Устройство аналого-цифрового преобразования

,1480 И 9 5114 НОЗМ 1 СУДАРСТВЕННЫЙ ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИИ ГКНТ СССР ИТЕТРЫТИЯМ САНИЕ ИЗОБРЕТ ляет повысить точность измеренп приодновременном увеличении быстродействия за счет того, что в устройство, содержащее дифференциальный блоки аналого-цифровой преобразователь,введены сумматор, счетчик импульсов,блок деления, два Аормирователя задержанных импульсов, регистр, триэлемента ИЛИ, два элемента И, дватриггера, генератор импульсов. Введение указанных блоков позволяет повысить точность измерения за счеткоррекции дрейфа нулевого уровня иустранения постоянной составляющейсигнала. При этом уьеличение быстро -действия достигается за счет того,что тем же преобразователем коди.Беляе щен- ьных ехозащи мерител19, р ал Г.Г. огрешно ис,8, Авто- стей ряжен РОЙСТВООВАНИЯбретени(54) УС 11 РЕОБРА (57) Из НАЛОГО-ЦИФРОВОГО отноого ится к техниреобразования но для исполь уется только отклонение сигнал ке анал сигнало зования тельных го-цифр и пред в .инАо остояннои составл яющеи, а также лнительного такф лы 3 ил,азнач путем исключения до та коррекции. 1 з.п но - измериретение позв и зо стема относится го преобр назначено Изобретенианалого-цифро сигналов и пр зования в инф ных системах,к технике азования,для исполь- измерительмационноышение точвеличении кциональная2 -"схема хема дифсодержит фроана тель 23 (ЦАП), реяемци делитель 25,Блок 11 делениялоговый прЬобразова гистр 24 кодоуправ. дную нину аналого- (АЦП), ши(21) 4301049/24-24(56) Михайлов Е,ВПомность информационно-изсистем. М.: Энергия, сГельман М.М Шаповматическая коррекция пв преобразователях напМ,: Энергия, 1974, с. Цель изобретения - поности при одновременномбыстродействия.На фиг.1 приведена Фусхема устройства; на Фигблока деления; на фиг.3ференциального блока,Устройство содержит в1, дифАеренциальный блокцифровой преобразователь ну 4 запуска, выходную шину 5, сумматор 6, счетчик 7 импульсов, элемент ИЛИ 8, формирователь 9 задержанного импульса, регистр 10, блок 1 деления, шину 12 сброса, шину 3 задания объема выборки, элемент И 14, шину 15 готовности, элемент ИЛИ 16, формирователь 17 задержанного импульса, элемент И 18,триггер 19, генератор 20 импульсов, элемент ИХТИ 21 и триг-, гер 22.Дифференциальный блок 2 соцержит дифференциальный усилитель 26, аналоговый инвертор 27, первый и второй аналоговые ключи 28 и 29 и элемент 11 Е 30.Устройство работает следующим образом.По внешнему гигналу сброса устройство переключается в исходное состояние, в котором содержимое сумматора б и регистра 10 оказывается нуч левым,в счетчик 7 и регистр 24 блока 11 записывается код объема выборки, выходной сигнал триггера 19 становит ся нулевым и блокирует элемент И 18, а соответствующий нулевой сигнал триггера 22 блокирует элемент И 14, По первому внешнему сигналу запуска (нина 4) запускается ЛЦП 3 и его сиг налом готовности переключается триггер 19, чем деблокируется элемент И 18 (второй вход этого элемента деблокирован единичным сигналом триггера 22), Далее импульсом генератора 20 25 выполняется спедующий запуск ЛЦП и этим же импульсом, переданным через элемент И 1 И 16, вновь переключается триггер 19, вновь блокируя элемент И 18, Описанный запуск АЦП 13 сигна ламп генератора 20 повторяется по мере Формирования сигналов готовности АЦП 3, которые не передаются через блокированный элемент И 14 на шину 15, при етом в течение некоторого интервала времени наблюдения, определяемого соответствующим объемом выборки, сумматор 6 и блок 11 вычисляют среднее значение (математическое ожидание) полученных на выходе ЛЦП 40 3 кодированных значений входного сигнала, Составляющими вычисленного среднего являются как постоянная составляющая измеряемого процесса, так и отличные от нулевых значений сигна лы аналоговых цепей блока АЦП, обусловленные "дрейфом" АЦП, а в общем случае "дрейфом" всего измерительного канала. 