Способ преобразования аналогового сигнала в л-разрядный цифровой код

О П И С А Й И Е 23235ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сооз Советских Социалистических Республиквисимое от авт, св ельствал, 42 птк, 5/О И 1.1967 1 Ле 1175624/26 Заявлено 2 с присоединением заяв тПК С 061 оритетбликовано 15,Х 1,1 Номитет по делам аобретений и открыти при Совете Министров СССРУДК 681.332.05(088.8) 8, БюллетеньДата опубликования описания 3.11.19 Авторыизобретения А ителев, Л, М. Лукьянов, И. А, Жигунов и А, Е. Хуторе Заявител ЕОБРАЗОЬАНИЯ АНАЛОГОВОГО СИГНАЛАи-РАЗРЯДНЪЙ ЦИФРОВОЙ КОД ПОСОБ 2 В сис"гемах, использующих средства дискретной технику, например цифровые регистрирующие приборы и цифровые управляющие машины, аналоговая информация должна быть представлена в цифровой форме. Устройства, преобразуощие аналоговые сигналы в цифровую форму, преобразователи типа аналог-код в таких системах часто имеют иа входах мцогсканальеье ко.,хуатсры аналогов х сигналов,При переклочении каналов во входном коммутаторе иа входе преобразователя возникает переходной процесс из-за наличия реактивностей в линиях сзязи от источника аналогового сигнала до коммутатора, а также из-за паразитной и монтажной емкостей на входе преобразователя. Характер этого переходного процесса в большинстве случаев монотонный, прибликающийся к экспоненциальному.Обычно быстродейс 1 вустце преобразователи типа аналог-код выполняются на основе способа поразрядного кодирования.Однако в многоканальном преобразователе, использующем способ поразрядного кодирования, преобразование мокино начинать лишь после того, как закончится переходный процесс на входе преобразователя. В противном случае погрешность преобразования может значительно превышать допустимую величину. Переходный процесс при этом считается законченным, когда разность между сигналомна входе преобразователя и его установившемся значением становится и остается в дальнейшем меньше половины значения допустимой5 абсолютной погрешности преобразования.Таким образом, при использовании преобразователей, выполненных по способу поразрядного кодирования, время, необходимое дляполучения результирующего кода, склады 10 вается из времени переходного процесса навходе преобразователя при песеключеиии капалов во входцсм коммутаторе и времени кодирования.Для того, чтобы получать результирующий15 код сразу же после окончания переходногопроцесса от переключения каналов во входномкоммутаторе, можно выполнять преобразование по способу считывания через фиксированный интервал времени после начала переклю 20 чения каналов в коммутаторе или по способу,основанному на последовательном совмещении поразрядного кодирования со способомслежения, причем процесс слежения необходимо также заканчивать через фиксированный25 момент времени после начала переключенияканалов во входном коммутаторе,Первый из указанных способов требует много оборудования и экономически себя не оправдывает и второй - для исключения слу 30 чайных сбоев, возникающих в процессе пораз 23235рядного кодирования, тоже требует дополни. тельного сборудованпя,По предложенному способу преобразования можно получить результирующий код в момент окончания переходного процесса на входе преобразователя, а такгке автоматически устранить возможные случайные сбои процесса поразрядного кодирования. В этом способе преобразования аналогового сигнала в цифровой и разрядный код компенсирующий сигнал обратной связи, который вырабатывается с помощью преобразователя код-аналог, сначала формируот по способу поразрядного кодирования для К старших разрядов резулыирующего кода, Затем в зависимости от знака и величины разности между входным сигналом и компенсирующим сигналом, получившимся в последнем такте поразрядного кодирования, компенсирующий сигнал уменьшают на одну пли есколько одинаковых ступеней, имеющих вес, эквивалентный единице (гг - к - 1)-го разряда, После этого компенсирующий сигнал увеличивают одинаковыми ступенлмп, имеющими вес, эквпваленгный единице г-го (младшего) разряда результирующего кода. Процесс преобразования заканчивается, когда компенсирукщий сигнал станет равным входному. Такой комбинированный способ преобразования целесообразно использовать, например, в преобразователях устройств связи с объектом управляющих вычислительных машин, для которых характерно наличие многоканальных коммутаторов аналоговых сппалов.В качестве примера рассмотрим работу преобразователя, вьшолненого на основе предлагаемого способа. На фиг. 1 приведена структурная схема преобразователя. Она содержит входной преобразуемый сигнал , сравнивающее устройство 2, преобразователь код-аналог 3, компенсирующий сигнал 4 обратной связи, выходной сигнал 5 сравнивающего устройства, сигнал 6 начала преобразования, устройство 7, управляющее процессом поразрядного кодирования, регистр-реверсивный счетчик Я емкости к разрядов, устройство 9, управляющее процессом уменьшения компенсрующего сигнала обратной связи; устройство 10 - (и - к - 1)-й разряд рег;стра; устройство 11, управляющее процессом увеличения компенсирующего сигнала обратной связи; счетчик 12 емкостью г - к - 1 разрядов; сигнал 13, разрешающий снятие кода результата преобразования.На фиг, 2 приведена временная диаграмма, поясняющая принцип обработки компенсирующего сигнала обратной связи, поступающего с выхода 4 преобразователя код-аналог 3,На диаграмме приняты следующие обозначения:14 - ось значений преобразуемой аналоговой величины, 15 - ось времени, 16 - переходный процесс на входе преобразователя, 17 - установившееся значение входного подключаемого сигнала, 18 - компенсирующий5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 сигнал обратной связи, 19 - момент начала преобразования по способу поразрядного кодирования, 20 - момент начала процесса уменьшения компенсирующего сигнала обратной связи, 21 - момент дополнительного уменьшения компенсирующего сигнала обратной связи на одну степень, 22 - момент начала процесса увеличения компенсирующего сигнала обратной связи, 23 - момент окончания преобразования; 24 - момент времени, равный т - постояннои времени переходного процесса на входе преобразователя; 25 - момент времени, равный 2 т; 26 - сигнал на входе сравнивающего устройства; 27 - сигнал окончания преобразования.