Следящий аналого-цифровой преобразователь

/48 Е Т СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) НИЕ ИЗОБ ВТОРСКОУУ С(54) СЛЕДЯ ПРЕОБРАЗО (57) Изобре ной технике повышения к измерительпользовано для ого-цифровых ится ть ис анал(21) 4 (22) 2 (46) 1 (71) Р троме (72) В (56) А ЩИЙ АНАЛОВАТЕЛЬение относможет быточности кое бюро элекСССР1985,СССР1985.О-ЦИФРОВОЙ преобразователей следящего типа. Аналого-цифровой преобразователь содержит компаратор, цифроаналоговый преобразователь, триггер, генератор импульсов, первый элемент И и первый реверсивный счетчик, Для повышения разрешающей способности преобразования в него введены блок управления, второй элемент И и второй реверсивный счетчик, Разрешающая способность повышается за счет того, что при сохранении выбранного диапазона преобразования результат преобразования получают выраженным кодом с весом младшего разряда в два раза меньшим, чем.до использования предлагаемого технического решен ия, 1 3, и. ф-л ы, 4 ил,Изобретение относится к измерительной технике, может быть использованО для повышения точности аналого-цифровых преобразователей следящего типа,Целью изобретения является повышение разрешающей способности преобразования,На фиг.1 показан пример предлагаемого выполнения АЦП. На фиг.2 приведена временная диаграмма работы блока.управления. На фиг.З и фиг.4 показаны алгоритмы работы йредлагаемого преобразователя для случая программной реализации эа счет использования ресурсов ЭВМ,Аналого-цифровой преобразователь (фиг.1) содержит компаратор 1, цифроаналоговый преобразователь 2, триггер 3, второй реверсивный счетчик 4 импульсов и блок управления 5, генератор 6 импульсов, первый 7 и второй 8 элементы И, первый реверсивный счетчик 9. Блок 5 управления содержит первый 10, второй 11 и третий 12 элемент И, элемент ИЛИ 13, первый 14, второй 15, третий 16 и четвертый 17 элементы задержки,В исходном состоянии преобразователь удерживают принудительным сбросом, подаваемым на входы установки в нуль триггера 3 и счетчиков 4 и 9 импульсов. Коды на информационных выходах счетчиков 4 и 9 импульсов равны "нулю", Равен "нулю" и аналоговый сигнал на выходе преобразователя 2.Перевод аналого-цифрового преобразователя в рабочее состояние осуществляют снятием сигнала "Сброс". При этом счетчик 9 импульсов окажется в состоянии, способном реагировать на импульсные сигналы, подаваемые через элементы И 7 и 8 от генератора 6 импульсов.Аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом.Поскольку в момент пуска преобразуе-. мый сигнал, действующий на первом входе компаратора 1, превосходит компенсационный сигнал, поступающий на его второй вход с выхода цифроаналогового преобразователя 2, то логической "единица" будет равен сигнал на прямом выходе компаратора 1. Сигнал нэ инверсном выходе компараторэ 1 будет равен "нулю", Следовательно после пуска преобразователя импульсы от генератора 6 импульсов будут поступать нэ суммирующий вход счетчика 9 импульсов, содержимое которого будет при этом увеличиваться.Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока компенсирующее напряжение, действующее на втором входе компаратора 1, не превысит преобразуемый сигнал, действующий на его втором входе.После этого сигнал на прямом выходе компаратора 1 примет значение "нуля", а сигнал на его выходе значение "единицы",По переднему фронту сигнала инверсного выхода компаратора 1, поступившего на вход установки единицы триггера 3, последний сформирует сигнал, выраженный логической "единицей", о выходе преобра зователя на режим сложения.Этот сигнал поступит на вход блока 5управления в качестве сигнала "Конец преобразования" " КП") и подготовит элемент 15И 10 к пропусканию импульсов от генерато ра 6 импульсов, которые поступят на второйвход элемента И 10 через элемент 15 задержки.Импульс с выхода генератора 6 импульсов, вызвавший переключение управляю щих сигналов на выходе компаратора 1,через элемент 15 задержки и элементы И 10 и ИЛИ 13 попадает на сбросовый вход установки в нуль счетчика 4 импульсов, чем обеспечит (подтвердит) сброс последнего.Будучи задержанным элементом 14 задержки, этот импульс поступит на вход синхронизации счетчика 4 импульсов, благодаря чему в счетчик 4 импульсов будет занесена информация, действующая на его ЗО входах начальной установки.При этом в младший разряд счетчика 4импульсов будет занесен "нуль", а в его старшие разряды, начиная со второго, код, 35являющийся результатом преобразования, 5 что равнозначно выполнению операциисдвига "влево" на единицу.Таким образом, в счетчик 4 импульсовбудет занесен код, вдва раза больший кода, действующего на входе счетчика 4 импуль сов, Далее импульс с выхода элемента 14задержки поступит на вход элемента 17 задержки и, будучи задержанным последним на время занесения кода в счетчик 4 импульсов, поступит на вычитающий вход счетчика 5 4 импульсов, содержимое которого уменьшится при этом на "единицу".Задержанный элементом 17 задержкина время срабатывания счетчика 4 импульсов рассматриваемый импульс поступит на 50 синхровыход предлагаемого аналого-цифрового преобразователя, на информационном выходе которого действует код, сформированный в счетчике 4, и являющийся окончательным результатом преобразо вания, более близкий к преобразуемойвеличине, чем код,полученный в счетчике 9импульсов.