Аналого-цифровой преобразователь

383206 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюз Советскиз Социалистическил Республикависимое от авт. свидетельств Заявлено 21.11.1972 ( 1750005/26-9) 1.Кл. НО м заявкирисоедин Комитет по лелем риоритетпубликова зобретении и открытпри Совете МинистраСССР ДК 681,325(088.8) нь23.Ч,1973. Бюлл ния описания 28 Х 111.1973 та опублик Авторыизобретен и. Г. Живилов и Э. П. Тихоно Заявител НАЛОГ РОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ к цифровой электро может быть исполь х нап яжения в и Изобретение относитсяизмерительной технике изовано в преобразователя рфровой код.В известном аналого-цифровом преобразователе, содержащем аналоговое запоминающее устройство, сравнивающее устройство, цифр о-аналоговый преобразователь, регистр памяти, источник дополнительных образцовых напряжений, содержащий цифро-аналоговый преобразователь и масштабирующий делитель, логическое устройство, устройство управления, реверсивный счетчик и счетчик, в связи с тем, что время интервала квантования может достигать значительной величины при низкочастотных входных сигналах, погрешность измерения в этом случае будет возрастать пропорционально росту интервала квантования из-за разряда запоминающего конденсатора; кроме того, в известном устройстве задается приведенная ошибка восстановления входного сигнала, а с уменьшением измеряемого сигнала по амплитуде необходимо более точно автоматически устанавливать интервал квантования (не выдавая излишней информации о сигнале) и более точно восстанавливать функцию измеряемого сигнала, что может быть осуществлено при задании относительной погрешности восстановления входного сигнала,В предлагаемом устройстве, с целью повышения точности измерений и расширения частотного диапазона входных сигналов при их квантовании и автоматическом выборе интервала квантования при линейной экстраполяции, в преобразователь дополнительно введе ны цифро-аналоговый преобразователь - умножитель, состоящий из дискретного делителя, измерительных ключей, двух разнополярных источников образцового напряжения и схем совпадений для подключения кодовых сигналов к измерительным ключам, а также регистр памяти с входными и выходными схемами совпадений, схемы совпадений управления измерительными ключами и схемы ИЛИ, причем выход регистра памяти соединен соответственно через схемы совпадений управления измерительными ключами с одним из входов схем ИЛИ, через входные схемы совпадений - с входами дополнительного регистра памяти, одни выходы которого соеди- иены со схемами совпадений источника дополнительных образцовых напряжений, другие выходы - через выходные схемы совпадений с другими входами схем ИЛИ, выходы которых соединены с управляющими входами измерительных ключей цифро-аналогового преобразователя, а также через схемы совпадений для подключения кодовых сигналов к измерительным ключам - с управляющимии(1+т) -у (1) входами измерительных ключей цифро-аналогового преобразователя - умнсжителя, выход которого соединен с выходами цифро-аналогового преобразователя и источника дополнительных сбразцовых напряжений, а также одним из входов сравнивающего устройства,Ка чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.Предлагаемое устройство, как и известное, осуществляет квантование измеряемого сигнала (1 по амплитуде с автоматическим (адаптивным) выбором временного интервала квантованвя при линейной экстраполяции сигнала, Текущая погрешиость восстановления сигнала при линейной экстраполяции определяется по формуле: я, =2 у / 1 + - 1 - у 1) - у ( + -) 2 /где у ( + взначение измеряемого сигиа. 2,1 ла, задержанного на половину интервала квантования; значение измеряемого сигнала, задержанного на полный интервал квантования;текущее значение измеряемо- мого сигнала. Устройство работает следующим образом.Измеряемый сигнал подается на аналоговое запоминающее устройство 1. По команде Пуск от устройства 2 управления в аналоговое запоминающее устройство подается управляющий сигнал, по которому осуществляется аналоговое запоминание мгновенного значения измеряемого сигнала Узд, которое затем преобразуется в код. В этом преобразовании участвуют аналоговое запоминающее устройство 1, сравнивающее устройство 3, устройство 2 управления и цифро-аналоговый преобразователь 4, состоящий из дискретного делителя 5, двух источников б и 7 образцового разнополярного напряжения, измерительных ключей 8 и регистра 9 памяти, дополнительного регистра 10 памяти, входных 11 и выходных 12 схем совпадений, схем 13 совпадений управления измерительными ключами и схем ИЛИ 14.