Двухполярный аналого-цифровой преобразователь с автоматическим масштабированием входного сигнала

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеслублин(51) М. Кп.з с присоединением заявки МоН 03 К 13/17 Государственный комитет СССР оо делам изобретений и открытийУстройство относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть применено в цифровых измерительных приборах, устройствах автоматики и вычислительной техники.Известен аналого-циФровой преобразователь 1,АЦП ) споразрядным кодированием, содержащий блок сравнения, блок управления, цифро-аналоговый преобразователь 111,Недостатком известного АЦП является низкая точность представления сигнала в, цифровом коде при преобразовании входных сигналов с большим динамическим диапазоном, превосходящим динамический диапазон цифроаналргового преобразователя.Наиболее близким к предлагаемому является аналого-цифровой преобразователь, содержащий аналоговый запоминающий блокподключенный выходом к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом цифро-аналогового преобразователя, блок управления, блок коррекции, ключи, два элемента ИЛИ, блок установки кода, нуля, подключенный выходом к входам блока управления, блок регулирующих резисторов,два элемента НЕ, пять элементов И,генератор тактовых импульсов, аналоговый мультиплексор, реверсивныйсчетчик, триггер коррекции, соединенный выходом с входами первых элементов НЕ, И, а также реверсивногосчетчика Г 2Недостатком известного АЦП является невозможность работы в большом динамическом диапазоне входящих сигналов, ограничиваемых динамическим диапазоном цифро-аналоговогопреобразователя.5Цель изобретения - расширение ди-,намического диапазона входных сигналов при сохранении точности преобразования.Поставленная цель достигается. тем, что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий аналоговыйзапоминающий блок, первый вход которого соединен с первым выходом блокауправления, первая группа управляющих выходов которого соединена сцифровыми входами цифро-аналоговогопреобразователя, первый выход которого соединен с первым входом блокасравнения, выход которого соединенс первым входом блока управления,ключ и элемент ИЛИ, дополнительновведены дискретный делитель, первыйи второй пороговые элементы и счетчик масштаба, при этом второй входаналогового запоминающего блокасоединен с входной шиной, а выходподключен к входу дискретного делителя, группа управляющих входовкоторого соединена с второй группойуправляющих выходов блока управления, второй выход которого соединенс первым входом ключа, выход которого соединен с вторым входом блокасравнения, а второй вход - с выходом дискретного делителя и первымивходами первого и второго пороговыхэлементов, вторые .входы которых соединены соответственно с вторым и третьим выходами цифро-аналогового преобразователя, причем выходы первогои второго пороговых элементов соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу блока управления, третий выход которогосоединен с входом счетчика масштаба, группа выходов которого объединена с группой информационных выходовблока управления и подключена к выходной шинеНа чертеже приведена структурнаяэлектрическая схема устройства.Устройство содержит аналоговыйзапоминающий блок 1, дискретный делитель 2, ключ 3, блок 4 сравнения,цифро-аналоговый преобразователь 5,блок 6 управления, первый пороговыйэлемент 7, элемент ИЛИ 8, счетчик9 масштаба, второй пороговый элемент 10,Аналого-цифровой преобразовательработает следующим образом.Цикл аналого-цифрового преобразователя начинается с приходом тактового импульса от блока 6 управленияна аналоговый запоминающий блок 1,при этом последний устанавливается в режим запоминания мгновенногозначения выходного сигнала. Процессзапоминания длится на протяжениипервого такта,остальное время блок1 находится в режиме хранения.Выборка аналогового сигнала подается через дискретный делитель 2на первые входы первого и второгопороговых элементов 7 и 10, на вторыв входы которых подаются соответст енно положительное и отрицательно опорные напряжения с цифро-анал ового преобразователя 5. Коэффи циент передачи дискретного делителя в начале каждого цикла преобразования устанавливается с блока 6управления равным единице.Если входной сигнал пороговых7 и 10 по абсолютной величине меньше одного из опорных напряжений,,подаваемых с цифро.