Комбинированный аналого-цифровой преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 9) (1 М 146 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ НАЛОГО-ЦИФРОВО осится к области тельной техники овано для преобпостоянного тоститут ввода кода в уп изобретения яв ехоустойчивости высокочастотных ульсных помех п нированный АЦП, кения, триггер, ьных приращений ЦАП, генератор задержки и допол ого счетчика. ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Гнатек Ю.Р, Справочник по ЦАи АЦП, М.: Наука, 1982, с. 410,рис. 5.79.Шляндин В.М. Цифровые измеритные устройства, М,: Наука, 1981,с. 322-323, рис. 5.12.(57) Изобретение отнавтоматики и вычислии может быть использразования напряженияка в цифровой код иравляющую ЦВМ. Цельюляется повьппение помАЦП при воздействиипериодических и имптем введения в комбисодержащий блок сраврегистр последователреверсивный счетчик,импульсов, элементанительного реверсивн2 ил.40 45 50 56 1 13 бИзобретение относится к вычислительной технике и автоматике и может быть использовано в цифровых системах автоматического управления динамическими объектами, в частности газотурбинными двигателями, для преобразования сигналов датчиков рабочих параметров в цифровой код.Цель изобретения - повышение помехоуетойчивости.На фиг,1 представлена. блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временная диаграмма.Устройство содержит блок 1 сравнения, триггер 2, регистр последовательных приближений (РПП) 3, основной реверсивный счетчик (РС) 4, цифроана- логовый преобразователь (ЦАП) 5, генератор 6 импульсов, элемент 7 задержки, дополнительный реверсивный счетчик 8.Устройство работает следующим образом.После поступления по шине запуска импульса запуска РПП 3 устанавливается в исходное состояние. При этом на выходе РПП "Конец преобразования" устанавливается сигнал "1", который запрещает считывание кода и одновременно переводит оба реверсивных счетчика 4 и 8 в режимы записи параллельных кодов, поступающих на первые входы счетчиков, С приходом первого после запуска тактового импульса с генератора 6 импульсов РПП 3 начинает реализовать алгоритм 1 поразрядного уравновешивания. В ходе поразрядного уравновешивания реверсивные счетчики 4 и 8 не влияют на работу,АЦП. Цифро вой код поразрядного уравновешивания формируется на первом выходе РПП 3 и . транслируется через первый РС 4 на вход ЦАП 5, который вырабатывает компенсирующий сигнал обратной связи, сравниваемый блоком 1 сравнения с входным сигналом. Сигналы. блока 1 сравнения фиксируются по фронту тактовых импульсов в триггере и переписываются в РПП 3 с задержкой на время записи в триггер 2, определяемой элементом 7 задержки. После окончания поразрядного уравновешивания (момент , на фиг.2) на первом выходе РПП устанавливается полноразрядный код преобразования, а на выходе "Конец преобразования" появляется сигнал "О", по которому реверсивные счетчики переводятся в режим счета. Одновременно в РС 4 производится запись кода РПП 3, и счетчик начинаетработать именно с этого кода, а во5второй РС 8 по первому входу записывается во все. разряды состояние выхода триггера 2, которое может бытьравно или "О", или "1". С моментавремени .й, начинается этап следящего10 уравновешивания, причем этот этапподдерживается сигналом "О" с выходаРПП 3 до прихода следующего импульсазапуска, а сам РПП в следящем режимене влияет на работу устройства. В те 15 чение всего этапа следящего уравновешивания на шине разрешения считывания присутствует сигнал "О", разрешающий потребителю считывание кодаАЦП,20 Работа устройства на этапе следящего уравновешивания заключается вследующем. Выработкой сигнала. обратной связи, снимаемого с ЦАП 5, управляет код, накапливаемый в первом РС 4.25 В зависимости от знака разности входного сигнала и сигнала обратной связи на выходе блока 1 сравнения и далее триггера 2 вырабатывается сигнал,"О" при Б,щ0 и сигнал "1" при30 ПБ , Этот сигнал, поступая навторые входы реверсивных сЧетчиков,определяет направление счета: "О" -вычитание, в 1 - сложение. Код в счетчиках может изменятьсятолько по фронту тактовых импульсов, которые подаются на счетные входы счетчиков 4 и 8.Однако реверсивные счетчики работаютв разных условиях. Первый РС 4 можетсчитывать только импульсы с выхода,переполнения второго РС 8, поступающие на вход разрешения счета РС 4,причем само изменение кода счетчика4 происходит по тактовым импульсам.Для второго РС 8 счет разрешен всегда, поэтому вход разрешения счета насхеме не обозначен. После окончанияэтапа поразрядного уравновешиванияна выходе триггера 2 фиксируется знакразности между Пи П , имеющий место в момент времени С,. Допустим, что после окончания работы РПП 3 Пь И,) Ю 0, (С,) и на выходе триггера 2 устанавливается "1". Для второго РС 8 этап следящего уравновешивания начинается со значения кода, записанного с первых входов и равного1111, инаправления счета в сторону сложения. Реверсивный счетчик 8вырабатывает сигналы переполнения15 20 25 30 35 40 45 50 55 з 13 согласно следующей логической функции:Р = 0000 Вычитание";Ч = 1111 "Сложение".