Устройство для ввода аналоговых сигналов

СНИХ ЕСКИХ СОЮЗ СОВЕТСОЦИАЛИСТИЧРЕСПУБЛИК А 1 19) 1) 4 С 06 Р 13/00 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ системах сбора и елью изобретения надежности устр ся за счет введе содержащее мульт обработкиявляется вано в данных. повьппени достигае ройство, блок выб ь ва в уст плексор,АЦП, анали ки и хранения в в состав к формирова элемента И,нализаторзатора входных сигналов,торого входят компаратортель, три триггера, триэлемент ИЛИ и счетчик. А оценкиатываета вывходных периода сигналы одных сиги выр орк о зна"с формы . Я равне- азон чность измерения ампли удногьной ОДА АНАЛОГОВЪ гналов синусоидам в 3-4 раза вьппалогом, частотныйсигналов расшире ния сре по носится к вычислиожет быть испольа ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ(46) 30. 12,86. Бюл. В 48 (71) Херсонский филиал Головного специализированного конструкторско технологического бюро "Прибор" (72) В.Н. Захаров(57) Изобретениетельной технике и сигналов на основани управления работой уз хранения в АЦП, обесп12 Устройство работает следующим образом,В исходном состоянии мультиплексор 1 закрыт, узел 2 выборки и хранения находится в режиме хранения, АЦП 3 не работает, блок 4 интерфейса ожидает команды микроЭВМ, триггеры 20 и 13 находятся в состоянии "0", счетчик 17 обнулен (цепь сброса счетчика 17 на фиг.2 не показана), генератор 21 импульсов не работает.На выходах ")О" и "=0" счетчика 17, "Признак", "Пуск" блока 4 интерфейса сигналы соответствуют "0".При поступлении из микроЭВМ по шинам 8 адреса (Фиг.1) кода одного из аналоговьгх входов мультиплексора 1, а также одного из сигналов управления по шинам 9 управления блок 4 интерфейса выдает сигналы управления и код аналогового входа 6 на мультиплексор 1, Аналоговый сигнал, например, синусоидальной формы от источника переменного напряжения с соответствующего входа 6 поступает на. выход мультиплексора 1 (момент времени , Фиг.З а), узел 2 выборки и хранения и анализатор 5.Через время (, - Т), необходимое для окончания переходных процессов в мультиплексоре 1, блок 4 интерфей.са вырабатывает сигнал "Пуск". Изобретение относится к вычислительной технике в может быть использовано в системах сбора и обработки данных,Цель изобретения - повышение надежности устройства путем увеличенияполосы пропускания.На фиг.1 показана схема устройства; на Фиг.2 - временная диаграммаработы устройства; на фиг,З - временная диаграмма работы анализаторавходных сигналов.Схема устройства (Фиг.1) включаетмультиплексор 1, узел 2 выборки ихранения АЦП 3, блок 4 интерфейса,анализатор 5 входных сигналов, входы6 аналоговых сигналов, шины микроЭВМданных 7, адреса 8, управления 9,шину 10 данных АЦП, компаратор 11,Формирователь 12, первый триггер 13,второй и третий элементы И 14 и 15,третий триггер 16, счетчик 17, элемент ИЛИ 18, первый элемент И 19,второй триггер 20, генератор 21 импульсов,1 80638 2Анализатор 5 в момент временивыдает сигнал на узел 2 выборки ихранения, по которому последний переходит в режим отслеживания входного 5 сигнала. Одновременно в анализаторе5 определяется длительность полупериода сигнала. Затем с момента времени ГЗ (смены знака входного сигнала) .анализатор 5, учитывая определенную длительность полупериода сигнала, через время, равное четверти периода входного сигнала, формируетимпульс "Пуск АЦП", Узел 2 выборкии хранения переходит в режим хранения амплитудного значения сигнала,запускается АЦП 3. По сигналу "Конецпреобразования" от АЦП 3 блок 4 интерфейса считывает информацию с шин10 данных АЦП и передает ее по шинам7 данных в микроЭВМ.Рассмотрим работу анализатора 5.