Аналого-цифровой преобразователь

(1 ц 445982 Союз Советских Социалистических Республик(22 1) М. Кл, Н 031 с 13/17 соединением заявкиГосударственный коатнтет Совета Министров СССР по делам изобретенийи открытий 32) Приоритет бликовано 05.10.74, Бюллетень37 53) УДК 681,325(088,8 ата опубликования описания 03.10.7 Авторыизобретения. Г. Живилов и Н. М. Сметани 71) Заявите 54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ Устройство относится к цифровой электро- измерительной технике, может быть использовано в преобразователях напряжения в код.Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий входной усилитель, два из мерительных ключа, согласующий усилитель, усилитель-удвоитель, сравнивающее устройство, сравнивающее устройство текущей ошибки с заданной, устройство управления, цифроаналоговый преобразователь, суммирующий 10 узел, источник образцовых дополнительных напряжений, логическое устройство линейной экстраполяции, счетчик и реверсивный счетчик.Известные преобразователи неточно изме ряют экстремальные значения входного сигнала, у них велико время установления интервала экстраполяции из-за постоянного шага приращения интервала.С целью повышения точности измерения 20 экстремальных значений и ускорения установления интервала экстраполяции, в предлагаемый аналого-цифровой преобразователь введены логическое устройство ступенчатой экстраполяции, блок решения логических опера ций, блок выделения экстремальных значений и схема совпадения, причем первый вход блока выделения экстремальных значений соедипеп с первым выходом устройства управления, его второй вход - с первым выходом блока 30 решения логических операций, второй вход которого соединен со схемой управления, третий и четвертый - со входамн реверсивного счетчика, первый вход - с выходом логического устройства чннейной экстраполяции, а второй - с первым выкодом логического устройства ступенчатой экстраполяции, второй выход которого связан с источником образцовых дополнительных напряжений, первый вход - с выходом схемы сравнения, а второй со вторым выходом устройства управления; выход блока выделения экстремальных значений подсоединен к первому входу схемы совпадения, второй вход которой соединен с выходом сравнивающего устройства текущей ошибки с заданной, а выход - со входом цнфро-аналогового преобразователя.Блок-схема предлагаемого аналого-цифрового преобразователя изображена на чертеже.Входной усилитель 1 соединен через ключ 2, управляемый устройством управления 3, с конденсатором 4 и согласующим усилителем 5, подсоединенным к первою входу сравнивающего устройства 6. Ко второму входу сравнивающего устройства подключен цпфро-аналоговый преобразователь 7. Устройство управления 3 связано с реверсивным счетчиком 8, соединенным со счстчпком 9. Последний подключен к устройству управления входом и выкодом. Входной усилитель 1 соединен такжечерез ключ 10, упр авляемый у стройстиом управления 3, с конденсатором 11 и усилителем-удыоителем 12, выход которого подключен к первому входу сравнивающего устройства текущей ошибки с заданной 13, ко ито 130 му Входу подключен ыход су 3 миру 01 це 10 узла 14. Входы суммирующего узла 1 одсоединсны