Во время преобразования от устройства 2 управления поступает разрешающий сигнал на схемы 13 совпадений управления измерительными ключами, благодаря чему кодовые сигналы с регистра 9 памяти управляют дискретным делителем 5, преобразуя сигнал (/, Остальные управляющие входы схем совпадений во время преобразования заперты, По окончании преобразования запомненного значения сигнала У., в устройстве 2 управления одновременно формируются сигналы: перезаписи кода регистра 9 памяти в дополнительный регистр 10 памяти и перезаписи кода реверсивного счетчика 15 в счетичк 1 б. Сигнал перезаписи кода регистра 9 памяти поступает на управляющие входы входных схем 11 сов 5 10 15 20 25 Зо 35 40 45 50 55 60 65 падений. После этих сигиалов измеренное значение У в коде хранится в дополнительном регистре 10 памяти. Результат измерения Уз как будет показано ниже, будет задержан на интервал квантования и принят за значегние у(+т). Код реверсивного счетчика 15, а следовательно, и счетчика 1 б, соответствует половине интервала квантования т/2. После перезаписи кода в счетчик 1 б на последний подаются тактовые импульсы для определения половины интервала квантования т/2.Сигнал со счетчика 1 б, соответствующий по времени концу половины интервала квантовани т/2, поступает в устройство 2 управления, которое формирует сигнал на следующее преобразование измеряемого сигнала (/, По этому сигналу, как и после команды Пуск, аналоговым запоминающим устройством 1 запоминается мгновенное значение сигнала У которое затем преобразуется в код аналогично предыдущему преобразованию, т, е. снова подается разрешающий сигнал на схемы 13 совпадений управления измерительными ключами, а остальные схемы совпадений выключаются. После этого преобразования сигнала У., код его остается в регистре 9 памяти, Этот результат измерения задержан на время половины интервала квантования т/2 и в дальнейшем будет принят за значение у(1+т/2).По окончании измерения сигнала са задержанного на половину интервала квантования т,2, определяется вторая половина интервала т. Для этого переписывается код реверсивного счетчика 15 в счетчик 1 б, на который затем сг устройства 2 управления подаются тактовые импульсы. Сигнал со счетчика 15, соответс 1 вующий второй половине интервала квантования т, поступает в устройство 2 управления, которое формирует сигнал на аналоговое запоминание текущего значения у аналоговым запоминающим устройством 1. Одновременно с указанным сигналом в устройстве 2 управления формируется общий управляющий сигнал на схемы 17 совпадений и выходные схемы 12 совпадений дополнительного регистра 10 памяти. Схемы 17 совпадений для подключения кодового сигнала к измерительным ключам 18, измерительные ключи 18, дискретный делитель 19 и два разнополярных источника 20 и 21 образцового напряжения образуют цифро-аналоговый преобразователь-удвоитель 22. Выходное напряжение в цифра-аналоговом преобразователе-удвоителе 22 удваивается или за счет выбора источииков 20 и 21 образцовых напряжений вдвое большими по сравнению с источниками б и 7, или за счет различвого масштабирования дискретных делителей 5 и 19. Таким образом, измвренное значение у(1+т/2), код которого хранится в регистре 9 памяти, преобразуется в цифро-аналоговом преобразователеудвоителе 22 в аналоговое значение, равное 2 у (1+т/2) .В дополнительном регистре 10 памяти хранится кодовое значение измеряемого сигнала15 го г 5 у(1+т), Выходные схемы 12 совпадений подключены к регистру 10 таким образом, что на их выходе образуется кодовое значение сигнала у(г+т) с противоположным знаком. При подаче управляющего сигнала на выходные схемы 12 совпадений код сигнала у(1+т) с противоположным знаком, проходя схемы ИЛИ 14, подается на измерительные ключи 8 цифро-аналогового преобразователя 4, в котором на выходе дискретного делителя 5 образуется аналоговое значение измеряемого сигнала у(Г+т) с противоположным измеренному значению знаком. Измеренные значения 2 у(+т/2) и у(+т),вычитаются на выходах дискретных делителей 5 и 19 и подаются на вход сравнивающего устройства 3, на другой вход которого подано измеренное текущее значение входного сигнала у(1).