Аналого-цифровой преобразователь двойного интегрирования

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(311 М. Кд з Н 03 К 13/20 Госуцарственный комитет СССР по целам изобретений и открытийДата опубликования описания 28.02.83 72) из 71) Заявител Специальное конструкторское бю 4) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ ДВОЙНОГО ИНТЕГРИРОВАНИЯ яв та вт 0 б, Аналого-цифровой преобразовател двойного интегрирования предназначен для использования в цифровой электроизмерительной технике.Известен преобразователь, содержащий два ключа, первый и второй триггеры управления ключами, интегратор, блок сравнения, третий триггер, элемент совпадения на два входа, тактовый генератор и счетчик, В этом преобразователе в течение двух тактов интегрирования преобразуемого и эталонного напряжений Формируется цифровой код, который является линейной функцией входного напряжения 1).Недостатком этого преобразователяляется невозможность получения кода, пропорционального логарифму входного напряжения.Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей аналогоцифрового преобразователя двойного интегрирования.Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь двойного интегрирования; содержащий два ключа, первые входы которых соединены соответственно с шинами входного сигнала и эталонного напряжения, вторые входысоответственно с выходами первого и второго триггеров, а выходы - с входом интегратора, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с шиной опорного напряжения, первый выход - с первым входом третьего триггера, второй выход - с вторым входом третьего триггера и первым входам второго триггера, второй вход которого соединен с первым входом первого триггера, второй вход которого соединен с шиной "Запуск", введены трехвходовой элемент И, генератор переменной частоты, блок управления частотой, элемент задержки счета, вспомогательный счетчик, блок управления сче ом реверсивный счетчик, первый вход которого соединен с шиной "Запуск", второй вход"- с выходом трехвходового элемента И, третий вход - с первым входом блока управления частотой и шиной установки знака преобразования, а выход импульса переполнения - с первым входом элемен- .задержки счета, вторым входомсрого триггера и первым входомока управления счетом, второй входкоторого соединен с первыми входами . второго триггера, вспомогательного счетчика и вторым входом блока управ ления частотой, третий вход - с выходом генератора переменной частоты и первым входом трехвходового элемента И, четвертый вход - с вторым входом элемента задержки счета и шиной установки режима преобразователя, а выход - с вторым входом вспомогательного счетчика, первые выходы которого соединены с третьими входами блока управления частотой, а второй выход - с третьим входом элемента задержки счета, выход которого соединен с вторым вхо .дом трехвходового элемента И третий вход которого соединен с выходом третьего триггера, при этом выходы блока управления частотой соединены с входами генератора переменной частоты. На чертеже представлена схемааналого-циФрового преобразователядвойного интегрирования.Преобразователь содержит два ключа 1 и 2, два триггера 3 и 4 управления ключами, интегратор 5, блок бсравнения, третий триггер 7, реверсивный счетчик 8, трехвходовый элемент И 9, генератор 10 изменяемойчастоты, вспомогательный счетчик 11,блок 3 2 управления счетом, элемент13 задержки счета, блок 14 управления частотойКлючи 1 и 2, управляющие входыкоторых подключены к выходам триггеров 3 и 4., подключены к входу интегратора 5. Вход Б -триггера 3 подключен к входу "Запуск" преобразователя, входтриггера 3 и вход 5триггера 4 подключены к выходу пере- полнения счетчика 8, а входтриггера 4 подключен к инверсному выходу блока б сравнения. Выход интегратора 5 подключен к первому входу блока б сравнения, второй вход предназначен для подачи на него опорного напряжения. Прямой и инверсный выходы блока б сравнения подключены к выходам 3 и К третьего триггера 7, к выходу которого подключен первый вход элемента И 9., второй вход ее подключен к выходу генератора 10, а третий вход - к выходу элемента 13 задержки счета. Выход элемента И 9 подключен к счетному входу реверсивного счетчика, на управляющий вход которого подключен вход "+" преобразователя. К входам"управления генератора 10 подключены