50Объем выборки задают в виде числа (кода) на шине 13. Этот код записывают предварительно в счетчик 7,работающий на вычитание. По каждому сигналу запуска в АЦП 3 кодируется текущее значение измеряемой величины, при этом сигналы конца цикла измерения ЛЦП 3 уменьшают содержимое счетчика 7. По сигналам концов циклов измерений ЛЦ 11 3 выходные коды суммируются сумматором 6 с учетом знака. С завершением цикла преобразования последней дискреты из выборки заданного объемя содержимое счетчика 7 становится нулевым, что отображается соот - ветствующим изменением сигнала на выходе этого счетчика, По изменению выходного сигнала счетчика 7 в регистр 10 переписывается из сумматора 6 накопленная алгебраическая сумма чисел. В Формирователе 9 с задержкой, необходимой для упомянутой переписи, а также установления напряжения ня выходе блока 11 и, соответственно, сигнала на выходе дифференциального блока 2, формируется импульс, которым в счетчик 7 вновь записывается код объема выборки, заданный ня шине 13. Одновременно выходным импульсом Формирователя 9 переключается триггер 22, изменившимися выходными сигналами которого,цеблокируется элемент И 14 и блокируется элемент И 18. При этом из-зя задержки формирователя 17 импульс, сформированный из соответствующего сигнала. готовности АЦП 3, поступит на вход триггера 19 лишь после того, как элемент И 18 заблокируется нулевым сигналом триггера 22, тем самым в последующем исключается запуск ЛЦП 3 импульсами генератора 20 до появления нового сигнала сброса (вход 12). Появление первого сигнала готовности на шине 15 сигнализирует о готовности АЦП 3 к считыванию из него кода и к возможности последующих запусков внешними сигналами, так как после реализации первого объема выборки на выходе блока 11 оказалось сформированным напряжение, эквивалентное сумме постоянной составляющей измеряемого сигнала и "дрейфа" нуля АЦП,Блок 11 может быть выполнен поразличным схемам, в частности по схеме, представленной на Фиг,2, Код объема выборки хранится в регистре 24 этого блока, Код накопленной суммы преобразуется в этом блоке ЦАП 23 в эквивалентное напряжение, которое делится кодоуправляемым делителем 25 на объем выборки, Таким образом, с выхода кодоуправляемого делителя 25 на соответствующий вход дифференци" ального блока 2 передается напряжение, эквивалентное модулю суммы среднегозначения входного сигнала и дрейфа нулевого уровня АЦП 3. Одновременно с соответствующего выхода регистра 1 О в дифференциальный блок 2 переда 5 ется кодовый сигнал знака числа, записанного в 1 егистре ("1" соответствует отрицательному знаку), В зависимости от этого знака в дифференциальном блоке 2 (Фиг.3) открывает О ся аналоговый ключ 28 или 29 и на инверсный вход дифференциального усилителя 26 поступает выходное напряжение делителя 25 блока 11 отрицательного (после инвертирования элементом 15 27) или положительного знака соответственно, При этом в дифференциальном усилителе 26 выходное напряжение кодоуправляемого делителя 25 вычитается с учетом знака (передаваемогоО из регистра 10) из измеряемого сигнала, Тем самым сигнал на измерительном входе ИУ 1 3 центрируется, причем иэ него исключаются как постоянная составляющая входного измеряемого сигнала, так и отличное от нуля значение. исходного уровня АЦП (" дрейф" нуля), представляющее собой систематическую погрешность аналого-цифрового преобразователя, Таким образом, 30 для коррекции дрейфа" не нужно закорачивать вход А 1;П и прерывать процесс измерений.Дифференциальный блок можно включать также непосредственно на входе аналого-цифрового измерительного канала, устраняя тем самым смещение нулевого уровня всего измерительного тракта, включая канал передачи сигнала. Далее процесс коррекции и центри рования повторяется параллельно с кодированием измеряемой величины и пе- редачей соответствующих кодов на шину 5 аналогично описанному, но по внешним сигналам запуска, поступающим 45 на шину 4, например, из ЭВМ или регистратора, С записью каждого нового числа из сумматора 6 предыдущее содержимое регистра 1 О автоматически стирается. Триггер 22 выполнен, на.