Аналого-цифровой преобразователь с самоконтролем

)4 НОЗМ 1 САНИ ЕТЕНИЯ фсф 4 ки,аб дискрет В устроя 1, реги лижения тель 8,ходно мпульс нты гическотеля 25, генечик 172 ил. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССР У 1078608, кл. Н 03 М 1/10, 1984.Авторское свидетельство СССР У 839045, кл. Н 03 М 1/10, 1981. (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С САМОКОНТРОЛЕМ(57) Изобретение относится к облас ти вычислительной, информационно-из мерительной и телеметрической техни аналогом сигналов.омпараторьного приб- реобразоваания переатель 10рой 16 эле- техноло два делинденсатор ИЛИ 14, счетНЕ 18. лее конкретно, - к ным преобразователя ство, содержащее к тр 13 последовател цифроаналоговый п индикатор 9 оконч процесса, формиров в, первый 12 и вто с целью повышения надежности введень 4 напряжения, ко ратор 6, элемент импульсов и элемент67155 2Частота 11 определяется быстродействием компаратора 1 из соотношения1ргде с, - время задержки компаратора,Требуемая амплитуда 0 устанавливается делителем 4 напряжения идолжна составлять величинуе равнуювесу младшего разряда преобразователя. Постоянная составляющая д, отделяется конденсатором 5. В ходепреобразования производится формирование тактовых импульсов при помощи 1 г индикатора окончания переходных процессов 9 и формирователя 10 импульсов. В начале текущего такта преобразования начинаются переходные процессы в ПКН 8, причем первый такт 2 О инициируется извне сигналом "Пуск"., Во время переходного процесса модульпроизводной Б отличен от нуля.По завершении переходного процесса модуль скорости изменения 0 ста новится равным нулю, что регистрируется индикатором 9, который при этомразрешает работу форжрователя 10импульсов. Таким образом, очереднойтактовый импульс формируется после ЗО завершения переходных процессов текущего такта, т.е. длительность текущего такта равна реальным задержкамв элементах преобразователя, следовательно, обеспечивается максимальнаяпроизводительность в каждом тактепреобразования. Тактовые импульсыпоступают с выхода 11 и через элемент И 12 на вход регистра 13, чемвызывает инициацию следующего такта 4 О преобразования.1 13Изобретение относится к вычислительной, информационно-измерительной и телеметрической технике, аконкретно к аналого-дискретным преобразователям сигналов,Целью изобретения является повышение быстродействия и надежности,На фиг.1 представлена функциональная схема преобразователя на фиг.2 временная диаграмма его работы.Преобразователь содержит компаратор 1, делитель 2 напряжения, входную шину 3, делитель 4 напряжения,разделительный элемент 5, выполненный на конденсаторе, генератор б,выход 7 цифроаналогового преобразователя 8, индикатор 9 окончания переходного процесса, формирователь 10импульсов с выходной шиной 11, первый элемент И 12, регистр 13 последовательного приближения, элементИЛИ 14, выходную шину 15, второйэлемент И 16, счетчик 17 импульсов,элемент НЕ 18, шину 19 "Пуск", шину 20 "Исправно/готово",Преобразователь работает следующим образом.Сигнал "Пуск", поступающий по шине 19, устанавливает регистр 13 исчетчик 17 в исходное состояние, азадний фронт сигнала инициирует запуск регистра 13. Регистр 13 осуществляет выработку сигналов в соответствии с алгоритмом поразрядногоуравновешивания, который заключаетсяв установке текущего разряда, формирования соответствующего этому разряду компенсирующего напряжения 11при помощи ПКН 8 и сравнении компенсирующего напряжения У с измеряемым Б на компараторе 1, причем,если УП, то производится сбростекущего разряда регистра 13 и установка следующего разряда с меньшимвесом; если Б 6 У, то производитсяустановка следующего разряда безсброса текущего. Сравнение П и Ц,осуществляется токовым способом нарезисторах делителя 2, при этом полярность Б противоположна полярности У, что достигается соответствующей запиткой ПКН 8. На первый входкомпаратора 1 поступает напряжениемодуляции У. Напряжение модуляцииЦ формируется генератором 6, форма колебаний которого может бытьпроизвольной, не симметричной относительно среднего значения сигнала,В процессе преобразования производится контроль равновесия при помощи компаратора 1, элемента И 1 б и 45 счетчика 17. В случае равновесия навыходе компаратора 1 присутствует серии импульсов, следующих с частотой генератора б, которые проходят через элемент И 16 на счетный вход счетчика 17. Модуль счета счетчика 17 выбирается больше двух для того, чтобы схема контроля не реагировала на переходы компенсирующего напряжения через уровень измеряемого напря жения; число таких переходов в течение каждого такта при отсутствии равновесия не может превышать двух. В начале каждого такта счетчик 17 обнуляется тактовым импульсом, посту 3 1367 пающим от формирователя 10 и проходящим через элемент ИЛИ 14, чтобы не происходило накопление переходных импульсов в течение нескольких тактов. Время задержки выбирается из5 соотношения13 сц)мгде ш - модуль счета;10Г- частота Удля того, чтобы обеспечить требуемое время контроля для обнаружения наличия серии импульсов на выходе компаратора 1 в случае равновесия преобра зователя.В неуравновешенном состоянии число импульсов на счетном входе счетчика 17 меньше модуля счета, поэтому его выход имеет значение "0". При этом на выходе инвертора 18 присутствует уровень "1", который разрешает прохождение тактовых импульсов через элемент И 12 и контрольных импульсов через элемент И 16В состоянии равновесия компаратор 1 формирует серию импульсов, которая, проходя через элемент И 16, подсчитывается счетчиком 17. При количестве импульсов в серии, равном модулю счета счетчика 17, его выход устанавливается в состояние "1", при этом формируется сигнал "Исправно/готово" на шине 20. Одновременно выход инвертора 18 приобретает значение "0", при 35 этом запрещается прохождение тактовых импульсов через элемент И 12,что приводит к останову преобразователя, а также запрещается передача импульсов от компаратора 1 через элемент 40 И 16, что фиксирует состояние счетчика 17 в положение "Исправно/готово".