Адаптивный анолого-цифровой преобразователь

р 1 ат 7998 Союо 6 оввтскиаСоаиаеотнчвскин ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Республик 61) Дополнитель вт, свид 22) Заявлено 02.10.73 (21) 1061432/2) М Кл Н ОЗК 13/17 присоединением заявкиГасударственные комитет Совета Министров СССР по делам изобретений 23) ПриоритетОпубликовано 15.06,76, Бюллетень22) УДК 681.325(088,8 ткрытий Дата опубликован писания 19.07.7 72) Автор изобретения Ю. И. Мшвениерадзе(71) Заявитель Тбилисский филиал Всесоюзного научно-исследовательского институметрологии им, Д. И, Менделеева(54) АДАПТИВНЫЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Известен аналого-цифровой преобразователь среднего значения случайного процесса в цифровой код, содержащий нуль-органы, управляемые блоком управления нуль-органами, выходы которых через реверсивный счетчик подключены к преобразователю кода в напряжение, триггер, выход которого через схему И соединен с управляющими входами нуль- органов и входом счетчика итераций, схемы ИЛИ.Предложенное устройство отличается тем от известного, что с целью расширения функциональных возможностей, в него введены аттенюатор, ключи, схема сравнения, блок хранения максимальных эталонов, реверсивный кольцевой счетчик и блок вероятностной оценки, динамический вход которого подключен к инверсному выходу старшего разряда реверсивного счетчика и через одну схему ИЛИ - к входу начальной установки реверсивного счетчика, выход блока вероятностной оценки через другую схему ИЛИ соединен с входом начальной установки счетчика итерации и непосредственно с входом прямой циркуляции единицы реверсивного кольцевого счетчика, к входу обратной циркуляции единицы которого подключен выход схемы сравнения, один вход последней соединен с одними входами нуль-органов и подключен через первую группу ключей и аттенюатор к выходу преобразователя кода в напряжение, другой вход схемы сравнения через вторую группу ключей подключен к выходам блока хоанения максимальных эталонов, управляющие входы первой и второй 5 групп ключей соединены с соответствующимивыходами реверсивного кольцевого счетчика.В предлагаемом устройстве используетсяитеративный способ статистической обработки. При этом нет необходимости количест венного измерения процесса в каждой избранной точке интервала статистической обработки. Поэтому можно выбирать максимальное эталонное напряжение близким к математическому ожиданию (М,О.) без боязни ограни чения функции распределения. При этом разрядность счетчика может быть полностью использована для преобразования М.О,В предлагаемом устройстве легко можноосуществить двустороннюю адаптацию по оп тимальной шкале эталонного напряжения, позволяющую преобразовывать сигналы любого характера с постоянной относительной погрешностью в очень широком динамическом диапазоне изменения самого М,О. Кроме того, 25 это устройство может быть использовано дляопределения постоянства М.О. и, таким образом, для проверки одного из необходимых, хотя и недостаточных, условий стационарности случайного процесса в широком смысле, Пред лагаемое устройство может с успехом использоваться для преобразования с постоянной относительной погрешностью в многоканальных преобразователях для преобразования сигналов любого характера, меняющихся в широких пределах.На чертеже приведена функциональная схема описываемого преобразователя, содержащая нуль-органы 1, 2, реверсивный счетчик 3, преобразователь кода в напряжение 4, блок вероятной оценки 5, схемы ИЛИ 6, 7, первый блок ключей 8, схему сравнения 9, реверсивный кольцевой счетчик 10, блок 11 хранения максимальных эталонов, второй блок ключей 12, блок 13 управления нуль-органами, схему И 14, триггер 15, аттенюатор 16, счетчик итераций 17.Выходы нуль-органов 1 и 2 соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 3, выходы которого поразрядно соединены с входами преобразователя кода в напряжение 4, а инверсный выход старшего разряда реверсивного счетчика 3 - с динамическим входом блока вероятностной оценки 5 и с одним из входов схемы ИЛИ 6. Выход преобразователя кода в напряжение 4 соединен с входом аттенюатора 16, а выход с каждого его узла - с входами соответствующих ключей 8, объединенные выходы которых соединены по цепи обратной связи с входами нуль-органов 1, 2, на вторые входы которых подается аналоговый сигнал, Одновременно объединенные выходы блока ключей 8 соединены с первым входом схемы сравнения 9, выход которой соединен с дина. мическим входом обратной циркуляции 1 реверсивного кольцевого счетчика 10. Блок 11 выходами соединен с входами соответствую. щих ключей блока ключей 12, объединенные выходы которых соединены с вторым входом схемы сравнения 9. Выход блока 13 соединен с первым входом схемы И 14, второй вход ко торой соединен с выходом 1 триггера 15, на установку 1 которого подается импульс пуска, а на установку О - импульс началь. ной установки устройства. Провод начальной установки соединен также с входом началь. ной установки реверсивного кольцевого счетчика 10, установкой 0 блока вероятностной оценки 5 и через схемы ИЛИ 6 и 7 в с входом начальной установки реверсивного счетчика 3 и установкой О счетчика итераций 17. Выход схемы И 14 соединен одновременно с управляющими входами нуль-органов 1, 2 и с динамическим входом счетчика итераций 17. Выход блока вероятностной оценки 5 соединен с входом прямой циркуляции 1 счетчика 10, а через схемы ИЛИ 7 - с установкой О счетчика итераций 17. Каждый разряд счетчика 10 соединен с управляющими входами соответствуощих ключей блоков 8 и 12. Выходом устройства являются выходы 1 счетчика 3.