Устройство аналого-цифрового преобразования с автоматическим выбором предела измерения

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советск мкСоциалистическихРеспублик о 11902247. Гоеударстеенпый комитет СССР по делам пзаеретекнй н открытей(23)Приоритет Опубликовано 3001,82. Бюллетень ЛЪДата опубликования описания 300 182(72) Авторы изобретения В.В, Вапиров, С.С. Слива и Л.Т, Тотае й:6.,э.-у:,е.ф,(Ъ7 чтт:; гсВ.Дду)мыковаД ъТаганрогский радиотехнический институт м1"Изобретение относится к циФровойлнформационйо-измерительной технике и может быть использовано дляпреобразования аналоговых сигналовв цифровой код в информационно-изимерительных и управляющих системах,а также для сопряжения цифровых вычислительных машин с аналоговымиканалами, имеющими большой динамический диапазон сигнала,Известно аналого-циФровое устройство для измерения аналоговых величин с автоматическим масштабированием, содержащее блок измерения масштаба, выход которого через аналого.цифровой преобразователь соединенчерез дешифратор минимального значения с первым входом счетчика, ачерез дешифратор максимального значения с первым входом блока совпадения, а вход через селектор шкалысоединен с выходом счетчика, второйвход которого соединен с выходомблока совпадения, второй вход кото рого подключен к генератору синхроимпульсов 11.Недостатки этого устройства - малое быстродействие за счет многократ ного предварительного кодирования сигнала для выбора оптимального предела кодирования и отсутствие учета масштаба кодируемого сигнала в вы" ходном коде.Целью изобретения является повышение быстродействия преобразования аналогового сигнала.Поставленная цель достигается тем, что в устройство аналого-цифрового преобразования с автоматичес". ким выбором предела измерения, содержащее блок аналого-циФрового преобразования, блок масштаба, вход которого соединен с входной шиной, а вторые входы соединены с выхода" ми блока выбора масштаба; введены ре гистр масштаба, блок синхронизации, логический блок и блок аналогового запоминания, первый вход которо902247 3го соединен с выходом блока масштаба и первым входом блока выбора масштаба, второй вход соединен с вторым входом блока выбора масштаба и первым выходом блока синхронизации, 5 а выход через блок аналого-цифрово. го преобразования соединен с первыми входами логического блока, причем второй вход блока аналого-цифрового преобразования соединен со вторым выходом блока синхронизации, третий выход которого соединен с первым входом регистра масштаба, а вход его подключен к шине "Запуск", при этом выходы регистра масштаба подключены ко вторым входам логического блока, а вторые входы подключены к выходам блока выбора масштаба. Кроме того, блок выбора масштаба выполнен в виде адаптивного блока, состоящего из узла выделениямодуля, двух пороговых элементов,трех элементов НЕ, двух элементов Иреверсивного счетчика и дешифратора, причем вход узла выделения модуля соединен с первым входом блока,а выход соединен с входами пороговых элементов, выходы которых соеди.нены с первыми входами элементов И,Мвторые входы которых через первыйи второй элементы НЕ соединены соответственно с первым и последнимвыходами дешифратора, а третьи входы через третий элемент НЕ соедине-ны со вторым входом блока, выходыэлементов И соединены с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выходы которого черездешифратор соединены с выходамиблока.На чертеже представлена структурная схема устройства аналого-цифрового преобразования с автоматичес.ким выбором предела измерения.Устройство содержит блок 1 мас- ффштаба, блок 2 выбора масштаба,блок 3 аналогового запоминамия,пороговый элемент 4, узел 5 выделения модуля, элемент И 6, реверсивный счетчик 7, дешифратор 8, элемент ЖНЕ 9, блок 10 синхронизации, регистрмасштаба, блок 12 аналого-цифрового преобразования, логическийблок 13, входную шину 14, шину "Запуск" 15 35В исходном состоянии устройстваблоком 1 масштаба совместно с бло-.ком 2 выбора масштаба осуществляется автоматическое поддержание уров ня сигнала на входе блока 3 аналого- вого запоминания таким образом, чтобы измеряемый сигнал находился в заданных пределах, определяемых настройкой порогов срабатывания пороговых элементов 4. Настройка пороговых элементов 4 может производиться согласно выражениям Х, Хм;(2) Хди = 4.К значение верхнего порога,значение нижнего порога,значение измеряемого сигнала, соответствующее полнойразрядной сетке аналогоцифрового преобразования,основание системы счисления, принятой в блоке анало-,го-цифрового преобразования,коэффициент, определяемыйиз выражения где Хз- Хпн(3) А 1 - Ч, - ф-у где Ч - максимальная скорость изменения измеряемого сигналана выходе блока масштабапри максимальном коэффициенте передачи последнего (навходе блока 3 аналоговогозапоминания);в- время прерывания процессаслежения за уровнем измеряемого сигнала.