От устройства 2 управления на сравнивающее устройство 3 подается стробирующий импульс, в результате чего определяется знак разности между текущим значением измеряемого сигнала у и алгебраической суммой удвоенного значения измеряемого вапряжения через половину интервала квантования 2 у(1+т/2) и значением измеряемого сигнала с противоположным знаком через интервал квантования у(1+т). Результат сравнения при определении знака разности записывается в логическое устройство 23 в виде Нуля или Единицы. Логическое устройство 23 по команде от устройства 2 управления в зависимости от знака разности, включает напряжение ошибки восстановления Ле(1) с соответствующим знаком. Это напряжение снимается с источника 24 дополнительных образцовых напряжений, состоящего из дискретного делителя 25, измерительных ключей 2 б, схем 27 совпадений, управляющих включением измерительных ключей 2 б и масштабирующего делителя 28, Код относительной ошибки восстановления подается с дополнительного регистра 10 памяти и соответствует модулю измеренного значения у(1+т). Масштаб (величина) относительной ошибки восстановления выбирается масштабирующим делителем 28 и определяет ошибку восстановления входного сигнала. При отрицательной разности включается - Ле(1), при положительной разности +Ле(1). Сигнал включения напряжения Ле(1) подается на схемы 27 совпадений от устройства 2 управления.Значение напряжения ошибки восстановления Ле(1) суммируется на выходах дискретных делителей 5 и 19. Образуется алгебраическая сумма напряжений 2 у(1+т/2), у(1+т) с противоположным знаком и Ье(1), которая сравнивается сравнивающим устройством 3 с текущим значением у(1), запомненным аналоговым запоминающим устройством. При сравнении этих напряжений могут возиикнуть различные варианты, в зависимости от которых логическое устройство 23 принимает решение об изменении (уменьшении или увеличении) интервала квантования измеряемого зо 35 40 45 50 55 60 65 сигнала т на величину Лт (вычитает илн прибавляет единицу в реверсивныц счетчик 15). Далее с помощью устройства 2 управления считывается код с дополнительного регистра 10 памяти, который соответствует измеренному значению у(1+т), и измеряется ранее запомненное напряжение у(1), которое для следующего (нового) цикла измерения будет соответствовать напряжению у(1+т) .Дальнейшая работа устройства не отличается от описанной ранее, т, е. после измерения запомненного значения у(1) следует определение половины скорректированного интервала квантования н т. д. В начале измерения код реверсивного счетчика 15 равен нулю, что соответствует минимально возможному интер.валу квантования т (с реверсивного счетчика 15 в счетчик 16 считывается обратимый код),По мере увеличения числа циклов измерения код на реверсивном счетчике 15 увеличивается и начинает флуктуировать около определенного оптимального для данного процесса интервала квантования до тех пор, пока не изменится спектр (или соответственно антикорреляционная функция) входного сигнала. Предмет изобретения Аналого-цифровой преобразсватель, содержащий аналоговое запоминающее устройство, сравнивающее устройство, цифро-аналоговый преобразователь, регистр памяти, источник дополнительных опорных напряжений, содержащий цифро-аналоговый преобразователь и масштабирующий делитель, логическое уст. ройство, устройство управления, реверсивный счетчик н счетчик, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения частотного диапазона входных сигналов при их квантовании и автоматическом выборе интервала квантования при линейной экстраполяции, в преобразователь дополнительно введены цифро-аналоговый преобразователь-умножитель, состоящий из дискретного делителя, измерительных ключей, двух разно- полярных источников образцового напряже. ния и схем совпадений для подключения кодовых сигналов к измерительным ключам, а также регистр памяти с входными и выходными схемами совпадений, схемы совпадений управления измерительными ключами и схемы ИЛИ, причем выход регистра памяти соединен соответственно через схемы совпадений управления измерительными ключами с одним из входов схем ИЛИ, через входные схемы совпадений - с входами дополнительного регистра памяти, одни выходы которого соединены со схемами совпадений источника дополнительных образцовых напряжений, другие выходы - через выходные схемы совпадений с другими входами схем ИЛИ, выходы которых соединены с управляющими входами измерительных ключей цифро-аналогового преобразователя, а также через схемы совпа80 Подписно Совете Министров СССР Тираж открытий скан наб даказ 2333/4 Изд,681 ЦНИИПИ Комитета по делам изобретен Москва, Ж, Рпография, пр. Сапунова, 2 7деИЙ для подключения кодовых сигналов к измерптельньв ключам - с управляющими входами измерительных ключей цифро-аналогового преобразователя - умножителя, Выход которого соедцен с,выходами цифро-аналогового пуеобразователя и источника дополни- тельных образцовых напряяений, а также одним из входов сравнивающего устройства.