В анализаторе 5 входной сигнал поспоступает на компаратор 11, которыйформирует пРямоугольные импульсы счастотой входного сигнала. Переключение компаратора 11 происходит в момент перехода входного сигнала черезноль. Формирователь 12 вырабатывает 30короткие импульсы каждый раз при смене состояния компаратора 11. Первыйимпульс с выхода формирователя 12 через элемент ИЛИ 18, элемент И 19 (придействительном сигнале "Пуск" ) перебрасывает триггер 20 из состояния "0"в состояние "1", При этом триггер 13остается в состоянии "0". Запускает"1ся генератор 21 импульсов, и импульсы с его выхода через элемент И 15поступают на вход счетного триггера16, где их число делится на 2, и,таким образом, на вход прямого счета счетчика 17 поступают импульсычастотой в два раза меньше частотыгенератора 21 импульсов. В моментприхода первого импульса на входпрямого счета счетчика 17 на его выходе "0" появляется "1", по которойузел 2 выборки и хранения переходитв режим отслеживания входного (измеряемого) сигнала. При поступленииот формирователя 12 второго импульса в момент времени Т , свидетельствующего об окончании первого полупериода входного сигнала, счетныйтриггер 13 переходит из состояния"0" в состояние "1". Импульсы генератора 21 импульсов через элементИ 14 поступают на вход обратного12806 счета .четчика 17. Если эа времян счетчике накопителя М им 9пульсов, то эти 1 импульсов нычтутсяэа счет счетчика 17 за время 7Тэ 12 17 це Т период частоты входного сигнала,На выходе "=0" счетчика 17 появляется импульс и момент, когда входной сигнал на выходе мультиплексора 101 (на входе узла 2 выборки и хранения) достигает своего максимальногозначения. Одновременно на выходе 0"счетчика 17 появляется "0" и узел 2выборки и хранения переходит в режим 15хранения, С выхода узла 2 выборки ихранения напряжение, равное амплитудному значению входного сигнала, поступает на аналоговый вход АЦП 3. Импульсом с выхода "=0" счетчика 17 запускается АЦП 3. Триггер 20 и затемсчетный триггер 13 переходят н состояние "0", прекращает работу генератор 21 импульсов. Блок 4 интерфейсапосле выдачи сигнала "Пуск" переходит 25в режим анализа сигнала "=0" счетчика 17 и при его появлении снимаетсигнал Пуск" и переходит в режиманализа сигнала "Конец преобразования" АЦП 3. После прихода этого сигнала блок 4 интерфейса считывает информацию с шин 10 данных АЦП и передает ее по шинам 7 данных н микроЭВМ,На этом цикл измерения по одномуаналоговому входу 6 заканчивается,На фиг.2 а для примера показаныслучаи ввода еще двух синусоидальныхсигналов. В общем случае время, необходимое для определения амплитудывходного сигнала, не превышает 1 - 40периода сигнала плюс время преобразования АЦП 3. Тип АЦП 3 и его быстродействие не играют существенной роли при определении амплитуды синусои 45дального сигнала. Частотный диапазонизмеряемых сигналов синусоидальнойформы ограничен лишь разрядностьюсчетчика 17 и частотой генератора21 импульсов.50 Рассмотрим случай когда измеряются входные сигналы 6 от источников постоянного напряжения или тока (фиг.2 б и фиг.3).После коммутации входного сигнала 55 постоянной неличиы мультиплексором 1, блок 4 интерфейса в момент времени С вырабатывает сигнал "Пуск" и 38одновременно импульсньп сигнал Прз- . нак, Как и в случае, описанном выше, импульсный сигнал "Признак" через элемент ИЛИ 18, элемент И 19 поступает на вход триггера 20, который переходит в состояние "1". Начинает работу генератор 21 импульсов. Импульсы поступают на вход прямого счета четчика 17, на выходе 0 которого появляется сигнал, по которому узел выборки и хранения переходит в режим отслеживания входного сигнала, Блок 4 интерфейса с задержкой времени, равной С - 1 , вырабатывает второй импульс "Признак". Триггер 13 переходит