к согласующему усилителю 5 и ц;1 фроапаЛООЬОЪуе ПрЕОбраЗОВатЕЛЮ 7. ВЫХОД СраЫ- ниваюцего устройства б подключен к цпфро НВЛОГОВОХУ ГРЕ 0013230 Ы 21 ЕПо ( И ЛОГИССК 031 Я устройству ступенчатой экстраполяции 15, а ВЫХОД СРВВНПВ 210 ЩЕГО УСТРОЙС 1 иа ГЕКУЯЦСИ ошибки с заданной 13 - к логическому устройству линсйнои экстраполяции 16. Псриые выходы логических устройств 15 и 16 соединены с источником образцовых дополнительных напряжений 1, Выход которого соединен с выходоу цифро-аналогового преобразователя 7; вторые выходы этих логических устройств соединены с блоком решения логических операций 18, выходы которого связаны с реверсивным счетчшом 8, устройством управления 3 и блоком выделения экстремальных значений 19, выход которого соединен с первым входом схемы совпадения 20, Второй вход схезы совпадения сосд шсп с выходом сравнивающего устройства текущей ошибки с заданной 13, а ее выход - со входом цифро-аналогового преобразователя 7, Устройство управлешя 3 управляет также цифро-аналоговым преобразователем 7 у сп- ЛИтЕЛЕМ-удВОИтЕЛЕМ 12, СравНИВаЮПяИМ уетройством текущей ошибки с заданной 13, логическим устройством ступенчатой экстраполяции 15, логическим устройством 16, источником образцовых дополштельпых напряжений 17 и блоком выделенЯ экстремальных значений 19.Устройство работает следующим образом.Измеряемое напряжение /подаетс 51 па входной усилитель 1. Отсюда оно через ключ 2, коммутируемый устройством управления 3, запоминается конденсатором 4, подается на согласующий усилитель 5 с большим входным сопротивлением и преобразуется и код с помощью устройства управления 3, сравнивающего устройства 6 и цифро-аналогового преобразователя .По окончании преобразования устройство управления 3 направляет в реверспипый счетчик 8 сигнал перезаписи его кода и счетчик 9. Ксд реверсивного счетчика 8, а следовательно, и счетчика 9, соответствует полоьчшс интервала квантования - . После перезаписи кода2устройство управления 3 подает в счетчик 9 тактовые импульсы с целью определения половины интервала квантования - . Сигнал со счетчика 9, соответствующий по времени концу половины шгтервала квантования -2поступает в устройство управления, которос фОРми 13 Ус сВл:12 У 1132 Вл 5110 щий ВхОдк;110 Ч 2 10.с 1 ерез полоишу иилгервала квантования13 гя 1 ЕР 5 ЕДКОЕ Н 2 ПР 5 ЖЕНЕ ЗаПОМИ 112 ЕТСЯ КОНДЕНг сато 3031 11 и иодаетс 51 Н 2 усилитель-удвоитель 12 с Оольп 3 Н 3 1 ход 1 ым сопротиВлением.Ус;1;11 те,ь 1 ы соыокуНОс 1 И с ключами 2 и 10,конденсаторами 4 и 11, усилителями 5 и 12обра 33 От два впало Оиых запоминающих1 гуЯ УСТ 30 ЙСТиа, КОТОЧЫС 1 СПОЛЬЗ 10 ТСЯ ДЛЯ 32 ПОШ 12 Ши ТЕКУЬгеИХ ЗпаЧЕНИЙ ИЗ.яЕР 51 ЕХОГО:1 е 1 НР ЯЖСП 11 Я,С ус 1 лс;51-удиоитег 5 12 удвоенная величина Н 331 с 13 яем 010 напр 51 жения через поло 153 шу интервала кыатоыания 2 у+ - - подастся па один из входои сравнивающего у стройстыа текущси ошибки с заданной 13, но сраынешгя пока пс происходит.