Последовательность работы узлов этого преобразователя рассматривают параллельно с отработкой сигнала обратной связи по временной диаграмме фиг. 2.Аналоговый сигнал, подлежащий преобразованшо, подается на вход 1 сравнивающего устройства 2. Преобразование начинаетсл в момент 19, сдвинутый относительно момента переключения сигнала на входе преобразователя на величину 1 ь по сигналу 6, поступающему из центрального устройства управления на вход устройства 7, управляющего процессом поразрядного кодирования. Поразрядное кодирование выполняется для к старших разрядов результирующего кода за времл, равное 1 . Процесс управления поразрядным кодированием состоит в том, что устройство 7 после гашения регистра 8 вырабатывает сигналы для последовательной установки в 1 триггеров этого регистра, начиная со старшего. Возвращение триггеров в 0 производится в зависимости от значения выходного сигнала 5 устройства 2.В конце последнего такта (момент времени 20) поразрядного кодирования устройство 7 формирует сигнал для подачи управления устройству 9, управляющему процессом уменьшения величвы компенсирующего сигнала обратной связи. Этот процесс выполняется в теченпе отрезка времени 1 и состоит в том, что устройство 9 выраоатывает сигналы, поступающие на вход регистра 10, представляющего собой (г - к - 1) -й разряд регистра, в котором отрабатываетсл код результата преобразования. Код результата поразрядного кодирования начинает уменьшатьсл с каждым сигналом, вырабатываемым устройством 9, на величину, имеющую все единицы (г - к - 1) -го разряда. Этот процесс продолжается до тех пор, пока компенсирующий сигнал не станет меньше входного (на фпг. 2 совпадает с моментом 20). После этого (момент времени 21) компенсирующий сигнал обратной связи уменьшается еще на одну ступень указанного веса, и устройство 9 формирует сигнал передачи управления устройству 11, управляощему процессом увеличиенпя компенсирующего сигнала обратной связи с помощью счетчика 12, имеющего и - к - 1 разрядов.Увеличение компенсирующего сигнала про231235 фиг. 1 изводится в течение времени й с момента 22 ступенями, имеющими величину, эквивалентную весу гг-го (младшего) разряда результирующего кода. Окончание преобразования производится по сигналу 13, вырабатываемому устройством 11 в момент 23, когда величина ксмпенснрующего сигнала станет равной (с погрешностью дискретности) измеряемому сигналу.Этот момент определяется по нзмененшо сигнала на выходе сравнивающего устройства в процессе увеличения компенсирующего сигнала обратной связи.Такая последовательность формирования компенсирующего сигнала позволяет отк - заться от использования в преобразователе дополнительного устройства задержки, а также иметь реверсивный счетчик только для старших разрядов, Это уменьшает количество логических элементов в рассматриваемом преобразователе по сравнению с преобразователем, построенным на совмещении спосооа поразрядного кодирования с обычным способом слежения, Кроме этого, рассматриваемый способ преобразования позволяет голучить результат преобразования с заданной погрешностью даже в том случае, если погрешность поразрядного кодирования значительно преВышает требуемую в результате случайного сбоя,Естественно, что время преобразования и этом случае увеличивается на величину, пропорциональную значению к знаку погрешности процесса поразрядного кодирования. При реализации преобразователей по предлагаемому способу для многоканальных преобразователей рекомендуется время 1, выбирать, ориентируясь на наиболее длительный переходной процесс при подключении максимального входного сигнала, В этом случае окончание преобразования для сигналов, имеющих более быстрый переходныЙ процесс, а также для сигналов, имеющих установившееся значение меньше максимального, заканчивается в тот момент, когда разность между входным сигналом и его установившимся значением заведомо меньше допустимого значения, т. е. среднее время получения результирующего кода в рассматриваемом преобразователе будет меньше, чем в преобразователях, основанных на способах считывания н совмещения способа поразрядного кодирования и сл ження. Предмет изобретенияСпособ преобразования аналогового сигнала в г разрядный цифровой код путем формирования уравновешивающего напряжения в три такта, причем в первом такте старшие к - разряды поразрядно кодируют, а в третьем такте уравновешивающее напряжение увеличивают ступенями, величина которых эквивалентна весу младшего разряда, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия и повышения достоверности, во втором такте сигнал одипаковымн ступенями, величина которых эквивалентна весу и - к - 1 разряда, О уменьшают на одну сгупень, если в первомтакте уравновешивающее напряжение меньше аналогового сигнала нли равно ему, и на несколько ступеней, если напряжение больше аналогового сигнала, причем последнюю ступень формируют после того, как уравновешивающее напряжение станет равным аналоговому сигналу или меньше его.231235 Составитель Махнанов Редактор Хухрыгина Техред Л. К. Малова Корректор Т. ф, Старостин;заказ 301/бЦНИИПИ Комитета Тираж 530 Поди испоелам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Центр, пр, Серова, д. 4