Преобразователь аналоговых величин в код

О П И С А Н И Е 1924855ИЗОБВЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советск икСоцмалмстмчесимзРеспублик(5 )М, Кл, Н 03 К 13/20 9 ауднрстюай кемнтвт ФЭВР не авни нзевретеннй н атнрытнйДата опубликования описания 03.05.82(72) Авторы 4) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ 1 э АНАЛОГОВЫХ ВЕЛИЧИН В,КОД Изобретение относится к устройствам преобразования электрических величин, в частности периода и частоты следования импульсов, в цифровую форму.Преобразователь может использоваться при создании измерительных приборов и датчиков, работающих на фоне шумов и помех в широком, диапазоне скоростей изменения измеряемых величин.Известен преобразователь аналоговых величин в код, содержащий источники преобразуемых величин и генератор образцовых частот, выходы которых соединены со входами блока управления, первый и второй выходы которого соединены со входами ключа, а третий - со входом формирователя импульсов, выход которого подключен к управляющему входу выходного регистра и через элемент задержки к управляющему входу счетчика- регистра, выход ключа соединен со счет- ным входом счетчика-регистра 1,Недостатком этого преобразователя является то, что за счет жесткой установки коэффициента. осреднения К, егоиспользование оправдано только в узкомдиапазоне скоростей изменения преобразуемых величин, так как при увеличениискорости изменения преобразуемой величины его точность падает за счет увеличения динамической погрешности пре 1образования, а при относительно медленном изменении преобразуемой величины фиксированный К ограничивает 10возможность уменьшения погрешностипреобразования, вызванной наличием случайной составляющей (шумами, помехамиит, д,).Е 1 ель изобретения - повышение точности преобразования величин, изменяющихся во времени с различной скоростью.Поставленная цель достигается тем,что преобразователь аналоговых величинв код, содержащий источники преобразуемых величин и генератор образцовыхчастот, выходы которых соединены совходами блока управления, первый и второй выходы которого соединены со вхоФдами ключа, а третий со входом фон)мирователя импульсов, выход которогоподключен к управляющему входу выходного регистра и через элемент задержкик управляющему входу счетчика-регистра,выход ключа соединен со счетным входом счетчика-регистра, введены преобразователь в дополнительный код, управляемый делитель, преобразователь кода исумматор, первые входи которого соединены с выходами управляемого делителя, вторые входы с выходами выходного регистра и через преобразовательв дополнительный код - с входами счетчика-регистра, выходы которого соединены с информационными входами и черезпреобразователь кода с управляющимивходами управляемого делителя, а выходсумматора соединен со входами выходного регистра,На чертеже представлена структурнаясхема устройства,Устройство содержит генератор 1 образцовых частот, подключенный к блоку 2управления, который состоит из переключателей 3 и 4, задающих требуемый режим работы, преобразователь 5 в дополнительный код, ключ 6, формирователь 7импульсов, счетчик-регистр 8, элемент9 задержки, управляемый делитель 10,преобразователь 11 кода, сумматора 12и выходной регистр 13. Ко входам блокауправления подключены источники преобразуемых величин. Переключатели 3 и 4показаны в положении преобразованиядлительности импульса в код,Преобразователь работает следующимобразом.Передним фронтом преобразуемогоимпульса открывается ключ 6 и импульсы заполняющей частоты с генератора 1образцовых частот суммируются счетчиком-регистром 8 в который преаваритель.но записан результат предыдущего преобразования в дополнительном коде, т. е,счетчик-регистр 8 одновременно измеряетпреобразуемую величину и производитоперацию вычитания из значения этой величины - значение величины предыдущегопреобразования. Задним фронтом преобразуемого импульса ключ 6 закрывается цна выходе счетчика-регистра 8 имеетместо код разности между значениемпоследующего измерения и предыдущегопреобразования. В зависимости от знакаэтой разности код на выходе счетчика-регистра 8 будет прямым или дополнительным, причем информацию о том, квКой код имеет место в данный момент,можно получить, например, используядополнительный старший разряд в счетчике-регистре 8. Разность, полученнаяна выходе счетчика-регистра 8, говоритоб изменении входной величины