Схема работает следующим образом.Эталонное напряжение выбирается таким, чтобы максимальное выходное напряжение блока 4 было бы равно масимальпо возможно 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 МУ ВХОДНОМУ СИГНЯЛУ Х(1)макс ЭТО НЯПРЯЖЕ- ние, соответствующее максимальному коду в реверсивном счетчике, делится аттенюатором 16, состоящим из равных резисторов, сразу на т равных частей. Эти напряжения в узлах аттенюатора являются максимальными эталонами из набора т шкал, участвующих в адаптивном преобразовании. Так как число делений в шкалах постоянно и равно 2" - 1, гдеп - число разрядов реверсивного счетчика, то цена деления шкал или шаг квантования меняется по величине от шкалы к шкале от о, при (эт. макс, до дт при Уэт. макс,Все максимальные эталоны дублируются и хранятся в блоке хранения максимальных эталонов, который представляет собой обычный стабилизатор напряжения с таким же омическим делителем, так и аттенюатор 16. Блок 11 на вход каждого ключа подает максимальный эталон, меньший, чем эталон, поданный от аттенюатора 16 на соответствующий по номеру ключ, но соседний с ним.В качестве блока управления ключами аттенюатора и блока хранения используется реверсивный кольцевой счетчик 10, в котором осуществляется прямая и обратная циркуляция 1.Импульс нач, уст, устанавливает все разряды блока 3 в 1, т. е. устанавливает в нем максимальный код; разряды счетчика итераций 17, блока вероятностной оценки 5 и триггера 15 - в О, а в первом разряде счетчика 10 - 1, При этом аттенюатор 16 имеет максимальный коэффициент деления, равный т, а на входы нуль-органов 1, 2 будет приложено эт. макс 1 Одновременно на входы схемы срав- НЕНИЯ 9 ПРИЛОЖЕНЫ эт. макс, И НУЛЕВОЕ НЯПРЯ- жение. Схема сравнения 9 вырабатывает импульс только тогда, когда напряжение с аттепюатора 16 меньше напряжения с блока 11,Импульс пуска, перебрасывая триггер 15, открывает схему И 14, и блок 13 включает в Работу Оба нУль-ОРгана. Если Уэт, макс, (п 2 х, то через одну - несколько итераций наступит переполнение блока 3, и он сначала установится в О, а затем своим же импульсом переполнения установится снова в 1. Кроме того, импульс переполнения поступает и на блок вероятностной оценки 5, служащий для исключения случайного переключения диапазона, когда Уэт,макс )п 7 х Другими словами, блок 5 задает допустимое среднее число случайных срабатываний нуль-органа 1, посылающего импульсы на сложение, если вероятность его срабатывания меньше вероятности срабатывания другого нуль-органа, посылающего импульсы на вычитание.Таким образом, в процессе адаптации (снизу) счетчик 3 переполняется до тех пор, пока импульс переполнения с блока 5 не изменит состояния счетчика 10, переключая таким образом СУэт на новый диапазон. Тот же импульс установит разряды счетчика итераций 17 в О, а разряды счетчика 3 - в 1, темсамым подавая на входы нуль-органов эт, макс а на вход схемы сравнения 9 - эт.макс, И Уэт,макс,И ОПИСаННЫй ЦИКЛ ПОВТОРЯЕТСЯ, КаЖДЫЙ ПЕРЕХОД ОТ Уэт. макс эт, максприближает Р(тх) эт, макс) к Р макс, доп, И В МОМЕНТ, КОГДа Р(Их) ) эт. макс) (Р"макс. доп блок 5 не успеет переполниться за время, заданное счетчиком итерации 17. Теперь же импульс переполнения от счетчика итераций 17 поступает на считывание результата преобразования. При этом с достаточно высокой вероятностью 1 - Рмакс. доп, эт. макс С ТОЧНОСТЬЮ ДО Уэт. макс, СООТВЕТСТ- вует тх На этом процесс адаптации снизу за- у канчивается.Если М.О. процесса начинает со временем уменьшаться, то как только его значение станет меньше приложенного к схеме сравнения 9 от блока 11 напряжения, блок 9 срабатывает 20 и перемещает 1 в счетчик 10 от -го разряда в ( - 1) -ый, и счетчик 10 переключает эталонное напряжение на меньший диапазон.Чтобы результаты преобразования при использовании различных шкал отсчитывались в 25 одном масштабе, результат преобразования умножается на масштабный коэффициент. Этим коэффициентом является номер разряда счетчика 10, в котором находится 1.30Формула изобретенияАдаптивный аналого-цифровой преобразователь среднего значения случайного процесса в цифровой код, содержащий нуль-органы, управляемые блоком управления нуль-органами, выходы которых через реверсивный счетчик подключены к преобразователю кода в напряжение, триггер, выход которого через схему И соединен с управляющими входами нуль- органов и входом счетчика итераций, вхемы ИЛИ, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены аттенюатор, ключи, схема сравнения, блок хранения максимальных эталонов, реверсивный кольцевой счетчик и блок вероятностной оценки, динамический вход которого подключен к инверсному выходу старшего разряда реверсивного счетчика и через одну схему ИЛИ - к входу начальной установки реверсивного счетчика, выход блока вероятностной оценки через другую схему ИЛИ соединен с входом начальной установки счетчика итераций и непосредственно с входом прямой циркуляции единицы реверсивного кольцевого счетчика, к входу обратной циркуляции единицы которого подключен выход схемы сравнения, один вход последней соединен с одними входами нуль-органов и подключен через первую группу ключей и аттенюатор к выходу преобразователя кода в напряжение, другой вход схемы сравнения через вторую группу ключей подключен к выходам блока хранения максимальных эталонов, управляющие входы первой и второй групп ключей соединены с соответствующими выходами реверсивного кольцевого счетчика.