем выход регистра пам ти соединен соответственно через схемы совпадений управлени  измерительными ключами с одним из входов схем «ИЛИ, через входные схемы

совпадений - с входами дополнительного регистра пам ти, одни выходы которого соединены со схемами совпадений источника дополнительных образцовых напр жений, другие выходы - через выходные схемы совпадений

с другими входами схем «ИЛИ, выходы которых соединены с управл ющими входами измерительных ключей цифро-аналогового преобразовател , а также через схемы совпадений дл  подключени  кодовых сигналов к

измерительным ключам - с управл ющими

входами измерительных ключей цифро-аиалогового преобразовател  - умножител , выход которого соединен с выходами цифро-аналогового преобразовател  и источника дополни тельных образцовых напр жений, а также одним из входов сравнивающего зстройства.

На чертеже представлена фуикциоиальна  схема предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство, как и известное, осуществл ет квантование измер емого сигнала Их по амплитуде с автоматическим (адаптивншм ) выбором временного интервала квантовани  при линейной экстрапол ции сигнала. Текуща  погрещнюсть -восстановлени  сигнала при линейной экстрапол ции определ етс  но формуле:

S,: 2y(t + -yt)-y(t + }

где г/( + значение измер емого сигнала , задержанного на половину интервала квантовани ; г/(/+т) - значение измер емого сигнала , задержанного на полный интервал квантовани ; y(t} - текущее значение ивмер емомого сигнала.

Устройство работает следующим образом.

Измер емый сигнал подаетс  на аналоговое запоминающее устройство /. По команде «Пуск от устройства 2 управлени  в аналоговое запоминающее устройство подаетс  управл ющий сигнал, по которому осуществл етс  аналоговое запоминание мгновенного значени  измер емого сигнала Ux, которое затем преобразуетс  в код. В этом преобразовании участвуют аналоговое запоминающее устройство /, сравнивающее устройство 3, устройство 2 управлени1Я и цифро-аналоговый преобразователь 4, состо щий из дискретного делител  5, двух источников 5 и 7 образцового разнопол рного напр н ени , измерительных ключей 8 и регистра 5 пам ти, дополнительного регистра 10 пам ти, входных // и выходных 12 схем совпадений, схем 13 совпадений управлени  измерительными ключами и схем «ИЛИ 14.

Во врем  преобразовани  от устройства 2 управлени  поступает разрещающий сигналив схемы 13 совпадений управлени  измерительными ключами, благодар  чему кодовые сигналы с регистра 9 пам ти управл ют дискретным делителем 5, преобразу  сигнал t/.x. Остальные управл ющие входы схем совпадений во врем  преобразоваии  заперты. По окончании преобразовани  запомненного значени  сигнала U в устройстве 2 управлени  одновременно формируютс  сигналы: перезаписи кода регистра 9 пам ти в дополнительный регистр 10 пам ти и перезаписи кода реверсивного счетчика 15 IB счетичк 16. Сигнал перезаписи кода регистра 9 пам ти поступает на управл ющие входы входных схем 11 совпадений . После этих сигн1алов измеренное значение Ux в коде хранитс  в дополнительном регистре 10 пам ти. Результат измерени  Их, как будет показано ниже, будет задержан 5 на интервал квантовани  е прин т за значение y(,). Код реверсивного счетчика /5, а следовательно, и счетчика 16, соответствует половине интервала квантовани  т/2. После перезаписи кода в счетчик 16 на последний

0 подаютс  тактовые импульсы дл  определени  половины интервала квантовани  г/2.

