Многоканальное устройство ввода аналоговых данных

Изобретение относится к информационно-измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в системах сбора и обработки данных, в системах управления промьппленными объектами и в аналого-цифровых вычислительных системах.Цель изобретения - повьппение,помехозащищенности устройства за счет подавления поперечных помех высокочас-. тотной части спектра входных сигналов.На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 - схема работы цепочки повторителей; на фиг. 3 - схема вто рого повторителя; на фиг, 4 - временные диаграммы устройства.Иногоканальное устройство ввода аналоговых данных содержит мультиплек,сор 1, аналого-цифровой преобразова тель 2, буферный регистр 3, первый повторитель 4 напряжения, ключ 5, резистивный делитель 6 напряжения, второй повторитель 7 напряжения первый 8 и второй 9 накапливающие элементы в 25 виде конденсаторов, третий повторитель 10 напряжения, триггер 11, первый элемент 12 задержки элемент И 13, одновибратор 14 и второй элемент 15задержки. 30Устройство работает следующим образом.Входные аналоговые сигналы, поступающие на входы мультиплексора коммутируются по каналу, определяемо му кодом на адресной шине мультиплексора 1 в момент прихода синхроимпульса. Этим же синхроимпульсом взводится триггер 11. Так как разница амплитудсигналов, соседних по времени комму тации каналов мультиплексора 1, может достигать максимального амплитудного . значения, то в общем случае на выходемультиплексора 1 наблюдается скачок напряжения. Взведение в момент коммутации триггера 11 приводит к замыканию ключа 5. Следовательно, в момент переключения последовательно с мультиплексором 1 оказывается включенной цепочка из повторителя 4 напряжения, КС-цепи, состоящей из нлеча резистивного делителя б и конденсатора 8, повторителя 7 напряжения и повторителя 10 напряжения. Причем часть указанной последовательной це 55 почки, состоящая из КС-цепи и повторителя 7, оказывается охваченной конденсатором 9. Схема, поясняющая работу цепочки повторйтелей напряжения,приведена на фиг. 2, а на фиг. 3 приведена в качестве примера схема повторителя 7 с ограничением тока вы хода, имеющего сигнальный выход ПерегрузкаПолагая, что доминирующим полюсом передаточной функции цепочки из повторителей 4,и 10 является согласно фиг. 2 КС-цепочка из ключа резистивного целителя б и конденсатора 8, можно подобрать такое соотношение.выходного тока повторителя 4 напряжения и повторителя 7 напряжения, чтобы скачок напряжения, передаваемый через конденсатор 9 на вход повторителя 10 напряжения, вводил выход повторителя 7 напряжения в режим ограничения тока. При этом на выходе "Перегрузка" повторителя 7 напряжения формируется сигнал, который блокирует на время своего существования прохождение сигнала с выхода триггера 11 через элемент И 13. Первый элемент 12 задержки необходим для подавления эффекта задержки появления сигнала "Перегрузка" после взведения триггера 11.При достаточно большой емкости конденсатора 9 и малом токе выхода повторителя 7 напряжение конденсатора 9 протекает достаточно медленно, чтобы сохранить достаточно плоскую вершину продифференцированного им-.пульса за время установления сигнала на выходе КС-цепочки и повторителя 7. В момент выравнивания напряжения во внутренней структуре повторителя 7 напряжения и на его выходе сбрасывается сигнал на выходе "Перегрузка", В результате формируется с выхода элемента И 13 управляющий сигнал для одновибратора 14, с выхода которого формируется сигнал сброса триггера 11 и через элемент 15 задержки сигнал запуска аналого-цифрового преобразователя 2. Сброс. триггера 11 приводит к размыканию ключа 5, Величина задержки элемента 16 выбирается такой, чтобы окончательно завершился процесс установления сигнала на вы- ходе аналого-цифрового преобразователя 2 с учетом переключения ключа 5 и заданной точности, Важно отметить, что величина задержки элемента,15 не зависит от величины скачка напряжения на выходе мультиплексора 1, а является величиной постоянной для всех ситуаций переходов. После замыкания20502 6 Формула изобретения 5 15 ключа 5 совокупность элементов - резистивного делителя 6, конденсатора 8, конденсатора 9 и повторителя 7 напряжения - образует НЧ-фильтр второго порядка. По сигналу "Запуск. АЦП" с выхода элемента 15 задержки начинается процесс преобразования в аналого-цифровом преобразователе 2, В момент завершения преобразования полученные данные в цифровой форме переписываются в буферный регистр 3, где они хранятся до занесения новых данных. Одновременно усиливается сигнал "Конец преобразования" на одноименном выходе устройства.