Аналого-цифровой преобразователь

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалнстическнх Республик(22)Заявлено 190279 (21) 2725441/18-21, (51)М. Кл с присоединением заявки Йо(23) Приоритет Н 03 К 13/02 ГосударственныЯ комитет СССР по делам нзобретеннЯ н открытнЯ(72) Авторы изобретения А.П.Стахов, А.Д,АзаровЮ,Н.Ужвак иА.Г.Рубин Р 1) Заявитель Винницкий политехнический институт(54 ) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 1Изобретение относится к вычислительной и цифровой измерительной технике и и может быть использовано для преобразования аналоговых величин в цифровой код. . 5Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий схему аравнения преобразователь код-напряжение, регистр, распределитель импульсов, генератор импульсов, элемефт И, предназ наченный для поразрядного кодирования входного напряжения 1 .Однако такой преобразователь имеет иетрологический контроль и низкую надежность, 5Известен также аналого-циФровой, преобразователь, содержащий блок сравнения, блок управления,цифроаналоговый преобразователь, блок выделения разности, пороговый элемент 2 О н регистр, причем первый вход блока сравнения подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя, второй вход блока сравнения соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, 25 выход блока сравнения соединен с пер- вым входом блока управления, второй вход которого соединен с выходом порогового элемента, первый выход блока управления соединен с управляющим 30 2входом порогового элемента, информационный вход которого соединен с выходом блока выделения разности, входкоторого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, второй вы"ход. блока управления соединен со входом регистра 2,Недостатком такого аналого-цифрового преобразователя является низкаянадежность метрологического контроля,так как отсутствует"сигнал контроляпредела правильного кодирования входной аналоговой величины при расстройке или неисправности определенногоколичества разрядов.Цель изобретения - повьхаение эффективности мтерологического контроля.Поставленная цель достигается тем,что аналого-цифровой преобразовательсодержащий элемент сравнения, первыйвход которого подключен ко входуаналого-цифрового преобразователя,второй вход элемента сравнения соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, выход элемента сравнения соединен с первьм входом блокауправления, второй вход которого соединен с выходом порогового элемента,первый выход блока управления соединен с управляющим входом пороговогоэлемента, инфррмационный вход которого соединен с выходом блока выделения разности, вход блока выделения разности соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, второй выход блока управления соединен со входом регистра, дополнительно содержит блок свертки и ра,звертки кода и блок логических элементов, причем третий выход блока управления соединен с перньм информационным входом блока свертки и развертки кода, выход регистра соединен со вторым информационным входом блока свертки .и развертки кода, первым информационным входбм блока логических элементов и третьим входом блока управления, четвертый 15 выход блока управления соединен с уп" ранляющим входом блока свертки и развертки кода, выход которого соединен со нходом цифроаналогового преобразователя, вторым информационным входом 20 блока логических элементов и выходом аналого-циФрового преобразователя, пятый выход блока. управления соединен с управляющим входом блока логических элементоч, выход которого 25 подключен к контрольному выходу аналого-цифрового преобразователя.Иа чертеже представлена функциональная схема аналого-цифрового преобразователя. ЗОПреобразователь содержит вход 1, на который подается измеряемая нели- чина, элемент 2 сравнения, второй вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя 3, блок 4 выделения разности, осуществляющий выделение и линейное преобразование величины расстройки разрядов цифроаналогового преобразователя 3, вход блока 4 выделения разности соединен с выходом цифроаналогового преобразова теля 3, а выход - с информационным входом порогового элемента 5, фиксирующего расстройку или неисправность разрядов цифроаналогового преобразователя 3. Блок 6 управления, обеспе чивает алгоритмы преобразования метрологического контроля и заданный режимработы,перный его выход соединен с управляющим входом порогоного элемента5, третий выход блока управления сое-,5 О динен с первым инФормационным входом блока 7 свертки и развертки кода, осущестнляющего свертку и развертку золотого кода, второй выход блока 6 управления соединен со входом ре, гижра 8, выход которого соединен со вторым ийформационным входом, блока 7 свертки и развертки кода, первым информационным входом блока 9 логических элементов и третьим входом блока б управления. четвертый выход .блока б уп равления,соединен с .управляющим входом .блока 7 свертки и развертки кода, выход которого соединен со входом цифроаналогового преобразователя 3, вторым информационным входом бло ка 9 логических элементов и является выходом 10 аналого-цифрового преобразователя. Пятый выход блока 6 управления соединен с управляющим входом блока 9 логических элементов, выход которого является контрольным выходом 11 аналого-циФрового преобразователя. Работа аналого-цифрового преобразователя происходит в режиме метрологического контроля и н режиме непосредственного преобразования входной аналоговой величины в цифровой код.В режиме непосредственного преобразования входной аналоговой величины в цйфровой код в работе участвуют элемент 2 сравнения, цифрсаналоговый преобразователь 3, блок б управления блок 7 свертки и развертки кода и регистр 8.В режиме метрологического контроля н работе участвуют все узлы устройства.Метрологический контроль аналогоцифрового преобразователя осущестнляется на основании определенных соотношений между весами разрядов цифроаналогового преобразователя выполнен-, ного в кодах с иррациональным основанием (коды фибоначчи и коды золо-, той пропорции) .