После выключения ключа 10 устройствоунраыле Ня 3 шОиа на раиляс и рсиерсивный счстчи 8 сшнал перезаписи его кода в счетшк 9, и затем в счетчик 9 подаются тактовые мпульсы с цельО ОП 13 сдсления второи поло ны интери 2,а Ю 3 антоья 211 ия т, СиГнал СО СЧЕтЧШяа 9, СООтиЕтетВу 1 ОЩИЙ ПО ВРЕМЕНИ концу ыгорой поло 3 нны интервала квантования, постуяпаст и устройство управления 3, Е 010 РОЕ фОР я 1 ЭуСТ СПГНал На ВКЛ 10 ЧСНИЕ кгноча 2.11 рн ЫКЛОягскП; К,1;Оиа 2 На КОПдеиеатОрЕ 4ааПО.,1;12 С Ся уи ае 1:ШЕ ИЗМЕр 5 ЕМОГО Нанря;кегшя у(г), которое передается через согла я,уяОщип усп,15 Тель 0 и сухмиру 10 щии узел 14,га ОДИ 1 ИЗ 13 ХОД 013 СР аинииа 1 ОЩЕГО УСТРОИстиа текущей ошиоки с заданной 13 подано.;,ля е яе яеяеуявеыаге сярягкеяяя яу 1 Е + - 1,2/ 4 Опа другой его вход теперь подается алгебраическая сумма двух напряжений; с цифроаналогового преобразователя 7 напряжение у(1+т) и с согласующего усилителя 5 напря жеИе у(г). ОдОирезенно на Один из одовсравнпыаОщсго устройства 6 подано напряжение г с согласуОщсго усилителя 5, на Д 13 УГОЙ - пап 13 Яжснис У(г - е т) с цифРО-аналогового преобразователя .гяО С устройства управления 3 одновременноподаются стробпрующпе импульсы на сравнивающие устройства б и 13. Сравнивающее устройстВО 6 ОН 13 еДеляет 3;12 к 1323 ности межДу и апряжеш 1 язш у (1) - у (1+ т) 1, а сравниваю щее устройством 13 - знак разности междунапряжениями2 у 1+ . ) - уе+ у 1+я),ьг Результаты ср инснпя при определенииЗпакои этих двух разностей записываются соотыетстапшо и логпчсскос устройство ступенчатой экстраполяц 1 ш 15 и в логическое устройство шнейной экстраполяции 16. В этом 65 заел 1012 стс 51 НОРьа 51 лои"1 еск 251 Опе 132 циЯО1- ) - ЛЕ 1 2 Ч 1 я )Оя, )ЛЯ ЧИ- :;- - ЬЕ ОЛЕ гО 1- я, - ЛЯ.,ОЛЯ я ) О ХЧ 1 я ЛЕ Логическое устроцство линейной экстраполяции 16 по команде с устройства управления 3 в завттсцмостц от знака разности выра- жения включает напрясенце ЛЕ исто тнттка образцовых дополнительных ттаппяжений 17 с соответствуюптим зттаком. Пптт отрттпателытой 10 разности включается - ЛЕ, пои положительной разности + ЛЕ. Лбсолютное атталиение разности задается запанее и оппелеляет ошибку восстаттовлеттття. Ттяпряисенце ЛЕ складывается алгсбраически в сютцпчтоптем 15 узле 14 с напр яжениемр ГО -1- р Гс т Т. Выключение и включение ттяпряжения ЛЕ ВЫПОЛНЯЮТСЯ УПП ЛВЛЯтОЩИМИ ЦЗМЕРИтРЛЬЦЬтМтт ключами логичестсцтт схемами логических устройств 16 тт 16. тРзулт,тят спявцецття стттткстт руется логи тески устройство лттттей Ой экстраполяции 6.Вслеч за вьтполнеттттез этцх опепятттцт,тогц- ЧЕСКОЕ Чстпойстно Стчнеттпатот ЭкСТПЛПОЛЯ- ции 15 по комли, е с стпоттствл чполвлецття 3 25 В ЗаВИСИМОСтИ От ЗНЯКЯ ПЛЗЦОСттт ГЬтояжеиттЯ ГРГ- ,т/Г- т ТО втсчточлРт ттлппжРте ЛЕ С СоотттРТСТто"ттт Зияио Л ТТО 1 т Ототтття.тЕЛЬНОй Пал Ости Вт: тО 1 ЛРТСя - ЛЕ, Пвц ПОЛО- жительной Пязтости ЛЕ. Резал.тят спявце НИЯ таСтСЕ Сттт СтттлетСЯ,чОГтГЧЕСтлт". Стт;ОйетВОМ СТ 1 неталто Этлстпяночятттщ 1,5 В Этотл ЗаКЛЮЧастсЯ ВтОПЯЯ ЛОГИЧРСКаЯ ОПРПЛПИЯ,В рЕЗ Лт татС. ВЬтПОЧНРНття Этнк Оттеояттттй могут возтпттсц;ть слеттчюттптР вл отатты Гсх. таблинуТ, в залсости от котопых блок рЕШЕНИя ЛОГцчРСКтт"с Опевятттттт 18 ттвцттттттЛЕТ решение об наметс пии Гчтеньтттеттттт илтт УВЕЛИЧЕЦИИ) ЦптРПВЯЛЛ КВЯНтОВЯНЦЯ ттЗМЕРЯЕ- МОГО НяцряжРтттттт я ВЕЛцЧттГ ОЛЕЙ цттц Л 40 Если вьтттолнс тотся влпттаттты логттчестсттх операнит 1, ТТ 1, ТХ, ХТ, т. е. текитие знячеттття ПОГРЕШЦОСтп ВОССтлЦОВЧРНИЯ ПОя Созл Етт.