- 50 пример, по схеме П-триггера, Поэтому по мере появления выходных сигналов обнуления счетчика 7, поступающих с задержкой в Формирователе 9 на вход синхронизации этого триггера, он 55 после первого переключения больше не переключается до появления нового . сигнала сброса на его К-входе пере-) данного через шину 12 устройства,тем самым поддерживается рабочий режим измерений,Формула изобретения1 . Устройство аналога-цифрового преобразования, содержащее дифференциальный блок, первый вход которого является входной шиной, а выход соединен с измерительным входом аналого-цифрового преобразователя, выходы которого являются выходной шиной, а т л и ч а ю щ е е с я тем, что, целью повышения точности при одновременном увеличении быстродействия, в него введены сумматор, регистр, три элемента ИЛ 1"., два Формирователя задержанного импульса, блок деления, два элемента И, два триггера, генератор импульсов и счетчик импульсов, выход которого подключен к входу записи регистра и через последовательна соединенные первый формирователь задержанного импульса и первый элемент ИЛИ к входу записи счетчика импульсов, выходы сумматора соединены с соответствующими входами регистра, выход знака которого соединен с вторым входом дифференциального блока, а кодовые выходы соединены соответственно с первыми кодовыми входами блока деления, аналоговый выход которого подключен к третьему входу дифференциального блока, а вторые кодовые входы объединены с кодовыми входами счетчика. импульсов и являются шиной задания объема выборки, счетный вход счетчика объединен с управляющим входом сумматора, входам второго формирователя задержанного импульса, первым входом первого элемента И и подсоединен к выходу сигнала готовности аналого-цифрового преобразователя, выходы которого соответственно соединены с информационными входами сумматора, второй вход первого элемента ИЛИ объединен с первым входом второго элемента ИЛИ, входами установки в 0 регистра, сумматора и, Р-входом первого триггера и является шиной сброса, прямой выход первого триггера соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого является шиной готовности, С-вход первого триггера подключен к выходу первого Формирователя задержанного импульса, а инверсный выход соединен с первым входом второго элемента И, 7 1480127. 8к второму входу которого подключенвыход генератора импульсов, к третьему входу - прямой .выход второго триггера, а выход через третий элементИЛИ соединен с входом запуска аналого-циФрового преобразователя и черезвторой элемент ИЛИ с входом установки в пОп второго триггера, вход установки в "1" которого соединен с выходом второго Формирователя задержанного импульса,2. Устройство по п, 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что диФФеренциальный блок содержит диФференциальный усилитель, аналоговый ннвертор, элемент НЕ и два аналоговых ключа,выходы которых объединены и подключены к инвертирующему входу диФференциального усилителя, неинвертирующийвход которого является первым входом5блока, а выход является выходом блока, вход аналогового инвертора объединен с инФормационным входом первого аналогового к пса и являетсятретьи входом блокаа выход соединен с инФормационным входом второгоаналогового ключа, управляющий входкоторого объединен с входом элементНЕ и является третья входом блока,выход элемента НЕ соединен с управляющим входом первого аналоговогоключа, другим входом соединенным свторым входом блока,148027 49 аз,2 иг Составитель И.РомановРедактор К.Петрова Техред М.Дидык ектор М.Тбвти Заказ 2558/эб Тираж 885 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия113035, Москва, Я, Раушская наб., д. 4/5 ГКНТ СССР роизводственно-издательский комбин Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 10