выходы блока 14 управления частотой, к входам которого подключены инверсный выход блока 6 сравнения, вход "+" преобразователя и выходы счетчика 11, Один из выходов счетчика 11 подключен к входу элемента 13 задержки счета, квторому входу которой подключен вход"Лин/лог" преобразователя, к третьему входу подключен выход переполне 5ния счетчика 8. К счетному входусчетчика 11 подключен выход блока12 управления счетом, к первому входу которого подключен инверсный выход блока 6 сравнения, к второму1 Овходу подключен выход переполнениясчетчика 8, к третьему - выход генератора 10 и к четвертому - вход"Лин/лог" преобразователя,При работе преобразователя влинейном режиме блок 12 управления- 15 счетом по сигналу на управляющемвходе "Лин/лог" преобразователяпереводится в такое состояние, прикотором импульсы с выхода генератора 10 изменяемой частоты не прохо 20 дят через него. Реверсивный счетчик8 устанавливается в режим суммирования, а вспомогательный счетчик 11во время первого и второго тактаинтегрирования остается установленным в нулевое состояние, поэтомучастота генератора 10 изменяемойчастоты остается неизменной.На выходе элемента 13 задержкисчета при этом все время поддерживается единичный разрешающий сигнал, а преобразователь работает врежиме линейного преобразованиявходного напряжения в цифровойкод.35 Сигналом по входу "Запуск" реверсивный счетчик 8 устанавливается в нулевое состояние, а триггер3 - в единичное состояние. Сигналс выхода триггера 3 .открывает ключ,40 через который подается на входинтегратора 5 преобразуемое напряжение.Когда напряжение на выходе интегратора 5 превышает опорное напряжение О блок 6 сравнения устанавливает триггер 7 в единичное состояние. Сигнал с единичного выходатриггера 7 открывает трехвходовыйэлемент И 9. Импульсы с выхода тактового генератора 10 начинают посту=пать на счетный вход реверсивногосчетчика 8 ( работает в режиме суммирования . После переполнения счетчи"ка 8 импульсом с выхода переполнения В триггер 3 устанавливается внулевое состояние, а триггер 4 вединичное. Ключ 1 закрывается,а ключ 2 открывается сигналом свыхода триггера 4,и напряжение О по.дается на вход интегратора 5По 60 лярность напряжения Ц противопоЭложна полярности преобразуемого напряжения и емкость интегратора 5начинает разряжаться, одновременнопродолжается поступление импульсов65 на вход счетчика 8.После уменьшения выходного напряжения интегратора до значенияменьшего, чем опорное, блок 6 сравнения переходит в исходное состояние. При этом триггер 7 устанавливается в нулевое состояние, трехвходовой элемент И 9 запирается и прекращается подача импульсов навход счетчика 8. После этого с выходов счетчика считывается результат преобразования и цикл работы впреобразователе заканчивается.Установка логарифмического режимаработы обеспечивается подачей соответствующего сигнала по управляющему входу преобразователя "Лин/лог". При этом в течение первоготакта интегрирования преобразователь работает так же, как и в линейном режиме. Блок 12 управлениясчетом остается закрытым ( не пропус.кает импульсы на вход вспомогательного счетчика),и с выхода элемента13 задержки счета подается единичный ( разрешающий) сигнал на входтреХвходового элемента И 9. Послепрохождения импульса переполненияс выхода счетчика 8 ключи 1 и 2,триггеры 3 и 4, интегратор 5, блок6 сравнения и триггер 7 работаюттак же, как и в линейном режиме,но при этом открывается блок 12управления счетом, поступают импульсы на вход вспомогательногосчетчика и устанавливается нулевойзапрещающий) сигнал на выходеэлемента 13 задержки счета,Емкость вспомогательного счетчика 11 выбрана такой, чтобы времяполного заполнения его импульсамитактового генератора (при сохранениитой же частоты,что и в течение первого такта интегрирования ) было равно времени разряда емкости интегратора 5 на величину напряжения, приня.тое за основание логарифмирования.До окончания заполнения вспомогательного счетчика на выходе элемента 13 задержки счета поддерживается сигнал, запрещающий прохожде-.