Сигнал со счетчика 16, соответствующий по времени концу половины интервала квантовани т/2, поступает в устройство 2 управлени ,

5 которое формирует сигнал на следующее преобразование измер емого сигнала Ux. По этому сигналу, как и после команды «Пуск, аналоговым запоминающим устройством 1 запоминаетс  мгновенное значение сигнала Ux,

0 которое затем преобразуетс  в код аналогично предыдущему преобразованию, т. е. снова подаетс  разрешающий сигнал на схемы 13 совпадений управлени  измерительными ключами , а остальные схемы совпадений выключаютс . После этого преобразовани  сигнала Ux код его остаетс  в регистре 9 пам ти. Этот результат измерени  задержан на врем  половины интервала квантовани  т/2 и в дальнейщем будет прин т за значение г/(/4-т/2).

0 По окончании измерени  сигнала Ux, задержанного Hia полови у интервала квантовани  т/2, определ етс  втора  половина интервала т. Дл  этого переписываетс  код реверсивного счетчика 15 в счетчик 16, на который затем ог устройства 2 управлени  подаютс  тактовые импульсы. Сигнал со счетчика 16, соответствующий второй половине, интервала квантовани  т, поступает в устройство 2 управлени , которое формирует сигвал на

0 аналоговое запоминание текущего значени  y(t} аналоговым запоминающим устройством /. Одновременно с указанным сигналом в устройстве 2 управлени  формируетс  общий управл ющий сигнал на схемы 17 совпадений и

5 выходные схемы 12 совпадений дополнительного регистра 10 пам тж Схемы 17 совпадеР ий дл  подключени  кодового сигнала к измерительным ключам 18, измерительные ключи 18, дискретный делитель 19 и два разнопо0 л рных источника 20 и 21 образцового напр жени  образуют цифро-аналоговый преобразователь-удвоитель 22. Выходное напр жение в цифро-аналоговом преобразователе-удвоителе 22 удваиваетс  или за счет выбора

5 источников 20 и 21 образцовых напр жений вдвое больщими по сравнению с источниками 6 И1 7, или за счет различного масщтабировани  дискретных делителей 5 и 19. Таким образом , измеренное значение г/(/-}-т/2), код кото0 рого хранитс  в регистре 9 пам ти, преобразуетс  в цифро-аналоговом преобразователеудвоителе 22 в аналоговое значение, равное 2г/(/+т/2). В дополнительном регистре 10 пам ти хранитс  кодовое значение иемер емого сигнала

г/(+т). Выходные схемы 12 совпадений подключены к регистру 10 таким образом, что на их выходе образуетс  кодовое значение сигнала |/(-{-т) с противоположным знаком. При подаче управл ющего сигнала на выходные схемы 12 совпадений код сигнала г/() с противоположным знаком, проход  схемы «ИЛИ 14, подаетс  на измерительные ключи 8 цифро-авалогового преобразовател  4, в котором на выходе дискретного делител  5 образуетс  аналоговое значение измер емого сигнала г/(+т) с противоположным измеренному значению знаком. Измеренные значени  2(-|-т/2) и y(,} вычитаютс  «а выходах дискретных делителей 5 и 79 и подаютс  на вход сравнивающего устройства 3, на другой вход которого подано измеренное текущее значение входного сигнала y(t).

От устройства 2 управлени  на сравнивающее устройство 3 подаетс  стробирующий импульс , в результате чего определ етс  знак разности между текущим значением измер емого сигнала y(t) и алгебраической суммой удвоенного значени  измер емого напр жени  через половину интервала квантовани  2«/(4-t/2) и значением измер емого сигнала с противоположным знаком через интервал квантовани  y(). Результат сравнени  при определении знака разности записываетс  в логическое устройство 23 в виде «Нул  или «Единицы. Логическое устройство 23 по команде от устройства 2 управлени  в зависимости от знака разности, включает напр жение ошибки восстановлени  Ле() с соответствующим знаком. Это напр жение снимаетс  с источника 24 дополнительных образцовых напр жений, состо щего из дискретного делител  25, измерительных ключей 26, схем 27 совпадений, управл ющих включением измерительных ключей 26 и масштабирующего делител  28. Код относительной ошибки восстановлени  подаетс  с дополнительного регистра 10 пам ти и соответствует модулю измеренного зеачеии  y(). Масштаб (величина) относительной ошибки восстановлени  выбираетс  масштабирующим делителем 28 и определ ет ошибку восстановлени  входного сигнала . При отрицательной разности в ключаетс  -Ае(0, при положительной разности. +Ае(). Сигнал включени  напр жени  Д8(0 подаетс  на схемы 27 совпадений от устройства 2 управлени .

