Многоканальный аналого-цифровой преобразовательвсесоюзнаяпй

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советскиз Социзлистииеских Республик.11. Кл. Н 03 13,17 Комитат по лолам иаооратекий и открытий при Совете Министров СССРУДК 68.325088 8) Дата опубликования описания 10 Х.1972 Авторыизобретения И, А. Бабаиов, А. И. Воителев, И. А. Жигунов, Л. М. Лукьянов и А. Е, ХуторецкийЗаявитель ИКОГОКАНАЛЬИЫЙ АИАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к устройствам аналого-цифровых преобразователей и может быть использовано в области вычислительной и измерительной техняки.Известны многоканальные аналого-циф. ровые преобразователи (АЦП), при построении которых для сокращения объема оборудования используют входной коммутатор и только один преобразователь, образующие взаимосвязанную схему. Однако в известных преобразователях влияние одного узла на другой снижает характеристики всего устройства, что сказывается на скорости работы АЦП, так как при переключении каналов коммутатора возникают переходные процессы из.за наличия паразитных емкостей в элементах каналов комвтутатора, а также из-за наличия реактивных параметров в линиях связи с источникамн сигналов.С целью расширения функциональных возможностей предлагаемое устройство содержит формирующее устройство, управляемый генератор импульсов, выполненный, например, в виде последовательно соединенных схемы ИЛИ, линии задержки, формирователя сигналов и схемы И, и логическую схему управления управляемьвм генератором импульсов, первый вход которой соединен с выходом формирующего устройства, второй - с первым выходом управляемого генератора импульсов, третин - с устройством управления, первый и второй входы - с одним из 5 запускающих и с управляющим входом управляемого генератора импульсов, а третий выход - с устройством управления, один нз входов которого подключен ко входу схемы ИЛИ н выходу схемы И управляемого 1 О генератора импульсов. Логическая схема управления управляемым генератором импульсов содержит формирователь с временной задержкой, два триггера, четыре схемы И, одни выходы которых подключены соответ ственно к единичному и нулевому выходамтриггеров, причем выход первой схемы И соединен с одним входом первого тряггера ч через формирователь с временной задержкой подклюнен ко вторым входам третьей и чет вертой схем И, выход второй схемы Исоединен с одним входом второго триггера.другие входы триггеров подключены к выходу схемы ИЛИ управляемого генератора импульсов, вторые входы первой и второй схемы И соединены с выходом форвпгрующего устройства, выходы третьей и четвертой схем И, соответственно, подключены ко входу схемы ИЛИ управляемого генератора импульсов и входу устройства управления.Предлагаемая схема АЦП используеткомбинированный способ преобразования,выполняемый в два такта.В первом такте, начинающемся при переходном процессе, используется способ поразрядного кодирования, а во втором - способпоследовательного накопления.На фиг. 1 дана схема предлагаемого многоканального аналого-цифрового преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы,поясняющие предлагаемын АЦГ 1.Схема многоканального АЦП состоит нзкоммутатора каналов 1, сравнивающего устройства 2, цифро-аналогового преобразователя 3, реверсивного счетчика 4 и устройствауправления б, при этом один из входных сиг.палов б, поступающих от источников информации, с помощью коммутатора подключается к сравнивающему устройству, Преобразование начинается по сигналу 7, поданному навход устройства управления, а результатпреобразования снимается с выходом 8 регистра - реверсивного счетчика,Узел управляемого генератора импульсопредставляет собой схему из последовательно соединенных в кольцо схемы ИЛ 11 9,линии задержки 10, формирователя 11 и схемы И 12.Узел логической схемы управления УГИи выработки-сигналов окончания преобразования содержит формирователь с временнойзадерикой 18, два триггера (триггер 14 дляуправления УГИ и триггер 15 для формирования сигнала запрета окончания преобразования) с соответствующими схемами И1 б - 19,Формирователь импульсов в моменты срабатывания сравнивающего устройства 20представляет собой схему, вырабатывающуюимпульсные выходные сигналы от положительных и отрицательных перепадог, уровнейвходных сигналов.Показанные на фиг. 2 взаимосвязи элементов и узлов обеспечивают работу АЦП вадаптивном режиме преобразования аналоговых сигналов, при этом, начиная с импульса25 запуска (фиг. 1), поступающего на вход21 схемы ИЛИ от устройства управленияЛЦП, УГИ вырабатывает сигналы 2 б последовательного накопления (фиг. 1), возникаюцие на выходе 22.В дальнейшем преОбразователь автоматически меняет свой режим работы (накопление или оценка скорости изменения преобразуемого сигнала) в зависимости от вида переходного процесса на входе АЦП,В координатах напряжения - время показан процесс преобразования подключаемого сигнала а при переходном процессе в сигнале б и формирование компенсирующегосигнала в во временных отрезках г - з.На временных диаграммах показань 1 импульсы 24, разрешения работы в первом такте, импульсы 25 начала адаптивного режимаработы, импульсы 2 б счета режима последовательного накопления, импульсы 27, сфор 45 50 55 60 65 5 1 о 15 2 О 25 зо 35 40 мированныс В моменты перепадов уровней выходных сигналов сравнивающего устройства во втором такте, выходные сигналы 26 сравнивающего устройства, сигнал 29 разрешения режима последовательного накопления (счета), сигнал 30 запрета окончания преобразователя, импульсы 31, по которым прово дится оценка скорости изменения преобразуемого сигнала и импульс 32 окончания преобразования.