Аналого-цифровой интегрирующий преобразователь

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ рц 764129 ф К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)м )З с присоединением заявки Мо Н 03 К 13/20 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ИНТЕГРИРУЮЩИЙПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике, а именно к преобразователям аналоговой величины в цифровую, и может быть использовано при разработке и изго-, 5 товлении цифровых измерительных приборов и устройств связи датчиков аналоговых сигналов с ЭВМ.Известны интегрирующие аналогоцифровые преобразователи с предвари тельным преобразованием аналогового сигнала в (пропорциональную) частоту следования импульсов с последующим измерением частоты, служащие для преобразования среднего эа время измере"15 ния значения аналогового сигнала в цифровую форму 1) .Известен аналого-цифровой интегрирующий преобразователь, содержащий преобразователь аналоговой вели чины в частоту следования импульсов, выходы которого подключены к установочным входам триггера знака входного сигнала и элемента ИЛИ, выходом соединенного со счетным входом ре версивного счетчика, триггер знака интеграла и генератор тактовых импульсов 2С помощью указанных преобразователей нельзя произвести дискрети 2эацию интеграла непрерывного входного аналогового сигнала большой длительности на интегралы эа более короткие отрезки времени. Это объясняется тем, что цикл измерения состоит соответственно из времени измерения и времени индикации. При этом за время ин-. дикации интегрирование входного сиг" нала не производится и, следователь"но, информация о сигнале теряется, что недопустимо при обработке информации с датчиков, где необходимо получить значение интеграла измеряе" мой величины в больших интервалах времени.Целью изобретения является исключение потерь йнформации при получе" нии интеграла аналоговых сигналов большой длительности.Для достижения поставленной цели . в аналого-цифровой интегрирующий пре" образователь, содержащий преобразователь аналоговой величины в частоту следования импульсов, выходы которого подключены к установочным входам триггера знака входного сигнала и элемента ИЛИ, выходом соединенного со счетным входом реверсивного счетчика, триггер знака интеграла и генератор тактовых чмпульсов,ЗО З 5, щим образом. Входной аналоговый сигнал поступает на вход преобразователя 1 ипреобразуется последнии в частотуследования импульсов, пропорциональ 4 О ную величине аналогового сигнала, дзавйсимостй от полярносги входногосигйала импульсы вырабатываются насоответствующем выходе преобразователя напряжения в частоту. Импульсы45 с выхода преобразователя напряженияв частотучерез элемент ИЛИ 3 поступают на вход реверсивного счетчика13 и вспомогательного триггера 10.Цикл преобразования начинается с ус 5 О тановки реверсивного счетчика, триггера 12 управления счетчиком и вспомогательного триггера импульсомсброса, вырабатываемым формирователем бимпульсов. При этом реверсивный счетчик устанавливается в ноль, триггеруправления счетчиком - в положение,разрешающее сложение в реверсивномсчетчике, а вспомогательный триггер -в состояйие логического О на инвертирующем выходе. По окончании им 40 пульса сброса начинается сложение импульсов в реверсивном счетчике,Одновременно импульсы с преобраду зователя 1 через элементы И 8 и 9устанавливают триггер знака интег-рала 11 в соответствие с полярностьювведены дополнительные элементы ЙЛИ,элементы И, блок элементов И, вспомогательный триггер, триггер управления счетчиком, регистр памяти, формирователи импульсов. Причем выход основного элемента ИЛИ соединен со счетным входом вспомогательного триггера, информационный вход которого подключен к шине логического 1 фОф, а установочный - к выходу первого дополнительного элемента ИЛИ и устайовоч 1.