Значение напр жени  ошибки восстановлени  Ае(/) суммируетс  на выходах дискретных делителей 5 и 19. Образуетс  алгебраическа  сумма напр жений 2г/(-|-т/2), г/(г;+т) с противоположным знаком и As (О, котора  сравниваетс  сравнивающим устройством 3 с текущим значением y(t), запомненным аналоговым запоминающим устройством. При сравнении этих напр жений могут возникнуть различные варианты, в зависимости от которых логическое устройство 23 принимает рещение об изменении (уменьшении или увеличении ) интервала квантовани  измер емого

сигнала т на величину Ат (вычитает или прибавл ет единицу в реверсивный счетчик /5). Далее с помощью устройства 2 управлени  считываетс  код с дополнительного регистра 10 пам ти, который соответствует измеренному значению y(, и измер етс  ранее запомненное напр жение y(t), которое дл  следующего (нового) цикла измерени  будет соответствовать напр жению //(/+т).

Дальнейша  работа устройства не отличаетс  от описанной ранее, т. е. после измерени  запомненного значени  y(t} следует определение половины скорректированного интервала квантовани  и т. д. В начале измерени 

код реверсивного счетчика 15 равен нулю, что соответствует минимально возможному интервалу квантовани  т (с реверсивного счетчика 15 в счетчик 16 считываетс  обратный код). По мере увеличени  числа циклов измерени 

код на реверсивном счетчике 15 увеличиваетс  и начинает флуктуировать около определенного оптимального дл  данного процесса интервала квантовани  до тех пор, пока не изменитс  спектр (или соответственно антикоррел ционна  функци ) в.ходного сигнала.

Предмет изобретени 

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий аналоговое запоминающее устройство, сравнивающее устройство, цифро-аналоговый преобразователь, регистр пам ти, источник дополнительных опорных напр жений, содержащий цифро-аналоговый преобразователь и масштабирующий делитель, логическое устройство , устройство управлени , реверсивный счетчик и счетчик, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений и расширени  частотного диапазона входных сигналов при их квантовании и автоматическом выборе интервала квантовани  при линейной экстрапол ции, в преобразователь дополнительно введены цифро-аналоговый преобразователь-умножитель , состо щий из дискретного делител , измерительных ключей, двух разнопол рных источников образцового напр жени  и схем совпадений дл  подключени  кодовых сигналов к измерительным ключам, а

также регистр пам тш с входными и выходными схемами совпадений, схемы совпадений управлени  измерительными ключами и схемы «ИЛИ, причем выход регистра пам ти соединен соответственно через схемы совпадений

управлени  измерительными ключами с одним из входов схем «ИЛИ, через входные схемы совпадений - с входами дополнительного регистра пам ти, одни выходы которого соединены со схемами совпадений источника

дополнительных образцовых напр жений, другие выходы-через выходные схемы совпадений с другими входами схем «ИЛИ, выходы которых соединены с управл ющими входами измерительных ключей цифро-аналогового

преобразовател , а также через схемы совпа7

деиин дл  подключени  кодовых сигналов к нзмерительнь :кл1оча.м - с управл ющими входами измерительных ключей цифро-адалогоБого преобразовател  - у-множител , выход

которого соеди111ен с .выходами цифро-аналогового п.реобразовател  и источника дополнительных образцовых напр жений, а также одним из входов сравнивающего устройства.

II 1|

27

L..

Вык. код

23

ТТТТУГ