В золотом р-коде любое действительное число сможет быть представлено в видеСОЪфЕ дфру (1)е=-согде- двоичная цифра н -м разряде,ар - нес -го разряда;0,1,2ар - является действительным положительным корнем уравнения,Х =Х+4Представление (1) называется минимальной формой представления взолотомр-коде, если после каждой единицы следует не менее Р нулей и является. единственным для числа О . Существует также множество неминимальных представлений числа ), в которыхне выполняется вышеуказанное условие. Связь" межцу весами разрядовфзолото-,го Р-кода определяется реКуррентнымсоотношениемс е- й-Са=Р ф РНа оснонании этого соотношения над разрядами кода выполняются операции, называемые сверткой и разверткой. Свертка заключается в замене единицы в (8-1) -м и (-р) -м разрядах и нуля в 4-м разряде их отрицаниями. Основная особенность этих операций состоит в том, что они не изменяют величины изображаемого ксдом числа, а изменяют лишь. форму представления кода. Невыполнение соотношения (2) является признаком, позволяющим контролировать расстройку или неисправностьразрядов0 15 20 Формула изобретения Я 5 50 55 65 60 цифроаналогового преобразователя 3.В режиме метрологического контров первом такте блок б управлениявырабатывает первую серию команд, записывая единицу в первый .1 старший) разряд блока 7 свертки и развертки кодаобеспечивая тем самым включение первого (старшего) разряда цифроаналогового преобразователя 3. Вторая сериякоманд обеспечивает выполнение операции развертки первого разряда цифроаналогового преобразователя 3.Блок 4 выделения разности осуществляет линейное преобразование разностипервого и суммы второго и (р+1-го . разряда цифроаналогового преобразователя 3. В случае превышения этой разности допустимого предела происходитсрабатывание порогового элемента 5 и запись единицы н первый разряд регистра 8, В конце первого такта происходит сброс в нулевое состояние блока 7 свертки и развертки кода. На втором такте блока б управления первой серией команд записывает единицу во второй разряд блока 7 снертки и развертки кода, обеспечивая тем самым включение второго разряда цифроаналогового преобразователя 3. Вторая серия команд обеспечивает выполнение операции развертки второго разряда цифроаналогового преобразователя 3. Так же как и н первом такте блока 4 выделения разности и пороговый элемент 5. вырабатывают соответствующий сигнал, подаваемый в блок б управления.В оставшихся (И -2 ) тактах схема работает аналогичным образом, обеспечивая последовательное включение и развертку оставшихся Ь -2) разрядов цифроаналогового преобразователя, а также проверку выполнения соотношения(2) .Если на 4-м такте пороговый элемент 5 срабатывает первый раз, то н -й разряд регистра 8 записывается единица, а в остальных разрядах остаются нули. Если пороговый элемент 5 срабатывает и на 4+1 -м такте, то в (с +Ц -й разряд регистра 8 записывается единица, а в-й разряд записывается ноль, Запись единиц. в последующие резряды и нулей н предыдущие разряды происходит до тех пор, пока не перестанет срабатывать пороговый элемент 5, Прекращение срабатывания порогового элемента свидетельствует о выполнении соотношения 2. . Таким образом, н регистре оказываются записаны номера расстроенных разрядов, Метрологический контроль заканчивается проверкой возможности правильного преобразования входной величины в цифровой код.Аналого-цифровой преобразователь осуществляет правильное преобразование входной аналоговой величины в цифровой код, если после каждой группы иэ щ(1 Сщр) подряд расположенных неисправных или расстроенных разрядов следует не менее В+1 младших настроенных разрядов или, если имеется неболее одной группы из М(я= Р) расстроенных или неисправных разрядов. Контроль происходит следующим образом.По сигналу блока б управления в блок 7 свертки и развертки кода заносится максимальное число, которое можно представить и минимальной форме и производится полная развертка кода. Затем производится операция свертки кода, причем свертка кода в разряды, номера которых зафиксированы в регистре 8, запрещается, Если хотя бы в одном разряде блока 7 свертки и развертки кода, номер которого зафиксирован в регистре 8,по окончании выполнения операции свертки записывается единица, блок 9 логических элементов вырабатывает контрольный сигнал, указывающий на невозможность правильного преобразования входной аналоговой величины в цифровой эквивалент.В режиме непосредственного преобразования входной аналоговой величины в цифровой код аналого-цифровой преобразователь работает по методу поразрядного кодирования, причем в процессе уравновешивания входной аналоговой величины разряды, номера которых зафисированы в регистре 8, не включаются. Аналого-циФровой преобразонатель "одержащий элемент сравнения, первый вход которого подключен ко входу аналого-цифровой преобразонатель,второй вход элемента сравнения соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, выход элемента сравнения соединен с первым входом блока управления второй вход которого соединен с выходом порогового элемента,.первый выход блока управления соединен с управляющим входом порогового элемента,информационный вход которого соединен с выходом блока выделения разности, вход блока выделения разности соединен с выходом цифроаналогоного преобразователя, второй выход блока управле" ния соединен со входом регистра, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности метрологического контроля, он дополнительно содержит блок свертки и развертки кода.и блок логических элементов, причем третий выход блока управления соединен с первым информационным входом блока свертки и развертки кода, выход регистра соединен со вторым информационным входом блока свертки и развертки кода, первым информационным входом блока логических элементов и третьим входом блока управления, четвертый выход блока управления соединен с управляющим входом блока790285 Соста Техре Редактс але Заказ 9073/65ВНИИПИпо113035,Тирам 995ударственного комитета Сизобретений и открытийа, Ж, Раушская наб.,ПодписноР Го ел ос илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,свертки и развертки кода, выход которого соединен со входом цифроаналогового преобразователя, вторым информационным вхоДом блока логических элементов и выходом аналого-цифровог( преобразователя, пятый выход блока првления соединен с управляющим вхоом блока логических. элементов, выход которого подключен к контрольному выходу аналого-цифрового преобразователя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Гитис Э.И. Преобразователи для электронных цифровых вычислительных устройств, "Энергия", М., 1975 с, с.298. 2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2624305/18-21кл. Н 03 К 13/02, 1979. ель Ю. Богданов ,Мигунова Корректор М. Ша