ому входу триггера управления счетчиком, счетный вход последнего соединен с выходом первого элемента И, неинвертирующий выход - с входом сложения реверсивного счетчика и первыми входами второго и третьего элементов И, инвертирующий выход - с входом вычитания реверсивного счетчика и одним из входов блока элементов И, другие входы которого подключены к выходам реверсивного счетчика и информационным входам регистра памяти, дополнительный информационный вход регистра памяти соединен с выходом триггера знака интеграла, а вход записи - с первым выходом первого формирователя импульсов, вход последнего подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а второй выход - к установочному входу реверсивного счетчика и первому входупервого дополнительного элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом блока элементов И и первым входом второго дополнительного элемента ИЛИ, вторым входом подключенного к выходу второго элемента И, а ,выходом - к первому установочномувходу триггера знака интеграла, вто- рой установочный вход которого соединен с выходом третьего элемента И, вт рые входы второгб и третьего элементов И соединены соответственнос выходами положительной и отрицательной .полярности преобразователя аналбгбвой величины в частоту следования импульсов; вход второго формирователя импульсов подключен к выходу триггера знака входного сигнала, выход - к первому входу первоГо. элемента И, второй вход которого соединен с выходом вспомогательного триггера,На чертеже показана схема предла.аемого аналого-цифрового преобразов:.геля.сАналого"цифровой преобразовательсодержит преобразователь 1 аналоговой величины в частоту следования импульсов, выходы которого подключены к входам триггера 2 знака вхоцйо;.го сигнала и элемента ИЛИ 3 элементы ИЛИ 4 и 5, первый вход первого из которых соединен с одним из выходов Формирователя б. импульсов, элементы И 7, 8, 9, вспомогательный триггер 10 счетным входом подсоединеннЫйк выхо элемента ИЛИ 3, информационным входом - к шине логического нуля, установочным входом - к выходу элементаИЛИ 4, а инвертирующим выходом - кодному из входов элемента И 7. Крометого, преобразователь содержит триггер знака интеграла 11, установочнычи входами соединенный с выходамиэлемента ИЛИ 5 и элемента И 9, триггер 12 управления реверсивным счетчиком 13, счетным входом подключенный к выходу элемента И 7, а устано вочным - к выходу элемента ИЛИ 4,причем реверсивный счетчик счетнймвходом соединен с выходом элементаИЛИ 3, а управляющими входами - свыходами триггера 12, блок 14 элементов И, входами соединенный с выходами реверсивного счетчика и триггера 12, а выходом - с вторым входомэлемента ИЛИ 4 и первым входом элемента ИЛИ 5, второй вход которогоподключен к выходу элемента И 8.Преобразователь включает также регистрпамяти 15, информационными входами соединенный с выходами реверсивного счетчика 13 и триггера знакаинтеграла 11, генератор 1 б тактовых 25 импульсов, выход которого подключенк входу формирователя б импульсов,одним выходом соединенного с установочным входом реверсйвного счетчика,а другим - с входом записи регистра памяти 15, формирователь 17 импульсов, вход кбторого подключен к выходу,триггера 2, а выход - к другому входу элемЕнта И 7, Преобразователь работает следую/входного сигнала, Если за время преобразования происходит смена знака входного сигнала, состояние триггера знака сигнала меняется на противоположное. Формирователь 17 импульсов на каждую смену состояния триггера знака сигнала вырабатывает импульс, который поступает на счетный вход триггера 12 управления счетчиком и пЕРебрасывает пОслелний. При первой смене знака сигнала триггер управления счетчиком переключается в состояние, переводящее реверсивный счетчик 13 на вычитание, и импульсы с преобразователя 1, поступающие на реверсивный счетчик, начинают уменьшать содержимое последнего. На время, 15 когда реверсивный счетчик находится в положении вычитания импульсов, сиг- налом с триггера управления счетчиком, поступающим на входы элементов И 8 и 9, запрещается прохождение импульсов с преобразователя 1 на триггер знака интеграла 11 и последний сохраняет знак до следующего включе-" ния режима сложения реверсивногосчетчика. Формула изобретения Аналого-циФровой интегрирующий 20 преобразователь, содержащий преобразователь аналоговой величины вчастоту следования импульсов, выходы которого подключены к установочным входам триггера знака входного 25 сигнала, и элемент ИЛИ, выход которого соединен со счетнйм входом реверсивного счетчика, трйггер знакаинтеграла и генератор тактовых импульсов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, 30 что,с целью исключения потерь