SU993468A1 - Многоканальный аналого-цифровой преобразователь - Google Patents

Description

.1 . .;.;

Изобретение относитс  к цифpoвoiJ измерительной технике и предназначено дл  построени  мноГОК анальнЕЯХ систем сбора измерительной информа ции с пространственным разделением каналов.

Известен многоканальный АЦП, содержащий кодирующий блок и входной кЪммутатор аналоговых сигналов J.

Недостатком данного устройства  вл етс  низкое быстродействие, обусловленное JJaздeльным во времени кодированием , информации отдельных каналов .

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности многоканальный аналого-цифровой преобразователь , содержащий та ктовый ге нератрр, выход которого через ключ соединён с входом запуска генератора ступенчатого напр жени , вход сброса которого и входы сброса счетчиков каналов соединены с шиной сигнала запуска , выход генератора ступенчатого напр жени  соединен с первым вхоЛоы. компаратора соответствующего i aHaha, второй вход которого подключен к измерительной ишне канала, а выход кЬмпаратора соединен с управл ющим входом элемента И соответствующего ка-

нала, выход которого подключен к входу счетчика канала, а управл рций вход ключа соединен с выходом триггера , первый вход которого соединен с шиной сигнала запуска, а второй с шиной сигнала считывани  2 J.

Пониженное быстродействие известного устройства обусловлено тем, что развертка общей меры в каналах выпол10 н етс  последовательно квант за квантом . Поэтому число тактов дл  уравнрвешивани  оказываетс  равным числу уровней квантовани .«

Цель изобретени  - повышение быст 5 родействи  многоканального МЩ.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в.многоканальный аналого-цифровой преобразователь, содержащий тактовый генератор, выход которого через ключ

20 соединен с входом запуска генератора ступенчатого напр жени , вход сброса котррого и входы сброса счетчиков каналов соединены с шиной сигнала запуска, выход генератора ступенчато25 го напр жени  соединен с первым входом компаратора соответствующего канала, второй вход которого подключен к измерительной шине канала, а выход компаратора соединен с управ30 л ющим входом элемента И соответствующего канала, выход которого подключ к входу счетчика .канала, а управл ю 1ЦИЙ вход ключа соединен с выходом . триггера, первый вход которого соединен с шиной сигнала запуска, а вт рой вход - с шиной сигнала считыван введены многоразр днвлй резистивный делитель, аналоговые ключи, распределитель , многовходовый элемент ИЛИ элемент НЕ, формирователь строб-импульса , регистр адресов, а в каждый канал - элемент ИЛИ, триггеры пам ти и дополнительные компараторы, пе вые входы которых соединены с выходами ступеней младшего разр да мног разр дного резйстивного делител , включенного между выходом генератора ступенчатого напр жени  и общей шиной, вторые входы - с измеритель- ной шиной соответствующего канала, а выходы подключены к первым входам триггеров пам ти, вторые входы хоторых соединены с выходом элеменfa ИЛИ канала, первый вход каждого элемента ИЛИ подключен к входу сбро са счетчика .канала, второй вход к управл ющему входу элемента И, вход которого соединен с управл ющими входами дополнительных компараторов и через формирователь строб импульса подключен к входу запуска генератора ступенчатого напр жени  и распределител , выходы которого соединены с входами управлени  аналоговых ключей, каждый из которых включен между ступенью, соответствую щего старшего разр да многоразр дно го резйстивного делител  и общей шиной, вход сброса распределител  соединен с шиной сигнала запуска и входом сброса регистра, адресов, информационные вхо/цл которого соеди нены со вторыми входами соответству щих элементов ИЛИ каналов и входами многовходового элемента ИЛИ, вых которого подключен к управл ющему входу ключа и через элемент НЕ соед нёнЪ шиной сигнала считывани . На чертеже.изображена функционал на  схема .мнохоканального АЦП. Схема содержит измерительные шины 1 каналов, каналы 2 с компаратором 3, группами дополнительных ко параторов 4, триггерами 5 пам ти, элементом ИЛИ б,счетчиком 7 и элементом , распределитель 9, аналоговые ключи 10, декады ступеней м горазр дногорезйстивного делител  от первого старшего разр да 11 (R) до предпоследнего 12 (R 1 6 i и последнего 13 {R - 1 rf) младшего раз р да, генератор 14 ступенчатого напр жени ,,ключ 15, многовходовый эл мент ИЛИ 16, тактовый генератор 17, формирователь 18 строб-импульса, элемент НЕ 19, триггер 20, шину 21 сигнала считывани , шину 22 сигнала запуска и регистр 23 адресов (каналов ) . - . Устройство работает следующим образом . По внешнему сигналу запуска в шине 22 АЦП переключаетс  в исходное состо ние,- при котором все аг алоговые ключи 10 по соответствующим сигналам распределител . 9 шунтируют декады ступеней 11-13 делител  на общую шину, на-выходе генератора 14 сгупенчатого напр жени  (ГСН) устанавливаетс  нулевое напр жение, триггер -20 переключаетс , а ключ 15 деблокируетс  и, кроме того, триггеры 5 па1ушти, с/етчики 7 и регистр 231. сбрасываютс  в нулевое положение. Наличие нулевого сигнала в ши- .. не 21 при нулевом напр жении на выходе ГСН  вл етс  признаком того, что во всех измерительных каналах 2 измер емые величины равны нулю. Если хот  бы в одном из каналов измер ема  величина превысит нулевое значение, то изменившимс  на единичное значение сигналом компаратора 8 соответствующего канала, переданным через элемент ИЛИ 16, откроетс  предварительно деблокированный ключ 15 и-первым по вившимс  тактовым импульсам генератора 17 пере ключаетс  ГСН 14. При этом на выходе ген по вл етс  церва  ступень на-. пр жени . Ступени 13 делител , равные Q (где , -И- число дес тичных разр дов выходного кода), совместнб с компараторами 4 образуют АЦД считывани , которые в зависимости рт числа декад ступеней 13 смогу.т работать в соответствузЬщих пределах.Требуемый шаг квантовани  по уровню, величина которого равна единице младшего разр да кода, задают выбором соответствующего соотношени  между единичной ступенью выходного напр жени  ГСН, пропорциональной единице предпоследнего младшего разр да кода, и величиной ступени 13 делител . ВЕлходное напр жение ГСН распредел етс  по ступен м 13 всегда с равным и посто нным приращением, образу  равномерную шкалу квантовани . Если измер ема  величина н канале не превышает уровн  установленной ступени ГСН, то часть компараторов 4 соответствующего канала по импульсу стробировани  формирует единичные сигналы , которые переключают св занные с ними триггеры 5 нам ти, а компаратор 3 данного канала измен ют на своем выходе ранее установленный единичный сигнал на нулевой. Формирование строб-импульса в элементе 18 происходит с задержкой во времени, цревышающей задержку установлени  ступени ГСН и задержку компаратора 3 грубого сравнени , что обеспечивает правильную работу компараторов 4 точного сравнени  и блокирование по вившимс  нулевым сигналом компаратора 3 передачи через элемент- И строб-импульса в счетчик 7 в соответствующем канале.

