Многоканальный цифро-аналоговый преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ О 10294 РЕСПУБЛИ З(50 Н 03 К 13/О ТЕНИ кий инСССР1.11.74,связи СУ ТП,172,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ. СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИСАНИЕ ИЗОБ ОРСКОМ,ФСВИДЕТЕПЬСТ(54) Й 7) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, со цержащий блок управления, первый выхоц которого соецинен с управляющим вхо. цом первого аналогового коммутатора, а второй - с первым входом блока оперативной памяти, первый оцноканальный цифро-аналоговый преобразователь, выход которого через первый аналоговый коммутатор подключен к первому входу блока аналоговых запоминающих элементов, выхоа которого соецинен с выхоцом устройства, счетчик тестовых кодов и счет чик копов адреса, первые входы которых соецннены с третьим выхоцом блока управления, к первому входу которого поцключена шина вхоцных сигналов, и блок .регистрации, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью повышения параметрической нацежности, в него введены блок . элементов ИЛИ, второй и третий оцноканальные цифро-аналоговые преобразователи, регистр ацреса, цифровой коммута= тор, блок разности, аналого-цифровой преобразователь, блок анализа, блок вентилей, второй аналоговой коммутатор игенератор, выхоц которого соединен свторым входом счетчика адреса, выхоцкоторого поцключен к первому входублока регистрации и первому входублока элементов ИЛИ, к второму вхоцукоторого поцкл ючен выхоц счетчикатестовых копов, к третьему вхопушина вхоцных сигналов, выход к вторым вхоцам блока оперативной памятии к первому входу регистра ацреса, выхоа которого соецинен с первым входомвторого аналогового коммутатора ичерез блок вентилей с вторым входомблока аналоговых запоминающих элементов, выхоц которого подключен черезвторой аналоговый коммутатор к первомувхоцу блока разности, выхоц которогочерез аналого-цифровой преобразовательсоеаинен с блоком анализа, выход которого поцключен к второму входу блокарегистрации и к второму вхоцу блокауправления, первый выход которогосоединен. с управляющим входом цифрового коммутатора, второй - с вторымвходом регистра памяти адреса, четвертый - с вторым входом блока вентилей,пятый - с третьим вхоцом блока оперативной памяти, выхоцкоторого черезцифровой коммутатор подключен к входам первого, второго и третьего однованальных цифро-аналоговых. преобразователей, выхоцы второго и третьего изкоторых соецинены соответственно свторым и третьим входами первогоаналогового коммутатора, выхоц которого поцключен к вхоцам блока разности.1029409Изобретение относится к информацион в но-измерительной технике и может быть с использовано в технике анвлого-цифрового и цифро-аналогового преобразования. оИзвестен многоканальный цифро-ана з логовый преобразователь (МЦАП), содер- м жаший ряд отдельных ЦАП, блок управ- и ления, коммутатор аналоговых сигналов, т опорный ЦАП с регистром памяти, сумматоры аналоговых и цифровых сигналов, 1 О в коммутатор цифровых выходных сигналов к запоминаюших регистров ЦАП и АЦП к разности 1 .эНецостатками его являются высокаяи сложность вхоцяших в него узлов и боль м шие аппаратурные затраты, фкИзвестен также многоканальный цифро- т аналоговый преобразователь, соцержаший в блок управления,первый выход которого ц соецинен с упрввляюшим входом первого 20 ч аналогового коммутаторов, а второй - с первым входом блока оперативной памя- т ти, первый оцноканвльный цифро-аналогоч вый преобразователь, выход которого п через первый аналоговый коммутатор 25 т подключен к первому вхоцу блока аналов говых запоминающих элементов, выход в которого соецинен с выходом устройства, д счетчик тестовых кодов и счетчик копов б адреса, первые входы которых соецинены З 0, с с третьим выходом блока управления, к к первому входу которого попклюена шина вхоцных сигналов, и блок регистрации Г 2 335 Нецостатком преобразователя является невысокая точность и малое время хранения аналоговой информации.