Следящий аналого-цифровой преобразователь

.129,ФРОВ ся к областитемам автобъектами упМай ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относиэлектронной техники, симатической связи ЭВМ с о равления, а также к системам обработки аналоговой и цифровой информации.Изобретение позволяет повысить помехозащищенность и точность преобразования за счет введения в устройство, содержащее реверсивный счетчик 1,цифроаналоговый преобразователь 2,ксмпаратор 3, генератор 7 тактовыхимпульсов и элемент И 5, триггера 8,элемента 2 И-ИЛИ 6, регистра 4 результата, блока 10 индикации, элемента ИЛИ 9, блока 16 фильтрации йусреднения измерений. 2 з.п. ф-лы,2 ил.1 128397Изобретение относится к электронной технике, системам автоматическойсвязи ЭВИ с объектами управления, атакже системам обработки аналоговойи цифровой информации. 5Цель изобретения в , повышение помехозащищенности и точности преобразования.На фиг.1 представлена функциональная схема следящего аналого-цифрового преобразователя (АЦП); нафиг.2 - диаграмма его работы.Устройство содержит реверсивныйсчетчик 1, цифроаналоговый преобразователь 2 (ЦАП), компаратор 3, регистр4 результата, элемент И 5, элемент2 И-ИЛИ 6, генератор 7 тактовых импульсов (ГТИ), триггер 8, элементИЛИ 9, блок 10 индикации, инверторы11,1-11.2, ждущий одновибратор 12,элемент И 13, светодиодный индикатор14, инвертор 15, блок 16 фильтрациии усреднения измерений, ждущие одновибраторы 17 и 18, инверторы 19-20,элементы И 21-24, элементы ИЛИ 25 и26, цифровой делитель 27,Устройство работает следующим образом,При включении питания состояниеэлементов схемы может быть безразличным, поскольку независимо от этогогенератор 7 тактовых импульсов посылает импульсы на какой-либо из входов реверсивного счетчика 1. Посылка 35импульсов заканчивается появлениемимпульсов переполнения или переносапо и или р вьходам, который сбрасывает триггер 8 в йулевое состояние,в результате чего открывается заполнение реверсивного счетчика 1 по входу +. Код вырастает по пилообразнойпрямой и автоматически сбрасываетсяпри переполнении в реверсивный счетчик, образуя выходное напряжение(фиг.2). Время появления входного сигнала в общем случае неизвестно, поэтому вырабатывание пилообразного напряжения на выходе ЦАП 2аналогично поисковому режиму в системах обнаружения. В любые моментывремени на входе компаратора 3 возможны всплески шумов.и помех Б, длительность которых лежит в широкихпределах. Помехи фиксируются АЦП, 5-как правило, при Б близких к нулю.При появлении Б и сравнении его сП, вырабатываемым ЦАП 2, срабаты 1, 2вает компаратор 3 и устанавливается в состояние логической "1". При нарушении этого равенства компаратор 3 вновь возвращается в "0", При установке компаратора 3 в состояние "1" триггер 8 устанавливается по входу Б также в состояние "1", блокируя первую часть элемента 2 И-ИЛИ 6 и от-крывая вторую ее часть для пропуска еще одного импульса ГТИ по входу "+" реверсивного счетчика 1. Этот импульс должен нарушить равенство Б, =Ц, результатом чего является переброс компаратора 3 вновь в состояние 0. При этом триггер 8 остается в "1"При зафиксированной "пиле" Б, открывается элемент И 5 и очередной импульс ГТИ направляется теперь по входу "-" реверсивного счетчика 1, уменьшая его код, После первого импульса по входу "-" должно восстановиться условие Б, =П, которое вновь влечет за собой установку компаратора 3 в "1", и т.д. Таким образом, возникает колебательное равновесие в зоне измеряемого напряжения Б . Однако, индикации о том, что на входе присутствует сигнал, пока нет, поскольку при установке триггера 8 в "1" срабатывает ждущий одновибратор 12, длительность импульса которого Бвыбирается заведомо больше, чем возможная длительность помехи Б . В результате нулевым потенциалом Ц блокируется элемент И 13, а второй ее вход в этом момент находится под потенциалом "1" через инверторы 11, выполняющие роль временной задержки.