Устройство для аналого-цифрового преобразования

СОЮЗ СОВЕТСКИХеРЕСПУБЛИК ГОСУД АРСПО ДЕЛ ВСмщщуц.М 3"ЩТЩИЗОБРЕ НИЯ ПИСАН Р ,1Вфг, Наг..А, П шников детельство СССР13/02, 1979 нен вто- рому ГО" Цйф" св. ДЛЯ АНАЛЯ по автающесширения унк-,ННЫЙ НОМИТЕТ СССОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(5)(57) УСТРОЙСТВОРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНЮ 815898, о т л и чтем, что, с целью ра циональных возможностей, в него вве"дены блок, сравнения, блок вычитания,певый и второй усреднители, причемвход первого усреднителя и первыйвход блока вычитания соединены свторым выходом сумматора, второйвход блока вычитания соединен с первым выходом первого усреднителя, авыход подключен к выходу второгоусреднителя, выход которого соедис первым входом блока сравнения,рай вход которого подключен к втовыходу. первого усреднителя, э выходсоединен с дополнительным входомблока управления.1 1027Изобретение относится к электроизмерительной и вычислительной техни.ке и предназначено для преобразования широкополосных аналоговых электрических сигналов в цифровой двоичный код,Известное устройство для аналогоцифрового преобразования содержитусилитель с переменным коэффициентомусиления, первый вход которого подключен к входу устройства, второйвход - к выходу первого цифро-аналогового преобразователя, выход соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, первый и второйвходы сумматора-вычитателя соответственно соединены с выходами первогои второго цифро-аналоговых преобразователей, а первый и второй выходысоединены соответственно с первымивходами первого и второго компараторов, вторые входы которых подключенык входу устройства, а выходы подсоединены к первому и второму входамблока устройства, выход которогосоединен с входом блока памяти, стретьим входом усилителя с переменнымкоэффициентом усиления, вторым входоманалого-циФрового преобразователя ис первым входом сумматора, второйвход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, первый выход соединен,с входом первого:цифро-аналогового преобразователя,третий вход соединен с выходом блокапамяти и с входом второго цифро-ана. 35логового преобразователя, а второйвыход соединен с выходом устройства 13К недостаткам известного устройства следует отнести ограниченные 40функциональные возможности, а именноневозможность автоматического выбораинтервала дискретизации в условияхнедостатка априорных данных о корре"ляционных свойствах преобразуемого 45сигнала и определения интервала корреляции,:Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей устройства. 50Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для аналогоцифрового преобразования введеныблок сравнения, блок вычитания, пер"вый и второй усреднители, причем 55вход первого усреднителя и первыйвход блока вычитания соединены с.вторым выходом сумматора, второй вход 813 2 блока вычитания соединен с первымвыходом первого усреднителя, а выход подключен к входу второго усреднителя, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к второму выходу первого усреднителя, а выход соединен с дополнительным входом блока управления,На Фиг. 1 представлена функцио" .нальная схема устройства; на Фиг. 2 пример выполнения блока управления; на Фиг. 3 - диаграмма работы устройства.Устройство для аналого-цифровогопреобразования содержит усилитель 1, первый цифро-аналоговый преобразователь 2, аналого-цифровой преобразова тель 3, сумматор 4, блок 5 памяти, второй цифро-аналоговый преобразователь б, сумматор-вычитатель 7, первый и второй компараторы 8 и 9, блок 10 управления, первый и второй усреднители 11 и 12, блок 13 вычитания, блок 14 сравнения. Первый вход усилителя 1 соединен с входом устрой ства, второй вход подключен к выходу первого цифро-аналогового преобразова теля 2, выход соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя 3, первый и второй входы сумматора-вычитателя 7 соответственно соединены с выходами первого и второго соответственно соединены с выходами первого и второго цифро-аналоговых преобразователей 2 и б, а первый и второй выходы соединены соответственно с первыми входами первого и второго компараторов 8 и 9, вторые входы которых подключены к входуустройства, а выходы подсоединены соответственнок первому и второму входам блока 10.управления, выход которого соединен с входом блока 5 памяти, с третьим входом усилителя 1, вторым входом аналого-цифрового преобразователя 3 и с первым входом сумматора 4, второй вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 3, первый выход соединен с входом первого цифро-аналогового преобразователя 2, третий вход соединен с выходом блока 5 па мяти и с входо 4 второго цифро-аналогового преобразователя б, а второй выход соединен с выходом устройства1 и с первыми входами первого усреднителя 11 и блока 13 вычитания, второй вход которого соединен с пер3 . 102вым выходом первого усреднителя 11,а выход подключен к входу второгоусреднителя 12, выход которого соединен с первым входом блока 14 сравнения, второй вход которого подключен к второму выходу первого усреднителя 11, а выход соединен с третьимвходом блока 10 управления., Блок 10 управления содержит триг"гер 15, генератор 16 импульсов, ре Огулируемый делитель 17 частоты, счетчик 18, первый клюц 19, элемент 20задержки, делитель 21 частоты, элемент ИЛИ 22, второй и третий клюци23 и 24, элемент И 25. На вход триггера 15 поступает сигнал запускаустройства, выход триггера 15 подклюцен к первому входу элемента И.25,выход которого является выходом блока10 управления, Выход генератора 16импульсов. соединен с первым входомрегулируемого делителя 17 частоты,второй вход которого соединен с вы".