Устройство работает следующим образом,Измеряемый сигнал с выхода блока 1 масштаба через узел 5 выделения модуля поступает на входы соответственно настроенных пороговых элементов 4, Если значение модуля измеряемого сигнала окажется выше верхнего порога Х или ниже нижнего порога Х, то соответствующий пороговый элемент через элемент И 6 выдает сигнал на соответствующий вход реверсивного счетчика 7, который изменяет свое состояние и через дешифратор 8 изменяет коэффициент передачи блока масштаба таким образом, чтобы сигнал на выходе блока масштаба снова оказался в заданных пределах.В случае, если выбран один из крайних пределов измерения, т.е. когда коэффициент передачи блока 1 масштаба принимает минимальное илимаксимальное значение, сигнал с соответствующего выхода дешифратора 8 через один из элементов НЕ 9 закрывает соответствующий элемент И 6. Таким образом, исключается ложное срабатывание реверсивного счетчика 7 и образование ложных комбинаций на выходе дешифратора 8.Сигналь запуска поступают на вход блока 10 синхронизации, который формирует команды для блока аналогового запоминания на выборку с последующей фиксацией измеряемого сигнала. Этой же командой через элемент НЕ 9 закрываются элементы И 6 на время, равное длительности команды выборки. Это исключает переключение реверсивного счетчика 7 и, соответственно, блока 1 масштаба в течение длительности команды выбор- В ки, а следовательно, в момент фиксации измеряемого сигнала исключаются переходные процессы, связанные с изменением коэффициента передачи блока 1 масштаба. другим сигналом с блока 10 синхронизации код масштаба, соответствующий значению зафиксированного изме. ряемого напряжения вблоке 3 аналогового запоминания, заносится в регистр 11 масштаба.Далее, блоком 10 синхронизации формируется сигнал, по которому начинается процесс преобразования в блоке 12 аналого-цифрового преоб. разования,Код с выхода блока аналого-цифрового преобразования после окончания процесса преобразования поступает на ао одну группу входов логического блока 13, на другую группу входов которого поступает фиксированное значение кода масштаба с регистра 11 масштаба.45Логическим блоком 13 обеспечивает. ся выдача кода, соответствующего значению сигнала на входе устройства в момент подачи сигнала запуска. Если коэффициенты передачи блока 1 мас штаба выбраны кратными основанию принятой системы счисления, напри.мер 2 или 10, то учет ийформации кеда масштаба в логическом блоке 13 сВОдится к сдВигу кода, поступаю щего из блока аналого-циФрового преобразования, на соответствующее число разрядов в разрядной сетке выходного кода. Формула изобретения1. Устройство аналого-цифровогопреобразования с автоматическим выбором предела измерения, содержащееблок аналого-цифрового преобразования, блок масштаба, вход которогосоединен со входной шиной, а вторыевходы соединены с выходами блокавыбора масштаба, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыше.ния быстродействия преобразованияаналогового сигнала, введены регистр масштаба, блок синхронизации,.логический блок и блок аналоговогозапоминания, первый вход которогосоединен с выходом блока масштабаи первым входом блока выбора масштаба, второй вход соединен со вто.рым входом блока выбора масштаба ипервым выходом блока синхронизации,а выход через блок аналого-цифрового преобразования соединен с первымивходами логического блока, причемвторой вход блока аналого-цифровогопреобразования соединен со вторымвыходом блока синхронизации, третийвыход которого соединен с первымвходом регистра масштаба, а вход егоподключен к шине "Запуск", при этом-выходы регистра масштаба подключены ко вторым входам логического бло"ка, а вторые входы подключены к выходам блоков выбора масштаба.2, Устройство по и 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок выбора масштаба выполнен в виде адаптивного блока, состоящего из узла выделения модуля, двух пороговых элемен"тов, элементов НЕ, двух элементов И,реверсивного счетчика и дешифратора,причем вход узла выделения модулясоединен с первым входом блока, авыход соединен "о входами пороговыхэлементов, выходы которых соединеныс первыми входами элементов И, вторые входы которых через первый и Второй элементы НЕ соединены соответственно с первым и последним выходами дешифратора, а третьи входычерез третий элемент НЕ соединены совторым входом блока, выходы элементов И соединены с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выходы которого через дешифратор соединены с выходами блока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Н 318723,кл. 340-347, 1965.еФилиал ППП нПатент", г.ужгород, ул.Проектная,Тираж 953 ИИПИ Государственного ком по делам изобретений и 13035, Иосква, И, Раув