за время,прошедшее после предыдущего преобразования, и несет информацию о суммедвух составляюши: скорости измененияпреобразуемой величины; случайной соО ставляющей, вызванной шумами, помехами аппаратуры и т; и,Код разности со счетчика-регистра 8поступает на вход управляемого делителя 10 и преобразователя 11 кода, логи-,ческой организацией которого определяется зависимость между величиной этойразности и коэффициентом деления (осреднения) Ко. Преобразователь кода можетбыть организован, например, на логичесрО ких элементах и реализовать зависимостькоэффициента деления (К) от разности,например, такую:а) если разность находится в пределах трех среднеквадратических отклонений25 (3 Ь ) от среднего значения случайнойсоставляющей входного сигнала, то преобразователь 5 кода выдает код, соответствующий максимальному К;б) если разность стремится к 4 Д,то К стремится к единице;в) если разность выходит за пределы 40, то К будет равным единице.Код, соответствующий К, поступаетна управляющие входы управляемогоделителя 10, выполненного, например,на логических элементах в виде сдвигающего блока, управляемого кодом.Далее разность, уменьшенная в К раз,прибавляется (вычитается, в случаепоступления разности в дополнительномкоде) сумматором 12 к результату предыдущего преобразования, код которогоимеется на входах второго слагаемогосумматора 12, С приходом заднего фрон 45та преобразуемого импульса формирователем 7 импульсов вырабатывается импульс, который записывает результатпреобразования с выходов сумматора 12в выходной регистр 13 и код полученного50результата, преобразуясь преобразователем 5 в дополнительный код, записывается в счетчик-регистр 8 тем же)импульсом, задержанным элементом 9задержки. Следуюший цикл преобразования происходит аналогично.55При увеличении скорости измененияпреобразуемой величины увеличиваетсяразность между последующим измерениеми предыдущим преобразованием и К стре924855 6формула изобретенияПреобразователь аналоговых величинв код, содержашии источники преобразуемых величин и генератор образцовых частот, выходы которых соединены с входами блока управления, первый и второй выходы которого соединены с входами ключа, а третий - с входом формирователя импульсов, выход которого подключен к управляющему входу выходного регистра и через элемент задержки - к управляющему входу счетчика-регистра, выход ключа соединен со счетным входом счетчика-регистра, о тл и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования величин, изменяющихся во времени с различной скоростью, в него введены преобразователь в дополнительный код, управляемый делитель, преобразователь кода и сумматор, первые входы которого соединены с выходами управляемого делителя, вторые входы с выходами выходного регистра и через преобразователь в дополнительный код - с входами счетмится к единице, а при уменьшении этой скорости - разность уменьшается и К стремится к своему максимальному значению, следствием чего имеет место уменьшение динамической составляющей погрешности преобразования, которая в первом случае доминирует за счет пренебрежения случайной составляющей, а во втором случае значительно снижается влиянйе случайной составляющей на точ ность преобразования за счет пренебрежения динамической составляющей погрешности, которая в этом случае мала.Преобразование периода следования импульсов в код производится при переключении переключателя 3 в блоке управления 2, В этом случае на первый вход ключа 6 все время поступает разрешение на прохождение импульсов, что обеспечивает непрерывность преобразования, которое идет аналогично предыдущему случаю, Запись кода в выходной регистр 13 осуществляется задним фронтом преобразуемых импульсов. 25Преобразование частоты следования импульсов в код осуществляется при переключении переключателей 3 и 4 блока 2 управления. В этом случае с генератора 1 образцовых частот на формирователь 7 импульсов поступают импульсы, например, частотой Р = 1 Гц, а на второй вход ключа 6 поступают импульсы преобразуемой частоты т, В остальном работа преобразователя аналогична пре 35 дыдушим случаям. чика-регистра, выходы которого соединены с информационными входами и через.преобразователь кода с управляющими входами управляемого делителя, а выход сумматора соединен с входами выходного регис тра.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Б 764127, кл, Н 03 1( 13120 (прототип).