Ртцти лицейпои и ст петтчатоц экстряполятттснт ппР вьипатот зяланцчто Оцтибтс восстлттовлеттття ЛЕГ 1 еб)ЛЕ и 1 е ,)ЛЕ . ттцтепвял квятттоваштя уменыпается тта 2 Л.Если выполняются ваоиацты логичестсттх опепаний 11, Тчт, Х, Х 1 Т, т, е, Р) ЛЕ, 50 а е( ЛЕ 1, т ч чтт Хт 11 Ху. т, е.е,( 1 ЛЕ 1, а в,) 1 ЛЕ 1, ицтепвял кватттования чтетыкается пя .М.Если выпочнятотся васцтанты чогттщ скцх опеоаций ЧТТТ, ХТЧ, т, е.е( ЛЕ и е(1 ЛЕ 1, но Р, (О, а е, ) О цчц ег, ) О, а е р, ( О. Текчтттяя погоетпттость восстановлеттця мсняет зттятс, тто опптбкя восстановления не превьтцтлет ЛЕ. тттттеОвял квантования увеличивается на ЛУ, Есчтт тзьтпоччятотся бО варианты,тогических операттцй Ч.т Х"1, т, Р.е,(1 ЛЕ и 1 еь( ЛЕ 1, и текчтная т 1 огрешность восстановления ег, ) О и ес ) О или ег, ( О и е, ( О зттака не меняет, интервал квантования увеличивается на "Лг, Г 15 Интервал квантования изменяется по сигналу блока рсшеттття,чогпческпх операций 18 устройству управлештя 3. которое вычитает плц прибавляет единицу плц две единицы в реверсцвиый счетчик 8, чем увеличивает или уменьшает интервал квантования на один или ,чва шага, Далее устройство управления 3 дает команду на измерение ранее запомнеНногонапряжения у(с), которое для следующего цикла измерения соответствует напрякецзцо у(т+ т). Да,чсс устройство работает как описано выше, т. с. определяется оптимальный интервал квантования. В па гале измерения код реверсивного счетчика 8 равен нулзо, что соответствует цшимяльцо возмокцому интервалу квантования. ПО мере роста числа циклов измерения код ца реверсивном счетчике 8 увеличивается и флуктуирует около определенного оптимального интервала квантования для данного процесса до тех пор, пока не изменится спектр (ил 1 соответственно авто- корреляционная функсия) входного сигнала.Возможен рекап работы блока решения логических операций 18, прп котором в рез.льтате выполнения логических операций 1 п ХЛ интервал квягзтовяния увеличивается только на Л 1, что увеличивает вероятность нахождения оптимального интервала квантования и входного сигналя в зоне задапзой озпзтбки восстановления.Устройство тлсже вычрлярт ц 1 ззмрпяет экстремальные, отде,гьпО зинцмлльныр и мяк- СИМЯЛЬЦЬ 1 Е Зназрцтзц ВХО тЦОгО СЦГПЛЛЯ,Значецззр цзмрпяезтогО плппяжрпця, зл чепжачного пл ПОловцтд знтррвлля иватоталия Д- --по ОтпозРпп" тс трзсмпТР 1 згзлчрппзО1 ИЗМЕРЯРМОГО ПЛППЯКРП,1 Я Г Г), ЗЯЧГПКЛттПОт на полньзй цпт птзлл квлззтовяппя п(5-1- т), имеет локальньзй экстпечм,.ГТри измерении экстпр лл П 1,х зплСцпй кО.Т рЕВЕрСИВПОГО ГЧЕтЧПКЯ 8 ц ГООтВЕтстзрзгпО интервал злчепккп т пзмрпяр 11 х плппясепий Выбирают мц 11111 л.ть ьгз. В ппопсср цчтГ-,Г. ния интепвл,ч элРпккп пс пззРпяртсл. т автоматического вьзопл впс Рзп Ого ццтспвя чл квантования пр гтгОсГхпТцт. 11 лппстзсрпцр .1 Г источника Обпязтговззх 1 Опо,зпптс,ц.цьзх зяппяжЕЦИй 17 УотаПЯВЛИВартСЯ ПЯВЦЫМ ОЯНОМУквянтзг.Работает Гтройство Глелуюптим Образо.