Цифровой измеритель аналоговой величины

(51) БР Т И ТЕЛЬСТ У с максимальования 4 МГц. - СерПриборы и вычислиВ 46, с.9-17. ьство СССР19/25, 1986. РИТЕЛЬ АНАЛОГО тносится к цифро технике. С целью измерения и упизмеритель ввеосущес2 ил. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВ(71) Азербайджанский институт нефтии химии им.М.Азизбекова(54) ЦИФРОВОИ ИЗМЕВОЙ ВЕЛИЧИНЫ(57) Изобретение овой измерительнойповышения точностирощения в цифровои 2дГйы усилитель-ограничитель 8, линия 9 задержки, блок 1 О совпадения знаков, буферный регистр 7, Блоком 1 выборки-хранения иэ измеряемого сигнала производятся выборки, которые интегрируются интегратором 4, преобразуются аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 5 в код, который поступает на запись в регистр 7 и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 6, с выхода которого сигнал поступает на вычитатель 2, Сигнал с вычислителя 3 обрабатывается усилителем 8 и поступает на входы блока 10, задерживаясь линией 9 на один такт. При совпадении знаков сигналов на входах блока 1 О вырабаты- . вается сигнал записи результата из мерения в регистр 7. Многократное повторение тактов работы позволяет ь цифровую фильтрациюИзобретение относится к цифровой измерительной технике и предназначено для повьшения точности цифровых измерителей аналоговых величин.Целью изобретения является повышение точности измерения и упрощение цифрового измерителя аналоговой величины.На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого измерителя; на фиг. 2 - схема блока совпадения знаков.Цифровой измеритель аналоговой величины содержит блок 1 выборки- хранения, выход которого соединен с неинвертирующими входами вычитателей 2 и 3. Выход вычитателя 2 через интегратор 4 соединен с инвертирующим входом вычитателя 3 и входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 5, выход которого соединен с входами цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 6 и буферного регистра 7. Выход ЦАП 6 соединен с инвертирующим 25 входом вычитателя 2. Выход вычитателя 3 через усилитель-ограничитель8 соединен с входом линии 9 задержки и первым входом блока 10 совпадения знаков, второй вход которого со единен с выходом линии 9 задержки, Управляющий выход АЦП 5 соединен с входом сброса буферного регистра 7, вход считывания которого соединен с выходом блока 10 совпадения знаков, управляющий вход которого соединен с управляющими входами АЦП 5, ЦАП 6 и блока 1 выборки-хранения, входом записи буферного регистра 7 и шиной 11 тактового сигнала. Вход блока 1 вы борки-хранения соединен с входом12. Выход буферного регистра 7 соединен с выходом 13. Блок 10 совпадения знаков (фиг.2) содержит элемент И 14, первый вход которого соединен с управляющим входом 15 и первыми входами блоков 16 и 17 сдвига уровня. Выходы последних соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ-НЕ 18, выход которого50 соединен с первым входом элемента ИЛИ 19. Выход элемента ИЛИ 19 соединен с управляющим выходом 20, второй вход - с выходом элемента И 14, первый вход которого соединен с вто- рым входом блока 16 сдвига уровня и первым входом 21 блока 10, второй вход 22 которого соединен с вторыми входами блока 17 сдвига уровня и элемента И 14.Цифровой измеритель аналоговой величины работает следующим образом.В первый такт работы (все блоки находятся в исходном - нулевом - состоянии) блок 1 выборки-хранения из измеряемой величины Х делает выборку Хдлительности 3, а ЦАП 6х формирует аналоговый сигнал Х, = У эквивалентный погрешности Я нуляо АЦП 5. Сигнал Х вычитается из выборки Х 1, и разностный сигнал Е= = Х 1 - Х, = Х 1 - Я интегрируется интегратором 4 в течение времени ФВ результате на выходе интегратора 4 в первый такт имеется сигналло(1)где ь - постоянная времени интеграЛтора 4.Полагаем, что коэффициент пропорциональности С /С = 1 и амплитуда выходных импульсов блока 1 выборки- хранения за время с не изменяетсял.ов силу ь То, где То - интеРвал дискретизации величины Х,На выходе АЦП 5 получается первый скорректированный результатУ, = 1, + , = Х + 6 Я, (2) где Д Р,= Я, - Е - конечная разностьпервого порядка погрешностиАЦП 5 в первом такте преобразования,Р - реализация погрешности АЦП5 в первом такте преобразования.кКод У, записывается во входной регистр ЦАП 6.