Останов преобразователя происходит через минимально необходимое для уравновешивания число тактов преобра зования, поэтому быстродействие такого преобразователя имеет оптимальное значение, так как содержит минимум тактов, длительность которых равна реальным задержкам элементов схемы. 50В процессе преобразования осуществляется непрерывный самоконтроль преобразователя, При этом отказы регистра 13, ПКН 8, индикатора 9,. формирователя 10, элемента И 12 при водят к прекращению формирования очередного тактового импульса, и следовательно, не успевает сформироваться сигнал Исправно/готово", Отказы ге 1554нератора 6, конденсатора 5, делителя 4, компаратора 1, резисторов делителя 2, элемента И 16, элемента ИЛИ14, счетчика 17 приводят либо к невозможности уравновешивания и отсутствию импульсов на выходе компаратора 1, либо к необнаружению серии импульсов у выхода компаратора 1 в случае равновесия, что также приводит к отсутствию сигнала Исправно/ готово", Отказы элемента ИЛИ 14 и счетчика 17, выражающиеся в наличии сигнала Исправно/готово, обнаруживаются внешними элементами контроля, так как сигнал "Пуск" должен обязательно сопровождаться установкой сигнала "Исправно/готово" в состояние 1 111 , Анализ схемы показывает , что при наличии отказов в преобразователе уравно вешивание либо вообще не возможно , либо возможно , но при э том по грешно сть преобразования не превышает веса мл адше го разряда пр ео бр аз оват еля . Схема контроля при этом адекв атно отражает техническое состояние преобразователя . Таким образом о бе спечив ае т ся достоверность пр еобраз ов ания . Преобразователь обладает высоким быстродействием вследствие сокращения количества тактов преобразования до минимально необходимого, а также увеличением достоверности преобразования вследствие охвата самоконтролем более высокого круга узлов преобразователя и введением прямого критерия исправности - наличия равновесия преобразователя.Наличие глубокого самоконтроля делает возможным использование преобразователя в резервированных системах измерения высокой надежности, причем схема встроенного контроля позволяет создавать резервированные системы с более высокой надежностью и с меньшими аппаратурными затратами, чем, например, мажоритарные системы, Наличие самоконтроля увеличивает время готовности устройства даже в нерезервированных системахВ предлагаемом устройстве обеспечивается самоконтроль, позволяющий производить быструю и точную локализацию отказавшего устройства в соста" ве изделия. Кроме того, быстродействие предлагаемого устройства определяется реальными переходными процес- сами и составляет 12-15 мкс,тогдагот Т + К/Т+ Трем/20002000 + 1071,5+17 фф в случае использования АЦП с са- моконтролем ТТ+ К Трец20002000 + 10 х 1 ф Ктот Формула из обретения Аналого-цифровой преобразователь с самоконтролем, содержащий первый и второй элементы И, компаратор, выход которого соединен с входом данных регистра последовательного приближения, информационные выходы которого соединены с соответствующими входами цифроаналогового преобразо 5 13 б 7 как в базовом объекте время.преобразования одного такта выбрано максимально возможным (40 мкс) и полный процесс преобразования длится 450 мкс.Кроме того, наличие самоконтроля позволяет повысить надежность базового объекта, в котором будет использован предлагаемый аналого-цифровой преобразователь. Нестационарный коэффициент средней готовности объекта, . являющийся одним из показателей безотказности и ремонтопригодности,при среднем времени эксплуатации Т=2000 ч, среднем времени поиска неисправности Т= 1,5 ч, среднем времени ремонта Т= 1 ч и при К = 10 преобразователей составляет:в случае использования АЦП без са- моконтроля 155евателя и являются соответствующими выходными информационными шинами,выход цифроаналогового преобразователя через индикатор окончания переходного процесса соединен с формирователем импульсов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения технологической надежности за счет увеличения глубины, контроля, в него введены первый и второй делители напряжения, генератор импульсов, разделительный элемент, выполненный на конденсаторе элемент ИЛИ, счетчик импульсов, элемент НЕ, вход которого соединен с выходом счетчика импульсов, вход сброса которого подключен к выходу элемента ИПИ, первый вход которого объединен с тактовым входом регистра последовательного приближения и соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, а второй вход объединен с первым вхо дом второго элемента И, подключен квыходу элемента НЕ и является шиной "Исправно/готово", выход генератора через конденсатор соединен с первым входом первого делителя напряжения, З 0 второй вход которой является шинойнулевого потенциала, а выход подключен к первому входу компаратора,второй вход которого соединен с выходом второго делителя, первый вход которого является входной шиной, а второй 35вход соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, счетный вход счетчика импульсов подключен к выходу второго элемента И, второй вход 4 О которого объединен с входом данныхре ги стра последовательного при ближения, вход запуска которого объединен с вторым входом элемента ИЛИ и является шиной "Пуск".1367155 оставитель Ю.Спиридоновехред Л.Сердюкова ктор Т,Л орректор Л. Пилипенко о Подписное Тираж 928 Государственног елам изобретени Москва, Ж,аказ 6850/5 комитета СССи открытий НИИПИ д. 4/ 130 ш Производственно-и афическое предпРиятие, г.ужгород, ул.Проектн