Цель изобретения - повышение параметрической нацежности, т,е. вероятности того, что погрешность каналов ЦАП при40 работе в заданных условиях не выйдет за установленные допуски.Поставленная цель цостигается тем, что в многоканальный цифро-аналоговый преобразователь, соцержашнй блок управ 45 ления, первый выход которого соединен с управляюшим входом первого аналогового коммутатора, а второй - с первым вхоцом блока оперативной памяти, первый одноканальный цифро-аналоговый преобра 50 эователь, выхоц которого через первый аналоговый коммутатор поцключен к первому входу блока аналоговых запоминающих элементов, выхоп которого соецинен с выходом устройства, счетчик тес товых коцов и счетчик коцов адреса, первые вхоцы которых соецинены с третьим выхоцом блока управления, к первому 2хоцу которого подключена шина входныхигналов, и блок регистрации, ввеценыблок элементов ИЛИ второй и третийдноканальные цифро-аналоговые преобраователп, регистр адреса, цифровой комутатор, блок разности, аналого-цифровойреобразователь, блок анализа, блок венилей, второй аналоговый коммутатор игенератор, выход которого соединен сторым входом счетчика ацреса, выхопоторого поцключен к первому входу блоа регистрации и первому входу блокалементов ИЛИ, к второму входу которогоодключен выхоц тестовых копов, к третьеу входу - шина вхоцных сигналов, выходвторым входам блока оперативной ламяи. и к первому вхоцу регистра адреса,ыход которого соепинен с первым вхоом второго аналогового коммутатора иерез блок вентилей с вторым входомблока аналоговых эвпоминаюших элеменов (АЗЭ), выход которого поцключенереэ второй аналоговый Коммутатор кервому входу блока разности, выхоц коорого через аналого-цифровой преобраэоатель (АЦП) соединен с блоком анализа,ыход которого подключен к второму вхоу блока регистрации и к второму входулока управления, первый выход которогооецинен с управляющим вхоцом цифровогооммутатора, второй - с вторым входомрегистоа памяти ацресв, четвертый - сторым входом блока вентилей, пятыйтретьимвхоцом блока оперативной памяти, выход которого через цифровой коммутатор подключен к входам первого,второго и третьего опноканальных цифроаналоговых преобразователей (ЦАП), выхоцы второго и третьего иэ которых соецинены соответственно с вторым и третьимвходами первого аналогового коммутатора, выход которого подключен к входамблока разности.На чертеже прецставлена структурная схема ИЦАП,Схема соцержит генератор 1, счетчик 2,адреса, блок 3 управления, счетчик 4тестовых коцов, блок 5 элементов, блокоперативной памяти (ОП) 6, регистр 7,аналоговый коммутатор 8, коммутатор 9цифровой, первый ЦАП 10, второй ЦАП 11,третий ЦАП 12, блок 13 АЗЭ, блок 14разности, АЦП 15 блок 16 анализа,блок 17 регистрации, шину 18 входныхсигналов, блок 19 вентилей, выхоц 20устройства, аналоговый коммутатор 21. Выход генератора 1 попключен к первому входу счетчика .2 ацреса, с вторым3 1029 вхоцом которого соединен первый выхоц блока 3 управления и выхоц счетчика 4 тестовых копов, выхоц которого подключен через первый вход блока 5 элементов ИЛИ к первым вхоцам ОП 6 и регист5 ра 7 адреса. К вторым вхоцам регистра 7 и ОП 6 подключен второй выход блока 3 управления, третий выхоц которого соецинен с управляющим входом коммутатора 9 цифрового к второму входу которого о поцключен выхоц ОП 6, а первый, второй и третий выхоцы коммутатора 9 соединены с первым, вторым и третьим ЦАП соответственно, ЦАП 10, ЦАП 11 и БАП 12. Выходы ПАП 10, ЦАП 3.1 и ПАП 12 черезчерез 15 коммутатор 8 поцключены к первому входу блока 13 АЗЭ и первому вхоцу блока 14 разности, выхоц которого соецинен с входом малозаряцного АЦП 15 разности, выхоц которого подключен к вхоцу 20 блока 16 анализа. Выход блока 16 соецинен с входом блока 