в состояние "1", и импульсы генератора 21 импульсов поступают на вход обратного счета счетчика 17. При появлении импульса на выходе =0 счетчика 17 запускается АЦП 3, узел 2 выборки и хранения переходит в режим хранения входного сигнала; который одновременно подается на аналоговый вход АЦП 3, триггеры 20 и 13 с сбрасываются в "0", генератор 21 импульсов прекращает работу, блок 4 интерфейса снимает сигнал Пуск" и переходит в режим состояния сигнала "Конец преобразования" АЦП 3. После прихода этого сигнала блок 4 интерфейса считывает информацию с шин 10 данных АЦП и передает ее по шинам 7 данных в микроЭВМ, На этом цикл измерения заканчивается.Предлагаемое устройство ввода аналоговых данных для микроЭВМ может функционировать в режиме отслеживания входных сигналов. В этом режиме блок 4 интерфейса работает так же, как и в режиме измерения постоянного напряжения. Отличие заключается в том, что после передачи информации от АЦП 3 и микроЭВМ блок интерфейса снова вырабатывает два импульса "Признак" и АЦП 3 измеряет тот же самый входной сигнал, который поступает от мультиплексора 1, и так до тех пор, пока от микроЭВМ не поступят управляющие сигналы и адрес следующего аналогового входа 6.Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает ввод аналоговых сигналов любой формы, но при этом точность измерения амплитудного значения сигналов синусоидальной формы у предлагаемого устройства в среднем выше в 3-,4 раза, а частотный диапазон входных сигналон расширен.Формула изобретения Устройство для ввода аналоговых сигналов, содержащее узел выборки и хранения, мультипле .сор и аналогоцифровой преобразователь, адресные и информационные входы мультиплексора являются соответствующими входами устройства, выход подключен к информационному входу узла выборки и хранения, выход которого подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразователя, выходы которого являются выходами устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства за счет увеличения полосы пропускания, в него введен анализатор входных сигналов, содержащий компаратор, элемент ИЛИ, формирователь, генератор импульсов, счетчик, триггеры и элементы И, один вход компаратора подключен к шине нулевого потенциала устройства, другой подключен к выходу мультиплексора, выход через формирЬватель подключен к одному входу элемента ИЛИ, другой вход которого является первым управляющим входом устройства, а выход соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого является вторым управляющим входомс - ройства, а выход соединен с синхрозходом первого и с входом установки в "1" второго триггеров, неинвертирующий и инвертирующий выходы первого триггера подключены соответст венно к первым входам второго и третьего элементов И, вторые входы которых соединены с выходом генератораимпульсов, вход которого подключенк неинвертирующему выходу второготриггера, инвертирующий выход которого соединен с входом "Сброс" первого триггера, выход второго элемента И соединен с вычитающим входомсчетчика, выход третьего элемента И 20 подключен к счетному входу третьеготриггера, выход которого соединен ссуммирующим входом счетчика, один выход которого подключен к входу"Сброс" первого триггера и к управ ляющему входу аналого-цифрового пре-.образователя, а другой выход - к входу управления узла выборки ихранения,1.280638 Юусн иг. Ю Составитель И. АлексеевРедактор М. Дылын Техред Л,Сердокова Корректо яск Тираж 671ственного комитета Сзобретений и открытийЖ, Раушская наб., д ПодписССР оектная, 4 изводственно-полиграфическое предп ие, г. Ужгород,ЦснЯрцонщ сиск 47КонецйреФра.ааЮцу" фцангкДцскАД фаИонеюИаьиа Заказ 7068/55 ВНИИПИ Госуда по делам 113035, Москв