Если после установлени  первой ступени ген окажетс , что ни в одном из каналов измер ема -величина не првышает этот уровень, то нулевым сигналом элемент ИЛИ 16 блокируетс  дальнейша  передача тактовых сигналов через ключ 15. Одновременно единичным сигналом элемента НЕ 19 пе-. реключаетс  триггер 20, который блокрует ключ 15 на врем  считывани  кода из триггеров пам ти в процессор (или регистратор) до по влени  очередного внешнего сигнала запуска АЦП Код считываетс  при изменении сигнала в шине 21 с нулевого, значени  на единичное (цепи считывани  на чертеже не изображены).

Направленное обращение к каналам дл  считывани  кода производитс  в соответствии с содержимым регистра 23;адресов каналов, указывающим в каких каналах по вились единичные сигналы компараторов грубого сравнени  в данном цикле преобразовани .

Если после установлени  первой стпени ген окажетс , что хот  бы в одном из каналов измер ема  величина превышает установленный уровень напр жени  ген, то единичный сигнал компаратора 3 соответствующего канала , переданный через элемент ИЛИ 16, разрешит в последующем переключение ген очередным-тактовым сигналом на уровень второй ступеHiT, а в данном такте разрешит передачу згццержанного строб-импульса через элемент И 8 в счетчик 7 данного канала. Внутри канала.единичный сигнал компаратора 3 фиксирует нулевое положение триггеров 5 пам ти.,.

Одновременно с переключением ГСН на BTopVTo ступень этим же тактовым сигналом переключаетс  также распределитель 9. На его первом выходе по вл етс  сигнал, по которому соответствующий ансшоговый ключ размыкаетс  и .тем самым включает последовательно со ступен ми 13 делител  одну ступень 12, равную сумме ступеней 13, т.е. R-l.. Так как одновременно с увеличением напр жени  . ген на одну ступень пропорционально возросло и сопротивление делител , то пЪиращение напр жени  на каждой ступени 13 относительно соседней сохран етс  прежним, но само напр жение на каждой ступени 13 возрастает при этом на величину ступени ген.

Описанный процесс изменени  выходного напр жени ген и последовательного включени  в делитель соответствующих ступеней различных разр дов при сохранении отношени  напр ени  ген к величине српрютивлени  делител  продолжаетс  до тех пор, пока очередной уровень ГСН не превысит наибольшего из значений измер емых величин в каналах. При этом компараторы грубого сравнени  всех каналов сформируют нулевые сигналы и на шине 21 по витс  единичный сигнал

на считывание кодов в процессор.

Число, Написанное.в счетчике 7 канала, представл ет код и-1 старших разр дов измеренной величины в данном канале, а в триггерах пам ти этого канала фиксируетс  код младшего разр да.

После считывани  кодов процесс преобразовани  повтор етс  аналогично описанному выше.

При использовании Ри декад компараторов 4 в каждом канале число так-, тов преобразовани  не превышает 0 что в Ютраз больше скорости rti преобразовани  известного устройства.

екорость преобразовани  данного мно-. гоканального АЦП дополнительно воз-rt растает также благодар  ациклическому режиму уравновешивани  в каналах. При необходимости считьшание кодов

можно организовать по мере готовности каждого из каналов кодировани , признаком чего  вл етс  изменение сигнала компаратора 3 грубого сравнени  с единичного на нулевой. Ациклическое считывание кодов отдельных каналов до завершени  йреобразовани  во всех каналах позвол ет дополнительно повысить быстродействие АЦП в системе.

Claims (2)

1.Цапенко М.П. Измерительные 0 информационные системы. М., Энерги , 1974.

2.Универсальные электронные пре-образователи информации. Под ред.

В.В.Смолова. Л., Машиностроение, 1971, с. 52-53, рис. 1.20 (прототип

/2

//

//