ходом счетчика 18, а выход подключенк входу элемента 20 задержки, к первому входу элмента ИЛИ 22 и к входуделителя 21 частоты, выход которогосоединен с первым входом ключа 19,второй вход которого является третьим входом блока 10 управления, а вы;ход соединен с входом счетчика 18,Выход элемента 20 задержки соединенс первымй входами клюцей 23 и 24 ис вторым входом элемента И 25, третийи четвертый входы которого соединеныс выходами ключей 23 и 24, вторыевходы которых являются соответствен"но первым и. вторым входами блока 10управления.Устройство работает следующимобразом,40Цикл преобразования входного сигнала разделен в зависимости от ско".рости его изменения на К тактов. Заодин такт работы устройства происхо"дит определение К разрядов двоичного.45кода.,Цлительность одного такта пре-образования. определяется. временемработы аналого-цифрового преобразо-вателя 3( бар) и временем слеженияза изменением входного сигнала 1 Д. 50В блок 5 памяти записаны коды установок, соответствующие приращениювходного сигнала за время К при различных скоростях изменения входногосигнала, 55В нацале работы импульсом "Запуск"триггер 15 фиг. 2 ) открывает эле",мент И. 25. Для примера. на элементе 420 задержки и элемента ИЛИ 22 формируются два такта преобразования.Первым импульсом из блока 10 в усилителе 1 устанавливается коэффициентпередачи, равный "1", регистры сумматора 4 сбрасываются в "0", в блоке5. памяти устанавливается код, соответствующий приращению входногосигнала за времяпри максимальной частоте входного сигнала. Затемзапускается аналого-цифровой преобра.зователь 3, который кодирует входнойсигнал с числом разрядов Й . Этот кодзаписывается в сумматор 4 и подает,ся на цифро-аналоговый преобразователь 2. С его выхода аналоговый сигнал, соответствующий коду М, пода.ется на второй вход усилителя 1 и навход сумматора-выцйтателя 7, на другой вход которого с выхода второгоцифро-аналогового преобразователя6 подается напряжение уставки), соответствующее коду первойуставки, записанному в блоке 5 памяти.С выходов сумматора-вычитателя7 на входы первого и второго компараторов 8 и 9 подается напряжениеОми 1+ "уст 1" )щ 4 "стНа другие входй компараторов 8иподается входное напряжение ОЕсли за время ;Ь)(диаграмма, Фиг. 3)изменение входного напряжения не. превосходит заданной уставки, то вторымимпульсом с элемента 20 задержкичерез элемент ИЛИ 22 и элемент И 25,приходящим через время к после первого импульса, в усилителе 1 устанавливается коэффициент передачи К =И= 2 . и запускается аналого-цифровойпреобразователь, который кодируетусиленную в К раз разность О - ОммЯМ,фПолуценныи код сдвигается на И разряда, т.е, делится на 2 "-, записывается в сумматор 4 и суммируется сзаписанным в нем кодом Й,4Если за время к изменение входного напряжения превзойдет заданнуюуставкуО т), сработает один изкомпараторов 8 или 9, и в момент)атробировайия церез один из ключей23 или 24 произойдет запрет на прохождение второго импульса в блоке17 на второй цикл преобразования,Код соответстввющей уставки перепи,сывается в сумматор 4, суммируется схранящимся там кодом первого результата преобразования Ки выдаетсякак результат аналого-цифрового преобразования. Одновременно с процессом кодирования интерационно выбирается интервал дискретизации входногосигнала, По требуемой погрешности 5определения интервала дискретизациис учетом вида алгоритма, реализуемого усреднителями 11 и 12, назначается величина постоянной усреднения р(например, объем усредняемой выборки ) и значение заданной погрешностиа младшие разряды усреднителя 1 Т,а также назначается объем выборкимежду циклами корректировки интервала дискретизации 11 (И- кОэффициент 15пересчета делителя 21 частоты. Счетчик 18 сбрасывается в "0" и устанавливается начальный минимальный интервал дискретизации между двумя соседними запусками аналого-цифрового 20преобразователя, Начальный шаг дискретизации задается с учетом частотыгенератора 16 импульсов и значенияначального коэффициента пересчетарегулируемого делителя 17 частоты. 25В усреднителе 11 по дискретной выборке определяется грубая оценкасреднего значения, которой в блоке13 вычитания центрируется дискретизированный во времени исследуемый про- З 0цесс. Грубо центрируемая выборка усредняется в усреднителе 12 и полученный результатпосле прохождения я выборок сравнивается с задан" ным порогом Ьу, поступающим с млад" ших разрядов первого усреднителя 11. В зависимости от результата срав нения через ключ 19 счетчик 18 добавляется "+1" или н 0", благодаря чему автоматически устанавливается новое значение интервала дискретизации ц регулируемом делителе 17 частоты, затем сбрасывается содержимое усреднителей 11 и 12.Устройство работает циклически. После каждыху 1 выборокосуществляется корректировка интервала дискретизации и после нескольких циклов работы устройство автоматически согласует интервал дискретизации исследуемого процесса с его интервалом корреляции,Именно за счет этого и происходит расширение функциональных возможностей устройства, так как оно осуществляет аналого-цифровое преобразование с декорреляцией выборочных значений и позволяет дополнительно получить грубую оценку интервала корреля" ции исследуемого процесса, что одновременно приводит к увеличению облас. ти применения.1027813Составитель Н. КозловРедактор А, Власенко Техред А.Ач Корректор А. Повхщ еша ю ееттвешиеевщтеаее е Заказ 4754/58 Тираж 936 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж, Рауаская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4