Если длительность помехи меньше, чем длительность Б 1, то триггер несколько раньше установится в состояние "О", блокируя тем самым элемент И 13 через инверторы 11, не включая индикатор 14. Возврат триггера 8 в состояние "О" происходит импульсом переноса, который возникает в результате того, что при уменьшении Ц и состоянии компаратора 3 в "0" не удается одним импульсом получить равенство Б, =Б. Для его достЖкения необходимо подать несколько импульсов в зависимости от того, какова крутизна заднего фронта импульса Ц,. Если в момент прохождения импульса ГТИ 7 по входу + реверсивного счетчика 1, т,е, в момент фиксации равенства Б,=Б, импульс помехи вообще исчезнет, то происходит возврат ком 3 1283971 4 паратора 3 в состояние "0", откры- условие ц =1, не достигается, то вается элемент И 5 и по входу - по- импульсы генератора 7 продолжают поступают импульсы ГТИ 17 непрерывно. ступать в направлении уменьшения коРежим заканчивается импульсом и, ха- да до нуля и появления импульса перерактеризующим обнуление реверсивного 5 носа ц, сбрасывающего схему в режим счетчика 1 и У =О. Этот импульс че- обнаружения. рез элемент ИЛИ 9 обнуляет триггер 8 Именно поэтому первый импульс деи устанавливается режим пОиска (об- баланса (при Ц, =Б ) направляется в наружения), как и первоначально до сторону увеличения кода, как бы выпоявления помехи. ставляя границу для сигнала Б, слеАналогично работает устройство дующего за изменением Ц . Если дейоп при появлении импульса помехи от- .ствительно в этом момент изменится рицательной полярности, с той лишь в ту же сторону, что и Б то вновь разницей, что.теперь сигнал по входу достигается равенство У =Б, и де+ от ГТИ 7, увеличивая прямой код 15 лается новый шаг в сторону увеличения реверсивного счетчика 1, снижает, кода. Слежение за Б изменяющегося а не увеличивает, как в предыдущем в другом направлении, осуществляется случае Б что тем не менее ведет по входу - реверсивного счетчика 1. к неравенству П, Б и к установке Отличительная особенность схемы компаратора 3 в "0", а это ведет к 20 предлагаемого АЦП состоит в том, что заполнению по входу - реверсивного измерения считаются достоверными счетчика 1. При возрастании -Б по только после команды, которую выра- амплитуде число импульсов по входу батывает цифровой делитель 27 блока - будет больше, чем по входу +. Код 16 фильтрации и усреднения измерений. Бпадает, а амплитуда растет. При 25 . При неизменном входном сигнале уменьшении Ц в моменты после про- (или достаточно длительной помехе) хождения входных импульсов по входу устанавливаются устойчивые вынужден-. + реверсивного счетчика 1, которые ные колебания в зоне +1 ед.мл разряведут к дисбалансу схемы и снижению да ЦАП, Важным является тот факт, Б (фиг,2) должно возникать равен что при изменении сигнала на вели- ство 1), =П, ведущее к новому им- чину, соответствующую хотя бы +1 ед. пульсному сигналу по входу +, по- мл.разряда ЦАП в момент измерений, скольку компаратор 3 в этом случае что вполне возможно, то эти колебания имеет состояние "1". нарушаются, и этот признак принят вПри Б =0 происходит переполнение 35 пРедлагаемом объекте как запрет выреверсивного счетчика 1 и сброс триг- дачи измерительной информации. Основу гера 8 в "0". этого блока 16 фильтрации и усреднеПри появлении на входе Б , по ния измерений составляют два ждущих длительности превышающего Б, сра- одновибратора 17 и 18, вырабатывающих батывает блок 10 индикации входного 40 импульсы положительной попярности и сигнала и светодиодный индикатор 14 запускаемых от задних фронтов ГТИ 7, сигнализирует о том, что преобразует- поступающих на входы + и - реверсився сигнал. В этом случае, как и при : ного счетчика 1, Импульсы ГТИ 7 через измении У, устанавливаются устойчи- инверторы 19 и 20 поступают на входы вые колебания реверсивного счетчика 45 элементов И 21-24. В статическом со вокруг среднего значения сигнала. стоянии ждущие одновибраторы 17 и 18Принцип слежения за 11 состоит в находятся в состоянии "0" и бЛокирутом, что при достижении равенства ют все четыре элемента И 21-24, У =Б, и установке компаратора 3 в При срабатывании любого иэ одно- состояние "1" импульс управления на вибраторов 17 или 18 и обязательном. правляется в сторону увеличения кода срабатывании блока 10 индикации и нарушения равенства Ц =Б. При входного сигнала подготавливается к этом, если в промежутке времени между работе либо элемент И 21, либо элеимпульсами генератора 7 Б не достиг- мент И 22. Поскольку длительность нет Б , то компаратор 3 ввиду Ц,ФУр, 55 импульсов с выхода ждущих одновибустанавливается в состояние "0" и раторов 17 и 18 примерно равна песледующий импульс проходит в навправ- риоду частоты импульсов ГТИ 7, то ленни уменьшения кода. Если и дальше при появлении импульса по входу ре 15 1283971 6версивного счетчика 1, противоположного тому, который работал до негои запустил одновибраторы 17 и 18,он проходит на вход элемента ИЛИ 25и соответственно на счетный входцифрового делителя 27, т.