3 управления и первым вхоцом блока 17 регистрации, к второму вхоцу которого поцключен выхоц счетчика 2 и второй вход блока 5 тре 25 тий вход которого соединен с шиной 18 вхбцных сигналов и вторым вхоцом блока 3 управления. Третий выхоц блока 3 поцключен к третьему входу ОП 6, а чет вертый - через блок 19 вентилей к второму входу АЗЭ 13, выхоц которого30 соединен с шиной 20 выхоцных аналоговых сигналов и первым входом коммутатора 21, Второй вход коммутатора 21 подключен к выхоцу регистра 7 и второму вхоцу блока 19 вентилей. Выхоц коммута тора 21 соединен с вторым входом блока 14.Многоканальный ПАП работаег слецующим образом.Он имеет три режима функционирова 40 ния; основной и цва вспомогательных. Основной - это режим обновления информации в МЦАП, Вспомогательные - это режим регенерации (восстановления) инфор мации и режим проверки ЦАП.45 В первом режиме для занесения цифровой информации по шине 18 в МЦАП и преобразования ее в аналоговую блоки50 цолжны быть в следующем состоянии; счетчики 2 и 4 и регистр 7 в нулевом состоянии, коммутаторы 8 и 9 осуществляют коммутацию таким образом, что коды с ОП 6 поступают на исправный ПАП, 55 например ЦАП 10, и аналоговый сигнал поступает с его выхода на вхоц блока АЗЭ 13. По шине 18 импульс За 409 4пись поступает в блок 3 управления, а через блок 5 коц управляющего воздействия М 1 и коц адреса канада М поступает2 на вход ОП 6 и коц М, поступает такжев регистр 7, Блок 3 управления вырабатывает цва импульса: первый - "Записьв ОП", второй - (с некоторой задержкой)"Списывание иэ ОЗУ". По первому импульсу коцы " ., и М записываютсяв ОП 6, а по второму коц йчерез коммутатор 9 записывается в ЦАП 10 икод Й записывается в регистр 7, На выходе БАП 10 формируется аналоговыйэквивалент, который через коммутатор 8поцается на информационный вхоц АЗЭ 13.По ацресу, поступающему иэ регистра 7в АЗЭ 13, к информационному. вхоцу поцключается соответствующая ячейка АЗЭ,облацаюшая тем свойством, что за времявыборки 1 на ее выхоце устанавливаеъся сигнал, равный сигналу, присутствующему на ее вхоце. Вторым параметром,характеризующим ячейку АЗЭ, являетсявремя хранения 1- это время, в течение которого сигнал на выхоце его будет 1отличаться от исхоцного на величину, иепревышаюшую цопустимую погрешностьх ранен ия.Таким образом, по истечении временина соответствующем выходе блокаАЗЭ 13 устанавливается аналоговыйэквивалент, равный вхоцному коду Й1и устройство готово к провецениюслецуюшего цикла записи в другую ячейку АЗЭ 13 иди обновления информациив той же ячейке.Второй режим - режим регенерацииосуществляется в промежутках междуциклами основного режима. Нго необхоцимость продиктована тем, что реальные ячейки АЗЭ 13 имеют конечное значение 1. Так как соотношение Ех/1составляет тысячи и цесятки тысяч,то этот режим может осуществляться стакой периоцичностью, которая не нарушает и не эатруцняет проведение цылов основного режима.Одя осуществления первого вспомогательного режима необхоцимо, чтобы счетчики 2 и 4 и регистр 7 были в нулевомсостоянии, коммутаторами 9 и 8 выбраноцин из исправных ЦАП, например ЦАП 10.При отсутствии по шине 18 импульса"Запись" в блоке 3 управления вырабатывается разрешающий сигнал, по которомуот генератора 1 записывается в счетчик 2 единица, По этому адресу изОП 6списывается в КАП 10 код, хранящийся5 102940 в соответствующей ячейке ОП. Адрес из ве счетчика 2 записывается также в регистр, п который при наличии управляющего сигнала с на блоке 19 вентилей осуществляет поц- ба ключение к выходу ЦАП 10 ячейки бло ка 13 АЗЭ. Выход этой ячейки хоммута- за тором 21 подключается к блоку 14 раэ- к ности, на второй вход которого поступает через коммутатор 8 аналоговый сигналл с выхода ЦАП 10. Разностный сигнал с 10 выхода блока 14 преобразуется с помов щью АЦП в коц, который поступает вблок 16 анализа. В блоке 16 проверяеъся условие выхода этой разности за поле цоп ска: 15 У.