Преобразование начинается в моме:п временного отрезка ж при неустановившемся входном сигнале и в течение временного отрезка з выполняется поразрядное кодирование. Затем по сигналу импульса 2 б включается в работу устройство, обеспечивающее адаптивный режим работы преобразователя. Для переходного процесса на входе АЦП с изменением сигнала от меньшего значения к большему за временной отрезок и происходит увеличение компенсирующего сигнала до превы:- шения над преобразуемым путем накопления единичных приращений. Для переходного процеоса с изменением сигнала от большего значения к меньшему аналогичным образом уменьшается компенсирующий сигнал до изменения знака разности между преобразуемым и компенсирующим сигналами.За временной отрезок и устраняютс,: динамические погрешности, которые могут возникнуть в первом такте работы преобразователя, но переходной процесс для некоторых сигналов за это время может еще нс окончиться, поэтому проводится оценка скорости изменения прсооразуемого сигнала. С этой целью последний уровень компенсирующего сигнала остается без изменений в течение временного отрезка л, равного .Если г, этот промежуток времени сравнивающее устройство с разрешающей способ- ностгпопереключается, то скорость изменеЛния сигнала превышает - , и значение преобразуемого сигнала б отличается от входного сигнала а на величину, превышающую 4. В этом случае процесс последовательного накопления необходимо продолжить, что разрешается сигналом 29, а сигнал 30 запрещает окончание преобразования, Если при этом сравнивающее устройство во временном от. резке з не переключается, то скорость измепения сигнала б не превы 1 шает- , и процесс преобразования мсекно закончить, так как значение преобразуемого сигнала отличается от значения входного сигнала на величину ЛУ и не превышающую 4. Процесс преобразования заканчивается в момент времени 6 по сигналу импульса 82. Следовательно, во втором такте работы преобразователь приспосабливается к виду переходного процесса на входе АЦП, и преобразование для большинства сигналов заканчивается к моменту их установления, что устраняет потери времени от различных по длительности переходных процессов.Для реализации адаптивного режима работы (фиг. 1) АЦП должен содержать элементы памяти (для формирования сигналоз 29 и 30), элементы временной задержки (для формирования сигналов 26 и 31), логические элементы И и ИЛИ, объединенные в три узла: управляемый генератор импульсов режима послейовательного накопления (УГИ), логическая схема управления УИ и выра ботки сигналов окончания преобразования н формирователь импульсов от перепадов уроьней выходных сигналов сравнивающего устройства.Если скорость изменения сигнала не превышает допустимую (окончание переходногО процесса) и компенсирующий сигнал отлнч- ется от преобразуемого на величину, не превышаощу 10 допусти 11 у 10 погрошность, то прс - образование заканчивается по сигналу ,12 (фиг. 1), который возникает на выходе 23 схе мы 19.Такой режим работы ЛЦП пе только минимизирует затраты времени на выполнение преобразования, но и повышает достоверность результата преобразования, так как автоматически в процессе преобразования устраняются возникающие ошибки, и преобразование заканчивается только при выполнении перечисленных условий.Предлагаемая схема адаптирующего я ЛЦП дает па иоольшую эффективность по сравнению с известными вариантами в многоканальных устройствах, в которых прп переключении каналов коммутатора имеют место различные по длителы 1 ости переходные процессы, например, пз-за резко отличающихся параметров ка пало з (р азли 1 ные длины линий связи с источниками сигналов, различные параметры используемых входных фильтра.; и т. д.).Предмет изобретения 1. Многокапаль.1 ый аналого-цифровой преобразователь, содержащий соединеннь 1 е последовательно коммутатор, сравнивающее устройство, цифроаналоговьш преобразователь, реверсивный счетчик и устройство управления, от,1 ичаюиийся тем, что, с целью расширения 5 функциональных возможностей устройства, онсодержит формирующее устройство, управляемый генератор импульсов, выполненный, например, в виде последовательно соединенных схемы ИЛИ, линии задержки, формирова О теля сигналов и схемы И, и лоп 1 ческую схему управления управляемым генератором импульсов, первый вход которой соединен с выходом формирующего устройства, второй с первым выходом управляемого генератора 15 импульсов, третий - с устройством управления, первый и второй выходы с одним нз запускающих и с управляющим входом упраг- ляемого генератора импульсов, а третий Вы ход - с устройством управления, один;1 з вхо дов которого подключен ко входу схемыИЛИ и выходу схемы И управляемого генератора п,1 пу льсов. 2. Преобразователь по и, 1. отлпчат 1 цпй с тем, что в нем лоп 1 ческая схема управле 1 ня управляемым генератором импульсов содержит формир 011 атель с временнои задерж кой, два триггера, четыре схемы И, одни в. оды которых подключены соответственно к сдишгчному и нулевому выходам триггеров, причем выход первой схемы И соединен с одним входом пе;свого триггера и через фор.мнрогатель с временной задержкой подключен ко вторь:м входам третьей п четвертой 35 схем И, вы. од второй схемы И соединенс одним входом второго триггера, другие входы триггеров подключены к выходу схемы ИЛИ управляемого генератора импульсов, вторнс входы первой и второй схемы И сое О дцне 11 ь 1 с выходом формнру 101 цего устройства,гыходы третьей 1; четвертой схем И, соответственно, подключены ко входу схемы ИЛИ управляемого генератора импульсов и входу устройства управления.акто Моро каз 1037554НИИПИ Комитетазлов анен орректор К. Шевчен Изд.263 Тираж 448 делам изобретений и открытий лри Со Москва, Ж, Раушская наб., д. 45 оставител екред 3,ип. Харьк. фил. пред. Патент Подписное Министров СССР