е, устройство работает по принципу ожиданияимпульса по противоположному входуреверсивного счетчика 1, Если этотимпульс поступил, то он проходит через элемент ИЛИ 25 на счетный входцифрового делителя 27 и, таким образом, при соответствующей установкецифрового делителя 27 через определенное число таких импульсов, отражающих число вынужденных колебанийреверсивного счетчика 1 при измерениях, появится команда на разрешениесъема информации с регистра результата.Достаточно двум импульсам ГТИ 7пройти по входу + или - РС, чтобыпроизошел сброс цифрового делителя27, и измерения не будут выданы навыход АЦП. Это возможно, например,при возникновении помехи, наложеннойна сигнал. Тогда работают элементыИ 23, 24 и элемент ИЛИ 26, а цифрово"делитель 27 сбрасывается в нуль. Формула изобретения 45 50 55д 20и303540 1. Следящий аналого-цифровой преобразователь, содержащий последовательно соединенные реверсивный счетчик, цифроаналоговый п;эобразователь и компаратор, второй вход которого является входной шиной, генератор , тактовых импульсов, выход которого соединен через элемент И с первым входом реверсивного счетчика, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности и точности преобразования, в него введены триггер, элемент 2 И-ИЛИ, регистр результата, блок индикации, элемент ИЛИ, блок Фильтрации и усреднения измерений, выход которого соединен с управляющим входом регистра результата, вь 6 оды которого являются выходньпчи шинами, а информационные входы соединены соответственно с инФормационными выходами реверсивного счетчика, выходы переполнения и переноса которого соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ, выхо которого соединен с входом установки нуля триггера, вход установки единицы которого соединен с инверсным выходом компаратора, прямой выходкоторого соединен с первым входомэлемента 2 И-ИЛИ, второй вход которого объединен со вторым входом элемента И, с входом блока индикации и соединен с прямым выходом триггера,третий и четвертый входы объединеныи соединены с выходом генератора тактовых импульсов, пятый вход элемента2 И-ИЛИ соединен с инверсным выходомтриггера, а выход - со вторым входомреверсивного счетчика и первым входом блока фильтрации и усреднения,второй вход которого соединен с. выходом элемента И, а третий вход соединен с выходом блока индикации. 2. Преобразователь по п.1, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что блок индикации выполнен на трех инверторах, элементе И, светодиодном индикаторе, ждущем одновибраторе, вход которого объединен с входом первого инвертора и является входом блока, а выход соединен с первым входом элемента И, второй вход которого через второй инвертор соединен с выходом первого инвертора, а выход соединен с первым выводом светодиодного индикатора и входом третьего инвертора, выход которого является выходам блока, а второй вывод светодиодного индикатора является шиной питания.3. Преобразователь по п.1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что блок Фильтрации и усреднения выполнен на двух ждущих одновибраторах, двух инверторах, четырех элементах И, двух элементах ИЛИ и цифровом делителе, выход которого является выходом блока, а первый и второй входи соединены с выходами первого и второго элементов ИЛИ соответственно, первый и второй входы первого элемента ИЛИ соединены с выходами первого и второгоэлементов И соответственно, а первыйи второй входы второго элемента ИЛИсоединены с выходами третьего и четвертого элементов И, первые входыкоторых объединены с первыми. входамипервого и второго элементов И и являются третьим входом блока, второйвход первого элемента И объединен совторым входом третьего элемента И и соединен с выходом первого ждущегомультивибратора, вход которого объединен с входом первого инвертора иявляется первым входом блока, вторыевходы второго и четвертого элементов7 1283971И объединены и соединены с выходомвторого ждущего одновибратора, входкоторого объединен с входом второгоинвертора и является вторым входомблока, третьи входы первого, второго и четвертого элементов И объединеныи соединены с выходом второго инвертора, а третьи входы второго и третьего элементов И объединены и соединены с вы одом первого инвестора. 7 иг 7 8 ых йгхцЧА Фх оставитель И.Романехред В.Кадар ректор М.Пожо Редактор И.Сегляник 7459 58 Тираж 899 ПодписноеГосударственного комитета СССРлам изобретений и открытийМосква, Ж, Раушская наб., д. За ВНИИПИ по 33303