Устпойство гтплвчеция 3 взсчгочяет в с ичцтрле-здвоптрчр т, обплтнс"О св 1 зь с зсоэАл 1 1 Рптом усцчепця, плвпым елшипе, В б,Ок ьзчелеция экстрезлльцьзх значений 1 Ч вьбцплртсс реким их измепения, Ппи этом в блоке репения логических Опеплций 18 злкпывлются вьзходы на реверсивньгц сзртчззк 8 ц стпо 11- ство сПпявления 3, по которым цэзГпз Гтся интервал пяцтовлгпзя. Далее блок 19 гТзцзсГП- пР" тзлгзплптьг,ОгцзРГсц;с Опрплии ТТ ТТ, ТТ 1 г 1. Ъ 11, 1 г 111, 1 Х, Х, ХТ 1, Х 11, ХТг, Х 11 (Г таблиц ), ппц сотоптгх возццклгот, сГтппз мь входного сигнл ля. ПО Г 11 гп лч с мстТ ОйГтв л управления 3 блозс Т 9 вьгчлрт плэпрпгязо Пй сигнал ца чогцчрсзсмю Гхе з Гоппллрпця 2 ТТ. Выделенное экстпгЯльцое зцяч Ппс ппеопязуется в код с помон 1 о стпойГтвл прлвлр пця 3, сраи;цваюшсго устройства текущей ошибки с зядазшой 13 и пцфро-аналогового преобразователя 7.Прц измерении Ппцмальных значений5 устройство плботяст -якз.м ке образов. как ипрц цз спепцп эзсстрсмяльньзх зпачрций. Отлцчз.е зяк,чючяется в том, что блок выделения экстре.;Ял Пьзх гпачезпЛ фиксирует варианть 1 :зогцческцх опсразцзй 11, 111, 1"з,г, 71 11, тШ 10 Тсм. таблицу), ппи которых возникают зц 1 пзмумы лхочпого сигналя.Ппц 11 змсрениц х аксихзальцых значенийустроцство работает как при измерении экстре;гялзп 1.1 х з 1 Ячецз.ь Отличие заключает ся в то 1, что блок вьздрчепия экстремальныхЗнаЧЕЦЦй фГЦСС 11 тв Ет ЗагзнлцтЬ 1 ЛОГИЧЕСТсИХ ОПЕ- разцзй ТХ, Х, ХТ 1, Х 111, Х 1"зт, Х 111 те. таблцпз). прц кото ьх возпцзсазот Яксц.зг лты входного спгпа,чл,20Ппедмет изобретенияАналого-зцсТпово" пг,еобпазователь, содер кяпий входной мси,чцтрль чвл цз:згепительныхключа. Гоглл ГмОптз ГГзлцтрчь, с сцлцтрчьудвоцтрчь, Сняв вазонРстпойство, спавнизяюцГр сстпО тво тр.с "Рц Опзцбзсц Г зачлн- ПОП, з СтрОйстВО . ПГЛВ трцця. 11 ИГ 1 рО-ЯПЯЛОГО вый ппробпловлтсчь, Глхтирчоцтий зел,источник Обп азтотьтх дополццтельных нлпрякр й,"Ог зрсклл Гтпоцство линецной экстрлголяпзп 1, с Гтч.и и реверсивньгй счет- Ц 1 С, ОтЛЦЧЛТО 1 П ЦГЯ тСМ, ЧтО, С ПЕЛЬО ПозЗЬППРН и Я ОНости Ц Зся С ГНИЯ Э 1 Сстг РМ Я ЛЬ- пз,зх зчачрциз ц , скопетця экстпягОляпии, В Тзр О ОТТО ПцитдтзО ВРРТрць ЛОГЦЧРСКОЕ з стпойствО Г- "Гпцзя Ой кстплполягзцц, блок рПрпплоги з Г п Оз Рплпий, б,зок вьтчеле цця эсстПРЯ,тьттьт с зЯчециц ц Схема Гов.аде ця, ппПР гсов,1" Пхоз, б;зок" и-.-. леция ЭКСтПЕЗЛЛЬТЬ 1 Х ЗпачЕНЦЦ ГОЕЧЦЦЕ " ПГПВЬМ выхочоГтпоСтвл пплвлрья. Рго втопой вход - Г пепвьз выхочоз блосл пспеп я,1 О гцческцх Опрплтзи 1, втопгй выхоч котопого соединен ГО Гхр Ой мпплв.чрния, тпрт зц и сзртврп- тЬЦ - ГО ВХОЛЛМЦ ПГВРПГИВНОГО Гзргпця ПРП- зьзй вхоч - Г вьхоО, .чогцрскОГО ,ГпОГтвя лцпеццоц эгГтплполятиц я вто Ой -п пвьг 50 1 зыхочо логиРс Ого з стпоСтвл с"ттпрзцЯтозгэсстпяполпцпз, втопо" вьзхоч котопого Связан Г цстОПп 1 со О пл.,нов,1"с чопо,чпззтрл нз,зх ня- ПГЯКРППй, ПРПВЬТ ВХОЧ - С ВЫХОДО 1 ГХРМЬ спавпс цця, л -топой -- со гзтопым в 1 хочол 55 стпОГГтвя,пплв,ч пця, выхО блока вы Ячиэкстпг тальт, х -., лтГ тй ПОчсорчз 1 р к трпззозт вхоч Гхрзь" ГОвпя ченця втопозз зло з тсотоп О ГгзрПгтрц Г тзыО "сзм с и лвнив л ОпргО з стОйст" л трсз ц ч". ОпТбзсц Г зл -линой, 60 л вьзхоч - ГО вхпчпмцзЪпо-яплчоговогО ппр- Обпазовлтрля445982 Составитель Н, СметанинТехред В. Рыбакова Корректор В. Брыксина Редактор Б, федотов Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 1721(7 Изд. Мв 568 Тираж 811 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5