Таким образом, на выходе второго РС 8 появляется сигнал переполнения, и первый РС 4 производит наращивание кода на 1, Пусть в результате увеличения выходного кода на 1 выполняется условиес Б . Состояние второго РС 8 при этом характеризуется кодом 0000, что имеет место при переполнении счетчика сверху, а направление счета, определяемое выходным сигналом триггера 2, идет в сторону вычитания. Согласно указанному выражению на выходе второго РС 8 вновь вырабатывается сигнал переполнения, по которому код первого РС 4 уменьшится на 1, а второй РС 8 вновь устанавливается в состояние 1111. Таким образом, при изменении входного сигнала в диапазоне между двумя соседними уровнями квантования код основного РС 4 с приходом каждого тактового импульса изменяется на +1 младшего разряда, а состояние второго РС 8.изменяется от такта к такту, принимая значения 0000 и 1111, При этом РС 8 каждый раз вырабатывает сигнал переполнения.При воздействии на входе импульсной поМехи (момент времени 1) код РС 8, изменившись на предыдущем такте после переполнения с 1111 на 0000, со следующим тактовым импульсом принимает значение 0001, так как направление счета не изменяется и, следовательно, сигнал переполнения не вырабатывается. При неизменном направлении счета (т,енеизменном знаке разности Б, -БО) сигнал переполнения появляется лишь после прихода 2тактовых импульсов, что эквивалентно уменьшению скорости отслеживания сигнала (ш - разрядность дополнительного реверсивного счетчика. Для примера на фиг.2 = 2), т.е. повышение помехоустойчивости.По сравнению с прототипом предлагаемый комбинированный аналого-цифровой преобразователь благодаря введению элемента задержки, второго реверсивного счетчика и шины запуска имеет более высокую помехозащищенность по отношению как к импульсным, так и .быстроменяющимся непрерывным помехам. Это достигается за счет того, что при резком уйеличении.скорости изменения входного сигнала, что свойственно импульсным и высокочастотнымпериодическим помехам, в предлагаемом устройстве скачком изменяетсяскорость отслеживания входного сигнала, вследствие чего повышаются фильтрующие свойства АЦП, устойчивость егоработы. При .этом малая динамическая погрешность в полосе частот полезного сигнала, заданное время преобразования на этапе поразрядного уравновешивания, а также уровень подавлениявысокочастотных и импульсных помех определяются выбором значений такто. вой частоты и разрядности дополни- .тельного реверсивного счетчика. Длясравнения на фиг.2 показана штриховой линией реакция на импульсную помеху прототипа, откуда видно, что впрототипе при прочих равных условиях возмущение от действия помехи болеечем в три раза превосходит возмущение, имеющее место в предлагаемомустройстве. Кроме того, в предлагаемом комбинированном АЦП отсутствуютсбои в работе, представляющие собой ложные переключения из следящего режима в режим поразрядного уравновешивания и обратно при воздействии интенсивных импульсных помех, что может иметь место в прототипе. Это объясняется тем, что переключатель метода уравновешивания в прототипе принципиально построен так, чтобы при попадании сигнала рассогласования, вырабатываемого схемой сравнения, в зону, определяемую пороговыми элементами, происходит переключение метода уравновешивания. Формула изобретения Комбинированный аналого-цифровой преобразователь, содержащий блок сравнения, первый вход которого является входной шиной, второй вход соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а выход подключен к первому входу триггера, выход которого соединен с управляющим входом реверсивного. счетчика и информационным входом регистра последовательных приближений, информационные выходыкоторого соединены с соответствующими информационными входами реверсивногосчетчика, счетный вход которого объединен со счетным входом регистра последовательных приближений, выход5 13671 "Конец преобразования" которого является шиной разрешения считывания, а выходы реверсивного счетчика соеди- . нены с.соответствующими входами циф 5 роаналогового преобразователя и являются выходной шиной, генератор импульсов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены элемент задержки и дополнительный реверсивный счетчик, информационные входы и управляющий вход которого подключены к выходу триггера, счетный вход объединен со счетным входом реверсивного 15 1 576счетчика и подключен через элемент задержки к выходу генератора импульсов, выход которого соединен с вто-, рым входом триггера, вход запуска регистра последовательных приближений является шиной запуска, а входы разрешения записи реверсивного счетчика и дополнительного реверсивного счетчика соединены с выходом "Конец преобразования" регистра последовательных приближений, причем выход переполнения дополнительного реверсивного счетчика подключен к входу разрешения счета реверсивного счетчика.1367157 Составитель В.МахнановТехред Л.Сердюкова Корректор М.Демч Лисин акто Тираж 928 Государственног о делам. изобретений Москва, Ж-Э 5, Раушаказ 685 одпи омитета ССС ИИПИ и открытий ская наб., д 5 1 130 оектная, 4 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород