Устройство аналого-цифрового преобразования

с тно" тР"ОП ИСАЙИ,ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциал истицескихРеспублик477539 1) Зависимое о 2) Заявлено 04 свидетельства -21) 1824530/26-9 51) М. Кл. Н 031 с 13/1 вки-присоединением за Гасударственный комитет Совета Министров СССР ао делам изобретений и открытий(32) Приоритет -Опубликовано 15.07.75.Дата опубликования оп 53) УДК 681,325(088.8) Бюллетень26 ия 24,03.77 72) Авторы изобретени Живилов, Л, В, Сапунова и Н, В. Хованска 1) Заявител 54) УСТРОЙСТВО АНАЛОГО-ЦИФРОВОГОПРЕОБРАЗОВАНИЯ 1ггся к цифровой измеИзобретение отнострительной технике.Известен преобразователь напряжения в цифровой код, осуществляющий автоматическое квантование измеряемого напряжения Уво времени (с одновременным квантованием по амплитуде) таким образом, что погрешность воспроизведения функции измеряемого напряжения пе превышает заданной погрешности ЛУ с определенной вероятностью,Однако известный преобразователь имеет достаточно сложное схемное решение, практическая реализация которого связана со значительными трудностями, причем требует использования аналого-цифрового преобразователя (АЦП) поразрядного уравновешивания, а применение любого другого типа АЦП еще больше усложняет устройство.Предлагаемое устройство может работать с АЦП любого типа, выполнять кроме адаптивного квантования еще и измерение экстремальных значений входного сигнала и имеет менее сложное техническое решение.В целях упрощения и расширения функциональных возможностей в предлагаемое устройство введены блок двухполупериодного выпрямления с разделительным конденсатором, операционный блок и управляемый генератор. Причем входной сигнал через разделительный конденсатор, блок двухполупериодного выпрямления, операционный блок, второй вход которого через накопитель интервала подключен к одному из выходов устройства определения изменения знака приращения,управляемый генератор, четвертую и вторуюсхемы И подсоединен к управляющему входу АЦП,На чергеже показана блок-схема предлагаемого устройства.Устройство содержит АЦП 1 и нуль-орган2, один из входов которого соединен с входным сигналом, а другой - с выходом аналогового запоминающего устройства 3. Входыпоследнего подключены к входному сигналу ивыходу устройства 4 определения изменениязнака приращения. На вход устройства 4 поступают импульсы от тактового генератора 5,а второй и третий выходы устройства 4 соединены соответственно с нуль-органом и накопителем интервала 6 и схемой И 7, сигналс которой через схему 1 Л 8 запускает АЦП.Запуск АЦП может осуществляться также че.рез схемы И 9 и 10,25 Одновременно входной сигнал поступаетпа блок двухполуериодного детектирования11 через разделительный конденсатор 12 идалее на операционный блок 13, второй входкоторого связан с выходом накопителя интерзо вала 6, а выход - с управляемым.генерато477539 с Р) , лс2 2 д 3ром 14. Сигнал с генератора 14 управляет запуском АЦП через схему И 10,Устройство работает следующим образом.На вход АЦП 1 подается измеряемый сигнал У, который одновременно поступает на входы аналогового запоминающего устройства 3, нуль-органа 2 и через разделительный конденсатор 12 на вход блока двухполупериодного детектирования 11. Для осуществления адаптивного по скорости квантования измеряемого сигнала в зависимости от его текущих частоты и амплитуды в соответствии с фор- мулой где Л - число измерений;ос =2 лс - конечная частота среза спектральной плотности измеряемого сигнала;)Ас (г)- максимальное значение модуля функции на рассматриваемом интервале;е, - погрешность аппроксимации,на один из входов смены 10 подается управляющий сигнал Х, а на другой - сигнал, сформированный генератором 14, построенным, например, на основе управляемого мультивибратора. Сигнал со схемы 10 через схему 8 запускает АЦП. При этом текущую частоту среза измеряемого узкополосного сигнала можно оценить по величине периода между соседними экстремумами и в соответствии с этим автоматически перестроить число преобразований на следующем интервале между экстремальными точками, Одновременно определяется изменение амплитуды входного сигнала за время предыдущего интервала между экстремумами и, таким образом, формируется сигнал, определяющий изменение скорости измерения входного сигнала в зависимости от его текущей спектральной плотности и заданной допустимой погрешности аппроксимации.После включения устройства начинает работать тактовый генератор 5, который определяет скорость работы устройства 4 определения изменения знака приращения, аналогового дополняющего устройства 3, нуль-органа 2 и накопителя интервала 6.