информации при получении интеграла аналоговыхсигналов большой длительности, в негОвведены дополнительные элементы ИЛИ,элементй И, блок элементов И, вспомогательный триггер, триггер управления счетчиком, регистр памяти, Формирователи импульсов, причем выходосновного элемента ИЛИ соединен сосчетным входом вспомогательного триггера, информационный вход которого 4 О подключен к шине логического:Ь-,а установочный - к выходу первогодополнительного элемента ИЛИ и уста" новочному входу триггера управлениясчетчиком, счетный вход последнего 45 соединен с выходом первого элементаИ, неинвертирующий выход - с входомсложения реверсивного счетчика ипервыми входами второго и третьегоэлементов И, инвертирующий выход -с входом вычитания реверсивного счетчика и одним из входов блока элемен тов И, другие входы которого подключены к выходам реверсивного счетчика.и информационным входам регистра памяти, дополнительный информационныйвход которого соединен с выходом триггера знака интеграла, а вход записи -с первым выходом первого Формирователяимпульсов, вход последнего подключен к выходу генератора тактовых им пульсов, а второй выход - к установочному входу реверсивного счетчикаи первому входу первого дополнительного элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом блока эле"ментов И и первым входом второго до-,1Одновременно сигнал с триггера 12 управления счетчиком поступает на блок 14 элементов И и разрешает анализ состояния реверсивного счетчика 13. Если в режиме вычитания содержимое реверсивного счетчика становит-ся равным нулю, на выходе блока эле- ментов И появляется сигнал, кото- - рый через элемент ИЛИ 4 устанавливает триггер управления счетчиком врежим сложения в реверсивном счетчикеОдновременно этим же сигналом вспомогательный триггер 10 устанавливается в состояние логического ьф, на инвертирующем выходе. Вспомогательный триггер служит для запрещения прохождения импульсас формирователя 17 импульсов на триггер 12 управления счетчиком после установки его в режим сложения до поступления первого импульса с преобразователя 1 в реверсивный счетчик 13. После прохождения импульса- с преобразователя 1 в реверсивный счетчик во, вспомогательном триггере 10 записывается логический 0, соответственно разрешается прохождение импульсов с формирователя 17 импульсов на триггер 12 управления счетчиком. Таким образом, с помощью вспомогательного триггера исключается переключение реверсивного счетчи" ка в режим вычитания в ситуации, когда вслед за импульсами с формиро вателя 17 импульсов и блока элементов И, устанавливающимн триггер управления счетчиком в режим сложения, может появиться сигнал смены знака сигнала с триггера 2 знака входного сигнала, а импульсы в реверсивный счетчик 13 еще не поступали и его содержание раьно нулю.Цикл преобразования заканчивается записью содержимбго реверсивного счетчика и триггера знака интеграла в регистре памяти" 15 с помощью импульса переноса, вырабатываемого Формирователем б импульсов..Время преобразования определяется периодом следования импульсов, вырабатываемых генератором 1 б тактовых импульсов.На каждый импульс с генератора тактовых импульсов формирователь б импульсов вырабатывает импульс переноса и импульс сброса.орректор В.Синицк Тираж 995 ВНИИПИ Государственног по делам изобретени 13035, Москва, Ж, РаЗак писно 302 50 комитета СССРи открытийская наб д. Филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул, Проектная полнительного элемента ИЛИ, второйвход которого подключен к выходувторого .элемента И, а выход в , к первому установочному входу триггеразнака интеграла, второй установочныйвход последнего соединен с выходомтретьего элемента И, вторые входывторого и третьего элементов И соединены соответственно с выходамиположительной и отрицательной полярности преобразователя аналоговой величины в частоту следования импульсов, вход второго формирователя импульсов подключен к выходу триггеразнака входного сигнала, выход - кпервому входу первого элемента И,второй вход которого соединен с выходом вспомогательного триггера.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Р 3778794,кл. 340-347, 11.12.73,2. Прянишников И.А. Интегрируюшиецифровые вольтметры постоянного тока,Энергия, 1976, с. 170, рис. 4-24