Библиотеьса

289794 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ боюа Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. сви Заявлено 18 ЛЧ.1969 ( етельства1321658/18-24 1. Кл. Н 031 с 13/206 061300 присоединением заявки1321656,18-24риоритет Комитет оа делам обретений и открытий ри Совете Кииистров СССР"ДК 681.325 (088,8) Л 1.1972, Бюллетень1 публико Дата опубликования описания 21.17.197 Авторы зобретения А. Богородицкий, Т. Н. Рыжевска и В.М. Шляндин Пензенский политехнически. Г. Рыжевскии явител ст ПОСОБ АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИНи автома рового пречин (напряимпульсов овании для еобразуемой шение кото- дискретностиэтом преобот предыдуно сравними мерами,10 соб получения одного да преобразуемой веного уменьшения обпреобразовании в код в, основанный на иснного нониуса, Этотформировании с мобразуемого временного оследовательности иморения которых отлцторения импульсов, обаполняющих старшие единицу дискретности но оцениваемого разИзобретение относится к облас тики и вычислительной техники.Известны способы аналого-циф образования электрических вели жения, частоты, длительности и т. д.), основанные на использ оценки различных разрядов пр величины образцовых мер, отно рых равно отношению единиц соответствующих разрядов. При разуемая величина или остаток ее щего сравнения последователь вается с различными образцовы начиная со старшей,Известен также спо дополнительного разря личины без существен разцовой меры при длительности импульсо пользовании электро способ заключается в мента окончания прео интервала нониусной п пульсов, период повт чается от периода пов разцовой частоты, з разряды счетчика, на младшего дополнитель ряда. Результат преобразования уточняется почислу импульсов нониусной последовательности, прошедших на счетчик с момента запуска до момента совпадения одного из этих импульсов с импульсом образцовой частоты.Получение этим способом большего, чем один, числа дополнительных разрядов приводит к увеличению времени преобразования каждого следующего дополнительного разряда на порядок, и, следовательно, к резкому снижению среднего быстродействия преобразователя,Предлагается способ аналого-цифровогопреобразования аналоговых электрических 15 величин в код, позволяющий осуществлятьпреобразование, используя образцовые меры одного порядка без снижения быстродействия преобразователя, который отлГчается тем, что, с целью повышения быстродействия, 20 формируют длительность импульсов опорнойпоследовательности равной дискретности оцениваемого разряда, а паузу - равной периоду следования нониусной последовательности импульсов того разряда, с которым сравнивается опорная последовательность импульсов, и оценивают остаток от сравнения опорной и нонпусной последовательности импульсов.На фпг. 1 показаны шкалы образцовых 30 мер; на фпг. 2 - блок-схема преобразователя; на фиг. 3 - временные диаграммы напряжений в различных точках устройства.Для преобразования в код неизвестной величины Х образуют несколько (по числу преобразуемых разрядов) шкал образцовых мер (см, фиг. 1). Измеряемую величину Х сопоставляют с опорной шкалой 1, образованной образцовыми мерами Мь равными единице дискретности старшего разряда. Отсчет первого знака производят по числу меток (О, 1, 29) опорной шкалы до точки совпадения с преобразуемой величиной Х.Затем с опорной шкалой 1 сопоставляют: шкалу 11 второго разряда, образованную образцовыми мерами М и сдвинутую относительно шкалы 1 на величину остатка ЬХ, от первого сравнения;шкалу 111 третьего разряда, образованную образцовыми мерами М и сдвинутую относительно шкалы 1 на величину остатка ЛХ, от второго сравнения, и т. д. по числу разрядов преобразуемой величины.Образцовые меры М; каждой шкалы выбирают из условия:М, - М;=Л,где Л 1 - единица дискретности -го разряда,При преобразовании второго, третьегои т. д. разрядов каждую образцовую меруопорной шкалы 1 представляют в виде суммы зоны совпадения, равной единице дискретности оцениваемого разряда, и зоны несовпадения.