Лцп дон (1) где ЙАО П- код, подучаюшийся на выхоцв АЦП;Ядоп - допустимое отклонение разности, 20Если условие (1) выполняется, то нр условии если в блох 3 управления не поступает сигнал "Запись", в счетчик 2 от генератора поступает вторая единица и цикл регенерации информации уже по 25 новому адресу повторится в той же последовательности, что и выше, Если же разность превышает допустимую, т.е. вре мени, отведенного на восстановление сигнала по каким-либо. причинам оказалось З 0 недостаточно, то по тому же ацресу проводится повторная запись, Если условие (1) опять не буцет выполнено, то адрес неисправной ячейки записывается в блок 17 регистрации. Регенерация по остальным адресам продолжается в той же послецовательности,В процессе эксплуатации или в начале работы МЦАП возникает потребность в проверке правильности работы основного узла устройства - ЦАП. Причем в отличив от элементов вычислительной техники о правильности функционирования ЦАП можно судить, лишь проверив его во всех точках его характеристики "Вход - вы ход. Устройство в этом втором вспомогательном режиме работает следующим образом.Коммутаторы 9 н 8 осуществляют попключение ЦАП 10. В счетчик 2 зано.сится коц 00 . 01, а в счетчике 4 устанавливается код 000 , 00, Информация из счетчиков 2 и 4 через блок ИЛИ 5 поступает в ОП 6 и переписывается в ЦАП 10. Код ацреса записывается в регистр 7, который осушествля ет подключение к выходу ЦАП 10 соот 9 6тствуюшей ячейки АЗЭ 13. После заиси аналоговой информации в соответтвуюаую ячейку в счетчики 2 и 4 довляется по единице и аналоговый-квивалент возросшего на ециницу коданосится в слепуюшую по номеру ячейу. Для случая, когда число возможныхоповых хомбинация меньше числа канаов и соответственно ячеек, в ячейи АЗЭ 13 оказываются занесенными всеначения характеристики ЦАП 10. Послеэтого ЦАП 11 коммутаторами 9 и 8подключается к ОП 6 и АЗЭ 13, а хоммутатором 21 подключается выхоц ячеек АЗЭ х первому вхоцу блока 14, навторой вход которого поступает сигнал свыхоца ЦАП 11, В счетчик 2 заносится код 0001 а в счетчик 4 устанавливается коц 0000, Информацияиз счетчиков 2 и 4 через блок 5 ИЛИпоступает в ОП 6 и переписываетсяв ЦАП 11. По адресу из регистра 7.осуществляется подключение коммутатором 21 выхода соответствующей ячейкик блоку 14. АЦП 15 измеряет разностьмежду значениями сигналов с выхоца ЦАП 10 и ЦАП 11, соответствующихкоцу 00 . 01,Если условие (1) буцет соблюцаться,то осуществляется перехоц к проверкеследующей комбинации путем увеличениячисла в счетчиках 2 и 4 на ециницу. Цылы проверки процолжаются до тех пор,,пока не буцут проверенывсе точки характеристики ЦАП, Если условие (1 ) водной из точек буает нарушено, то по команде блока 16 анализа адрес ее заносится в блок 17 регистрации. Когцацикл сравнения характеристик ЦАП 10и ЦАП 11 заканчивается, то осуществляется цикл сравнения характеристик ЦАП 11и ЦАП 12, т.е. в слепуюшем положенииключей коммутаторов 9 и 8 значениянапряжений в точках характеристики ЦАП 11заносятся в АЗЭ и сравниваются послеэтого путем соответствуюшего переключения ключей коммутаторов 9 и 8 сточками характеристикиЦАП 12, В тойже последовательности сравниваются характеристики ЦАП 12 и ЦАП 10, Такая процедура проверки позволяет выявить неисправный ЦАП и проверить тракты АЗБ.Таким образом, использование одногоЦАП в системе многоканального преобразования сушесвенно повышает идентичность каналов, простоту контроля всех участков многоточечной характеристики каждогоканала и, тем самым, повышает параметрическую надежность работы устройства.3.029 409 ректор Ю. Макаренко аз 50 01/58 Тираж 936 ВНИИПИ Госуцарственного комитета ССС по целам изобретений и открытий 035, Москва, Ж, Раушская набц.оцписное филиал ППП "Патент", г. Ужгороц, ул. П ая, 4 Составитель А. Симагинецактор Л. Авраменко Техрец Л 1,Коштура