Параллельно с сигналом Еформируется также сигнал Е = Х- 11= Я, который с выхода вычитателя 3 сигналов через усилитель-ограничитель 8 поступает одноврем"чно на входы линии 9 задержки и блока 10 совпадения знаков. Однако, поскольку этот сигнал задерживается линией 9 задержки на время То, равное интервалу дискретизации во времени, в первом такте блок 10 совпадения знаков не реагирует на данный сигнал.Во втором такте измерения блок 1 выборки-хранения из измеряемой вели-,38650 5 16 чины Х делает выборку Хг, ЦАП 6 форг х мирует аналоговый сигнал Хг = г эквивалентный выходному коду У, АЦПх .5 в предыдущем такте, код У с выхода АПП 5 записывается в буферный регистр 7 сигналом "Запись".На выходе интегратора 4 согласно выражению (1) формируется сигнал 1=Хг-Г +1 =Х - Е а навыходе вычитателя 3 - сигнал 2г = Хг гСигнал 2 , проходя через усилитель-ограничитель 8, в блоке 10 совпадения знаков сравнивается по знаку с выходным сигналом 2 =линии 9 задержки. При этом, если сиг(налы 2, и 2 имеют одинаковую полярность, на выходе блока 10 совпадения знаков формируется управляющий сигнал "Считывание" и содержимое Убуферного регистра 7 как "годный" результат предыдущего измерения передается на выход 13 устройства.Выходной сигнал 1 г интегратора 4 подвергается аналого-циФровому преобразованию, и на выходе АЦП 5 формируется кодТг = 1 г +г = Хг +Ь (3) где Яг - реализация погрешностиАЦП 5 во втором тактепреобразования;1 г2Еконечная ряз 1 О 15 20 30 35 40 теля соединен с выходом интегратора,второй вычитатель, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения и упрощения устройства, в него дополнительновведены усилитель-ограничитель, линиязадержки, блок совпадения знаков ибуферный регистр, выход которого является выходом устройства, а входсоединен с выходом аналого-цифровогопреобразователя, управляющий выходкоторого соединен с входом сброса буферного регистра, вход записи которого соединен с управляющим входом 55блока совпадения знаков и шиной тактовых сигналов, выход блока выборкихранения соединен с неинвертирующимвходом второго вычитателя, инвертируюность первого порядка погрешности АПП 5 во втором такте преобразования.Сигналом "Готов, соответствующим концу преобразования в АЦП 5, формируется управляющий сигнал "Сброс", и показание буферного регистра 7 сбрах сывается на нуль, а также код Уг записывается во входном регистре ЧП 6.Далее по мере поступления импульсов от шины 11 тактовых импульсов с частотой Е = 1/Т описанный выше процесс повторяется периодически.Блок 10 совпадения знаков работает следующим образом.Если выходные сигналы усилителя- ограничителя 8 и линии 9 задержки имеют одновременно положительную полярность, то на выходе элемента И 14 получается сигнал "1", который через элемент ИЛИ 19 вырабатывает сигнал "Считывание". В случае, когда входные сигналы одновременно имеют отрицательную полярность, сигнал навыходе элемента И 14 отсутствует, ана выходе элемента ИЛИ-НЕ 18 присутствует сигнал, которьп,проходя черезэлемент ИЛИ 19, формируется в сигнал "Считывание". В других сочетаниях полярностей сигналов от блоков8 и 9 сигнал "Считывание" отсутствует, Для обеспечения совместимостивходов элемента ИЛИ 19 входньк сигналы элемента ИЛИ-НЕ 18 с помощьюблоков 16 и 17 сдвига уровней переводятся в область положительной логики. Поэтому при отрицательныхполярностях выходных сигналов блоков 8 и 9 сдвинутые в положительнуюполярность выходные сигналы блоков16 и 17 будут иметь уровни, близкиек нулевому уровню, и поэтому на выходе элемента ИЛИ-НЕ 18 только в этомслучае будет иметь место единичныйсигнал. формула изобретения Цифровой измеритель аналоговой величины, содержащий блок выборки-хранения, вход которого является входом устройства, а выход соединен с неинвертирующим входом первого вычитателя, инвертирующий вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, вход которого соединен с выходом аналогоцифрового преобразователя, управляющий вход которого соединен с управляющими входами блока выборки- хранения, цифроаналогового преобра- зователя и шиной тактовых сигналов, вход аналого-цифрового преобразова1638650 Составитель В.Смирноведактор А,Лежнина Техред С.Мигунова Корректор М.Демчик аказ 925 Тираж 420 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина, 10 щий вход которого соединен с выходом интегратора, выход второго вычитателя соединен с входом усилителя-ограничителя, выход которого соединен с входом линии задержки и первым входом блока совпадения знаков, второй вход которого соединен с выходом линии задержки, управляющий выход блока совпадения знаков соединен с входом считывания буферного регистра.