На фиг. 1 линия 1 а представляет шкалу 1при оценке второго разряда, линия 1 б - шкалу 1 при оценке третьего разряда, заштрихованные участки С, и С - зоны совпадения,Н и Н - зоны несовпадения, Отсчет каждого знака, начиная со второго, производятпо номеру метки соответствующей шкалы,совпавшей с одной из зон совпадения опорной шкалы.В приведенном примере преобразуемая величина Х равна 123 условным единицам. Подвеличиной Х здесь следует понимать обобщенный преобразуемый параметр, конкретный вид которого (напряжение, частота, длительность импульсов и т. д.) не изменяет последовательности и содержания операцийпреобразования.Применение предлагаемого способа позволит в ряде случаев упростить реализациюпреобразователей и повысить их быстродействие. В частности, при преобразовании вкод длительности импульсов значительно снижаются требования к быстродействию пере.четных схем; при преобразовании в код низких частот можно получить линейную зависимость аналог - код за несколько периодоввходной частоты без существенного усложнения схемы.Предлагаемый способ аналого-цифровогопреобразования можно пояснить на примереизмерения длительности импульсов.(2) 65 Как н в первой нониуспой схеме, эти импульсы поступают па один из входов схемы 40 45 50 55 60 Блок-схема показанного на фиг. 2 преобразователя включает входной формирователь 1, триггер управления 2, ключ 3, генератор 4 счетных импульсов, счетчик б и набор нониусных схем по числу дополнительных разрядов (в данном примере трех). Каждая нониусная схема состоит из схемы задержки б - б с отводами, схемы сборки 7 - 7, схемы совпадений 8 - 8 З, расширителя импульсов 9 - 9 З, ключа 10 - 10 и счетчика 11 - 11 З.Входной формирователь 1 формирует на выходе два импульса, соответствующих началу и концу преобразуемого временного интервала Т,. Первый из этих импульсов, перебрасывая триггер 2, запускает генератор 4 счетных импульсов и открывает ключ 3, через который в счетчик 5 проходят счетные импульсы с периодом следования То. Второй импульс, соответствующий концу временного интервала Т, возвращает триггер 2 в исходное состояние, закрывая ключ 3 и прекращая тем самым счетным импульсам с генератора 4 доступ в счетчик б, Таким образом, в счетчике фиксируется число ао, соответствующее значению старших разрядов преобразуемой величины, Одновременно этот импульс поступает на вход схемы задержки б первого дополнительного разряда и открывает ключ 10,С отводов схемы задержки через схему сборки 7 снимается последовательность импульсов с периодом повторения Т равным величине временной задержки между двумя соседними отводами схемы и выбираемым из соотношенияТ,=0,9 То Импульсы этой последовательности поступают на один из входов схем совпадений 8 и через открытый ключ 10 на вход счетчика 11 первого дополнительного разряда. На второй вход схемы совпадений 8 поступают расширенные расширителем 9 до длительности т=0,1 То импульсы опорной последовательности с выхода генератора 4. Очевидно, что при выбранном соотношении (1) один из девяти импульсов с выхода схемы сборки 7 совпадает с одним из расширенных импульсов опорной последовательности. В этот момент схема совпадений 8 закрывает ключ 10, и в счетчике 11 фиксируется количество импульсов пь равное значению первого дополнительного разряда преобразуемой величины, оцениваемого первой нониусной схемой. Одновременно импульс с выхода схемы совпадений поступает на вход схемы задержки б второго дополнительного разряда и открывает ключ 10. С выхода схемы сборки 7 снимается последовательность импульсов с периодом повторенияТо= - 0,99 Тоа расширенные импульсы опорной последовательности, поступающие на вход схемы совпадений 8 З, должны иметь длительность т=0,001 То. Число дополнительных разрядов в схеме прибора огоаничивается в основном требованиями к быстродействию схем совпадения и ключей и может достигать нескольких единиц. При этом пепиод Т; следования импульсов с выхода схемы задержки -го дополнительного разряча должен выбираться из условия Т,= (1 - 10-) 7 а длительность т; импульсов опорной последовательности, поступающих на одич из входов схемы совпадения г-го разряда, выбирается из условия(4) т,=10 -То. Основное уравнение шкалы преобразователя временных интервалов для случая двух дополнительных разрядов имеет види 72+Т, ф Т Тс.