Таким образом, установка в многоканальном устройстве ввода аналоговых данных группового НЧ-фильтра с реконфигурацией структуры, зависимой от момента операции опроса каналов и от состояния входных сигналов, позволяет при сохранении быстродействия системы получить уровень помехозащиценности входа ввысокочастотной части спектра нехуже 40 дБ,Для системы промьппленного применения класса точности 0,5 время устаноьления составит менее 5.мкс,что находится примерно на одном уро"вне с многоканальными системами безгруппового НЧ-фильтра,Кроме того, в устройстве благодаря использованию механизма вращениявыхода повторителя 7 напряжения имеется возможность применить переменныйвременной шаг опроса каналов. Есливходные сигналы соседних по очередности опроса каналов мало разнятьсяодин от другого, то схема автоматически меняет величину выдержки времени между синхроимпульсом начала опроса и импульсом запуска АЦП, так какна установление сигнала на входе АЦПтребуется меньше времени. Этот эффект, усредняясь, еще более приближает устройство по быстродействиюк устройствам без НЧ-фильтра на входе АЦП.Следует отметить, что размыкание ключа 5 не приводит к каким-либо длительным переходным процессам в схеме, так как в момент замыкания потенциалы на входе и выходе повторителя 7 напряжения, как и на обеих обкладках конденсатора 9 практически равны. 5 10 5 20 25 30 35 40 45 50 55 Многоканальное устройство ввода аналоговых данных, содержащее мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь, буферный регистр, информационные входы мультиплексора являются информационными входами устройства, информационные выходы аналогоцифрового преобразователя соединены с информационными входами буферного регистра, выходы которого являются информационными выходами устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности устройства, в него введены первый, второи и третий повторители напряжения, резистивный делитель напряжения, первый и второй накапливающие элементы на первом и втором конденсаторах, ключ, триггер, первый и второй элементы задержки, элемент И и одновибратор, выход мультиплексора соединен с входом первого повторителя напряжения, выход которого соединен с первыми входами ключа и резистивного делителя напряжения, второй вход которого соедииен с входом второго повторителя напряжения и с первой обкладкой первого конденсатора, вторая обкладка которого подключена к шине нулевого потенциала, выход резистивного делителя напряжения соединен с вторым входом ключа и с первой обкладкой второго конденсатора, вторая обкладка которого соединена с первым выходом второго повторителя напряжения и с входом третьего повторителя напряжения, выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, адресные входы мультиплексора являются адресными входами устройства, синхровход мультиплексора соединен с установочным входом триггера и является синхровходом устройства, прямой выход триггера соединен с управляющим входом ключа и с входом первого элемента задержки, выход которого соединен с прямым входом элемента И, инверсный вход которого соединен с вторым выходом второго повторителя напряжения, выход. элемента И соединен.с входом одновибратора, выход которого соединен с входом сброса триггера и с входом второго элемента задержки, выход которого соединен с входом запуска аналого-циФрового преобразова1520502 Составитель С. Кулишо Техред А.Кравчук Корректор И. Муска Редакт 6758/49 Тираж 668 Подписное Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 За агарина, 10 скнй комбинат "Патент", г. Ужгород,роизводственно-издат теля, выход конца кодирования которого соединен с синхровходом буферного регистра и является выходомконца кодирования устройства.