-аналогового преобразователя 5, коэффициент передачи дискретного делителя 2 сохраняется равным единице. При превыше- нии по абсолютной величине входным сигналом пороговых значений опорных напряжений элементов 7 и 10, один из них дает команду через элемент ИЛИ 8 на блок 6 управления на уменьшение коэффициента передачи дискретного делителя 2 в два раза. Коэффициент передачи дискретного делите 10 ля 2 уменьшается ступенчато в 2 И раз,где и - масштабирующий коэффициент,по сигналу с блока 6 управления дотех пор, пока входной сигнал порого.- вых элементов 7 и 10 по абсолютной15 величине не станет меньше одного изопорных напряжений.При каждом уменьшении коэффициента передачи дискретного делителя2 от блока 6 управления поступаетсигнал на счетчик 9 масштаба, навыходе которого получают масштаб преобразуемого сигнала,После окончания масштабированиявходного сигнала по сигналу с блока 6 управления, ключ 3 замыкаетсяи сигнал с дискретного делителя 2подается на вход блока 4 сравнения.С этого момента сигнал преобразуетсяпо алгоритму поразрядного уравновешивания в цифровой код. На выходеустройства группа информационныхвыходов блока 6 управления объединяется с группой выходов счетчика9 масштаба. Таким образом, на выходе преобразователя имеется пред 35 ставление входного сигнала в цифровом позиционном коде с учетом масштаба.ФПо сравнению с известным устройством предлагаемый аналого-цифро 40 вой преобразователь позволяет увеличить динамический диапазон входных сигналов при сохранении точности представления сигнала в цифровом коде за счет того, что входной45 сигнал перед преобразованием сравнивается с динамическим диапазономцифро-аналогового преобразователяи при превышении его автоматическиуменьшается с учетоь 4 масштаба в Сыходном цифровом коде.Применение АЦП, обладающего рас-,ширенным динамическим диапазономвходных сигналов, целесообразно приформировании массивов данных длярасчета на ЭВМ характеристик нестационарных случайных процессов, отличающихся большой, неопределенностьюдинамического диапазона, так как онпозволит повысить точность представления сигналов, избежать ошибок60 при вычислениях и, таким образом,привести к экономии средств.Использование изобретения целесообразно при построении аналогоцифровых преобразователей, позволяющих работать с сигналами с большим5 947960 формула изобретения Составитель В. ВойтовРедактор А. Огар Техред Л. Пекарь Корректор А к аказ иракрствеобре1 Ж 566 7 Т ВНИИПИ Госудапо делам из 13035, Москва Подлиснного комитета СССРений и открытий5,. Раушская наб., д. е/5 Патент , г. Ужгород, ул. Проектная илиал ПП динамическим диапазоном, например, при построении автоматического устройства ввода аналоговых сигналов в ЭВМ.5 Аналого-цифровой преобразователь, содержащий аналоговый запоминающий блок, первый вход которого соединен 10 с первым выходом блока управления, первая группа управляющих выходов которого соединена с цифровыми входами цифро-аналогового поеобразователя, первый выход которого соединен с первым входом блока сравнения, выход которого соединен с первым входом блока управления, ключ и эле.мент ИЛИ, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона входных сигналов нри сохранении точности преобразования, в него дополнительно введены дискретный делитель, первый и,второй пороговые элементы и счетчик масштаба, при этом второй вход аналогового запоминающего блока соединен с входной шиной, а выход подключен к входу дискретного делителя, группа управляющих входов которого соединенас второй группой управляющих выходовблока управления, второй выход которого соединен с первым входом ключа,выход косрого соединен с вторымвходом блока сравнения, а второйвход - с выходом дискретного делителя и первыми входами первого и второго пороговых элементов, вторые входы которых соединены соответственнос вторым и третьим выходами цифроаналогового преобразователя, причемвыходы первого и второго пороговыхэлементов соединены соответственнос первым и вторым входами элементаИЛИ; выход которого подключен к второму входу блока управления, третийвыход которого соединен с входомсчетчика масштаба, группа выходовкоторого объединена с группой инфор"мационных выходов блока управленияи подключена к выходной шине,1 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Соучек Б. Мини-ЭВМ в системах обработки информации, М., 1976,с.385. 2. Авторское свидетельство СССР Р 805490, кл. Н 03 К 13/17, 1979