Частота тактового генератора выбирается максимально возможной и определяется быстродействием аналоговых измерительных схем. Это необходимо для более точного по времени и, следовательно, по амплитуде нахождения экстремума, которое осуществляется узлами 2, 3, 4 и 5. Накопитель интервалов 6 выполняет функцию преобразования текущего интервала между соседними экстремумами в пропорциональное напряжение, которое подается на один из входов операционного блока 13 для принятия решения об изменении частоты управляемого генератора 14, Поиск экстремальных значений входного сигнала 4осуществляется устройством 4 определения изменения знака приращения. На первом тактеаналоговым запоминающим устройством 3фиксируется текущее значение измеряемогосигнала Уи подается на нуль-орган 2, навтором такте это значение сравнивается с ранее запомненным значением измеряемого сигнала, поданным на другой вход нуль-органа.Сигналы с выхода нуль-органа 1 или Ои фиксируются устройством определения изменения знака приращения, которое представляет собой логическую схему. На следующихдвух тактах процесс определения знака приращения сигнала У повторяется и это про 15 исходит до тех пор, пока на выходе нуль-органа, например, последовательность единицне изменяется на последовательность пулейили наоборот. Это изменение фиксируется устройством 4 определения изменения знака приращения, которое посылает сигнал в накопитель интервала 6 для начала отсчета измеряемого интервала времени, измерение которогодлится до определения следующего экстремального значения в измеряемом сигнале У,С накопителя считывается значение периодамежду экстремумами, причем определение последних происходит независимо от работыАЦП 1.Одновременно с определением временимежду экстремумами происходит детектирование его переменной составляющей, для чеговходной сигнал через разделительный конденсатор 12 подается в блок двухполупериодногодетектирования 11, с выхода которого напряз 5 жение, пропорциональное амплитуде измеряемого сигнала, подается на операционный блок13, сигнал па выходе, пропорционален и периоду измеряемого напряжения и его амплитуде.4 О ри ступенчатой аппроксимации в операционном блоке происходит умножение входных сигналов, причем значение заданной погрешности учитывается масштабированием одного из сомножителей.45 Для линейной аппроксимации извлечениеквадратного корня из значения амплитуды измеряемого сигнала может быть учтено соответствующей калибровкой блока 11, при этомучитывается и заданная погрепшость аппроксимации.Нанапряжение с выхода операционного блока 13 управляет частотой генератора 14, который в режиме адаптивного квантования запускает АЦП 1 через схемы И. При этом пропорционально заданной погрешности аппроксимации выбирается максимальная начальнаячастота управляемого генератора 14, котораяв процессе измерения может только снижаться,Устройство аналого-цифрового преобразования в зависимости от управляющих Х Хг иХ, может работать как автономное устройствос внешним запуском, если Хз=1, а Х, =Х=О.(при этом сигнал внешнего запуска подаетсяна схему 9), как адаптивный преобразователь477539 Янешноц зол усн с автоматическим внутренним запуском, если Х=1, а Х,=ХЗ=О (при этом сигнал запуска подается от управляемого генератора 14 через схемы 10 и 8), и как устройство, измеряющее амплитуды экстремальных значений сигнала, если Х,=1, а Х 2 -- ХЗ=О (при этом сигнал после определения экстремума с устройства 4 определения изменения знака приращения подается через схемы 7 и 8 на запуск АЦП).Во всех режимах работы прибор дает значения периода интервала времени между экстремальными значениями измеряемого сигнала. Предмет изобретения Устройство аналого-цифрового преобразования, содержащее аналого-цифровой преобразователь, нуль-орган, аналоговое запоминающее устройство, устройство определения изменения знака приращения, тактовый генератор, накопитель интервала и четыре схемы И, причем выход тактового генератора через устройство определения изменения знака приращения, аналоговое запоминающее устройство, второй вход которого соединен с входным сиг 6налом, нуль.-орган, второй вход которого соединен с входным сигналом, а управляющий вход подключен к второму выходу устройства определения изменения знака приращения, 5 соединен с вторым входом устройства определения изменения знака приращения, третий выход которого через первую и вторую схемы И соединен с управляющим входом аналогоцифрового преобразователя, на вход которого 1 О подается входной сигнал, а внешний запускчерез третью схему И подключен к входу второй схемы И, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и расширения его функциональных возможностей, в него введе ны блок двухполупериодного выпрямления сразделительным конденсатором, операционный блок и управляемый генератор, причем входной сигнал через разделительный конденсатор, блок двухполупериодного выпрямления, 20 операционный блок, второй вход которого через накопитель интервала подключен к третьему выходу устройства определения изменения знака приращения, управляемый генератор, четвертую и вторую схемы И подсоединен к 2 Б управляющему входу аналого-цифрового преобразователя.