=ТО(по+п 1+п 2) ) или с учетом формул (1) и (2)Т.,= То(по+0,п+0,01 п,), (5)Для общего случая, когда имеется т дополнительных разрядов, величина преобразуемого интервала времени определяется из выражениягде и; в чис в счетчике -го дополнительного разряда.Время преобразования для случая т дополнительных разрядов составит Тпр -- 7 о Х и;,с=о совпадений У и через открытый ключ 10 на входе счетчика 11 второго дополнительного разряда, На второй вход схемы совпадений 8 поступают при этом расширенные расширителем 9 до длительности т=0,01 То импульсы опорной последовательности с выхода генератора 4. При выбранном соотношении (2) один из девяти импульсов второй последовательности импульсов совпадает с одним из расширенных импульсов опорной последовательности. В момент совпадения схема совпадений 8 закрывает ключ 10, и в счетчике 11 фиксируется количество импульсов пь равное значению второго дополнительного разряда преобразуемой величины. Одновременно импульс с выхода схемы совпадений 8 поступает на вход схемы задержки бо третьего дополнительного разряда и открывает ключ 10. Тоетий дополнительный разряд работает аналогично, Период следования импульсов третьей последовательности выбирается равнымТз=0,999 То, где бо - погрешность дискретности при оценке основных разрядов преобразуемой величины;т - число дополнительных разрядов.Из выражений (5) и (6) видно, что значения т; длительностей расширенных импульсов опорной последовательности непосредственно не входят в уравнение шкалы прибора. Однако из фиг. 1 можно сделать вывод, что, если не выполняется условие (4) и длительность т; импульсов в одном цз разрядов превьшает номинальную, определенную из условия (4), в этом разряде может произойти совпадение одного из расширенных импульсов не с п;-ным импульсом соответствчошей последовательности, а с и; - 1-ным импульсом, что приведет к ошибке в опенке знака этого разряда и вызовет сбой в работе поибора, так как ни один из девяти импльсов последовательности следующего разряда не совпадет в этом случае с импульсом опопной последовательности. Отмеченный недостаток легко устраняется последовательным соединением счетчиков дополнительных разпядов с целью осуществления переноса возможного импульса переполнения цз младшего дополнительного разряда в более старший, а также увеличением числа отводов схем задеожек дополнительных разрядов, с целью исправления возникшей ошибки прц неппавцльном совпадении импульсов в предыдущем разряде. Так, увеличение числа отводов схем задержек свыше девяти на один, два и т. д. позволяет осуществлять расширение импульсов опорной последовательности с погрешностью соответственно около 10, 20 о 4 и т. д.Все изложенное выше относилось к устроцству, работающему в десятичной системе счисления, однако на основе предлагаемого устройства возможно построение прибора, работающего в системе счисления с любым основанием. Предмет изобретенияСпособ аналого-цифрового преобразования электрических величин, например длительности импульсов, путем сравнения с периодом йовторения импульсов опорной последовательности и оценкой остатка сравнением с нониусной последовательностью импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, формируют длительность импульсов опорной последовательности равной дискретности оцениваемого разряда, а паузу - равной периоду следования нониусной последовательности импульсов того разряда, с которым сравнивается опорная последовательность импульсов, и оценивают остаток от сравнения опорной и нониусной последовательностей импульсов. 53 55 60 65 5 10 15 20 25 Зо 50 40 45 Погрешность дискретности о, цифровогоизмерителя интервалов времени определитсяиз выраженияб=бо 10 - ,Редактор Л. Утехина Корректор Т, Миронова Типография, пр. Сапунова, 2 Ю 19 гю г 1 гг Заказ 1033/10 Изд.475 Тираж 448 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5