ние импульсов генератора 10 черезтрехвходовой элемент И 9 на входсчетчика 8. Частота следования импульсов генератора 10 при этом остается неизменнойПосле прохождения импульсовс выхода переполнения вспомогательного счетчика на выходе элемента1 3 задержки счета устанавливаетсясигнал, разрешающий прохождение импульсов генератора 10 через трехвходовой элемент И 9, Одновременносигналами с выходов вспомогательного счетчика 11 через блок 14 управления частотой начинает изменятьсяпериод следования импульсов генератора 10 изменяемой частоты в соответствии с показательной функцией.20 5 формирования положительного значениялогарифма и от максимального значения до нуля для режима формирования отрицательного значения логарифма соответственно изменению входного напряжения от величины выбранного основания логарифмирования до максимального значения.Таким образом, подачей соответст.вующих сигналов по входам управления режимом работы преобразователя обеспечивается перевод его из линейного режима преобразования в логарифмический и обратно,Применение в аналого-цифровомпреобразователе двойного интегри 40 45 50 формула изобретения Аналого-цифровой преобразователь двойного интегрирования, содержащий два ключа, первые входы которых соединены соответственно с шинами входного сигнала и эталонного напряжения, вторые входы - соответственно с выходами первого и второго триггеров, а выходы - с входом интегратора, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с шиной опор ного напряжения, первый выход - с 55 60 65 51015 При этом, если сигналом на выходе "+" преобразователя задан режим формирования положительного значения логарифма, длительность периода тактовых импульсов увеличивается (по отношению к значению,установленному в первом такте интегрирования), а счетчик устанавливается (,по входу Ро) в режим суммирования. В случае установки по входу "+" режима формирования отрицательного значения логарифма после переполнения счетчика 8 с помощью вхо-. дов установки кода в него записывается число, соответствующее максимальному (для выбранного диапазона логарифмирования) значению логарифма, длительность периода тактового генератора 10 увеличивается так же, как и при формировании положительного значения логарифма. При этом счетчик 8 устанавливается (по входу Р ) в режим вычитания. Цифровой эквивалент изменяется от нуля до максимального значения для режима рования трехвходового элемента И,генератора изменяемой частоты, реверсивного и вспомогательного счетчика, блока управления, элементазадержки счета, блока управления частотой позволило расширить его функциональные возможности, т.е. обеспечить линейный и логарифмический режимы преобразования при сохранении, таких достоинств его,как надежность и точностьЗаказ 1444 /74 Тираж 934 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб.,д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 первым входом третьего триггера, второй выход - с вторым входом третьеготриггера и первым входом второготриггера, второй вход которого соединен. с первым входом первого триггера, второй вход которого соединенс шиной "Запуск", о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что,с целью расширения функциональных возможностей,.внего введены трехвходовой элемент И,генератор переменной частоты, блокуправления частотой, элемент задержки счета, вспомогательный счетчик,блок управления счетом, реверсивный счетчик, первый вход которогосоединен с шиной "Запуск", второйвход - с выходом трехвходового элемента И, третий вход - с первым вхо.дом блока управления частотой и шиной установки знака преобразования,а выход переполнения - с первымвходом элемента задержки счета, вторыМ входом второго триггера и первым входом блока управления счетом,второй вход которого соединен с первыми входами второго триггера, вспомогательного счетчика и вторым входом блока управления частотой, третий вход - с выходом генератора переменной частоты и первым входомтрехвходового элемента И, четвертывход - с вторым входом элемента задержки счета и шиной установки режима, а выход - с вторым входомвспомогательного счетчика, первыевыходы которого соединены с третьими входами блока у. давления час тотой, а второй выход - с третьимвходом элемента задержки счета, выход которого соединен с вторым вхо.дом трехвходового элемента И, третийвход которого соединен с выходом 15 третьего триггера, при этом выходыблока управления частотой соединены с входами генератора переменнойчастоты. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Гитис Э.И. Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств. М., "Энергия", 1970, с. 325, рис. 7-бб (прототип ).