Второй, после рассматриваемого, импульс с выхода генератора 6 импульсов поступит на вход элемента И 8, на второмвходе которого продолжает действовать управляющий сигнал с инверсного выхода компаратора 1,В результате содержимое счетчика 9 импульсов будет уменьшено на единицу. Соответственно будет изменено компенсационное напряжение, действующее на втором сигнальном входе компаратора 1,Далее, в зависимости от соотношения сигналов на входах компаратора 1 последним будет сформирован сигнал "прибавить" или сигнал "убавить" и будет выполнена процедура, описанная выше.При этом код, заносимый в счетчик 4 импульсов, будет уменьшаться или увеличиваться на единицу в зависимости от того, на каком из двух управляющих выходов компаратора 1 была сформирована логическая "единица". Логической "единице" на инверсном выходе соответствует уменьшение на единицу содержимого счетчика 4 импульсов, Логической "единице" на прямом выходе "прибавить" соответствует увеличение на "единицу" содержимого счетчика 4 импульсов.Необходимо отметить, что суммарная задержка, обеспечиваемая элементами 14, 15, 16, 17 задержки, не должна превышать периода импульсной последовательности, формируемой генератором 6 импульсов.Задержка, обеспечиваемая элементами 14, 16, 17 задержки будет невелика, т,к. необходима для выполнения переходных процессов цифровым элементом-счетчиком. Задержка элемента 15 определяется суммарной задержкой блоков 5, 2, 1.Использование предлагаемого устройства в народном хозяйстве позволит более простым, а значит и более дешевым способом обеспечить повышение инструментальной достоверности устройства при преобразовании аналоговых величин в цифровые коды, т,е, повысить разрешающую способность за счет того, что при сохранении выбранного диапазона преобразования результат преобразования получают выраженным кодом с весом младшего разряда в два раза меньшим, чем до использования предлагаемого, технического решения. Например, используя АЦП с 10- разрядной ЦАПом, можно будет получать на выходе АЦП 11-разрядный код.Формула изобретения 1. Следящий аналого-цифровой преобразователь, содержащий компаратор, первый вход которого является входной шиной, а второй вход подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, информационные входы которого соединены с соответствующими информационными вы конца преобразования, а пятый вход объединен с входами установки в "0" триггера и первого реверсивного счетчика импульсов и является шиной "Сброс".45 2, Преобразователь по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что блок управления содержит четыре элемента задержки, три элемента И и элемент ИЛИ, выход которого является вторым выходом блока управления, пятым 50 входом которого является первый вход элемента ИЛИ, второй вход которого объединен с входом первого элемента задержки и подключен к выходу первого элемента И, первый вход которого является третьим вхо дом блока управления, а второй вход соединен с выходом второго элемента задержки, вход которого является первым входом блока управления, третьим и четвертым выходами . которого являются выходы соответственно второго и третьего элемен 5 10152025303540 ходами первого реверсивного счетчика импульсов, вход сложения которого подключен к выходу первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, инверсный выход компаратора соединен с входом установки единицы триггера, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности преобразования, в него введены блок управления, второй элемент И и второйреверсивный счетчик импульсов, информационные выходы которого являются соответствующими выходными информационными шинами, а входы начальной установки старших разрядов подключены ксоответствующим информационным выходам первого реверсивного счетчика импульсов, вход вычитания которого подключен к выходу второго элемента И, первый вход которого объединен с первым входом блокауправления и подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а второй вход объединен с вторым входом блока управления и подключен к инверсному выходу компаратора, выход триггера соединен с третьим входом блока управления, четвертый вход которого объединен с вторым входом первого элемента И и подключен к прямому выходу компаратора, вход начальной установки младшего разряда второго реверсивногосчетчика импульсов является шиной нулевого потенциала, а вход синхронизации начальной установки подключен к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен с входом установки в "0"второго реверсивного счетчика импульсов, входы сложения и вычитания которого подключены соответственно к третьему и четвертому выходам блока управления, пятый выход которого является сигнальной шиной1802413 Ерос Фиг. 2 тов И первые входы которых являются соответственно четвертым и вторым входами блока управления, а вторые входы обьединены с входом третьего элемента задержки и подключены к выходу четвертого элементаг задержки. вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, являющегося первым выходом блока управления, пятым выходом которого является выход 5 третьего элемента задержки,Ьгх, яви,бЬ. "Г Сч.10 ("3 апиЬюс злРи ЙуЙ "+" -7 В.Ю1802413 Редакт Корректор Т.Пал роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 аказ 85ВНИ Составитель В,РадченкТехред М.Моргентал Тираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5