Аналого-цифровой преобразователь

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН И Я пп 563713 Союз Советских Социалистических Республик(51) М. 1 хл,з Н 03 К 13,02 22) Заявлено 04.01.76 (21) 2308751/21с присоединением заявки ЛЪ23) Приоритет Государственныи комитет Совета Министров СССР оо делам изобретенийи открытий(о 3) Ъ ДК 681 32 оС 088 8) публиковано 77. Бюлл нь Л"е 2 Дата опубликования оппсаш 25.08.77(72) Авторы изооретения В. Браткевич, М, Е, Бородянский, А. И. Матв В. Л. Онопко, О. В. Сергачев и А, П. Стахо аганрогский радиотехнический институт им. В. Д. Калиь(71) Заявитель 4) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться в технике аналого-цифровых преобразователей (АЦГ 1).Известен преобразователь аналог - код, содержащий АЦП, регистры тактов, тактовый 5 генератор, дешифратор и устройство управления 111. Однако он обладает малым быстродействием.Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий трехфазный генератор так товых импульсов, регистр тактов, устройство сравнения, регистр результата, дешифратор, блок коррекции результата и декодирующпй преобразователь, выход последнего соединен с первым входом схемы сравнения, к второму 15 входу которой подключен выход источника преобразуемого напряжения, а выход ее соединен с первым входом регистра результата и с первым входом дешифратора, выход которого подключены к первому входу блока коррек ции результата, выход последнего соединен с вторым входом регистра результата и вторым входом регистра тактов, выход которого подключен к второму входу дешифратора, с третьим входом которого соединены выход регистра 25 результата и вход декодирующего преобразователя, первый, второй и третий выходы генератора тактовыхимпульсов подключены соответственно к третьему входу схемы сравнения, к второму входу блока коррекции резуль- Зо тата 2, При вознпкнозенпи в цепях измерения кодируемой величины импульсных помех конечный результат преобразования может значительно отличаться от пспшного результата,Целью изобретения является новы пенне помехозащпщенностп аналого-цифрового преобразователя относительно импульсных помех, возникающих в цепях измерения кодируемой величины.Это достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий устройство управления, соединенное с блоком коррекции результата, регистром результата, генератором тактовых импульсов и регистром тактов, выход которого подключен к одному из входов депгифратора, к другому Входу которого подключен выход регистра результата, выход дешифратора соединен через блок коррекции результата с корректпрхющимп входами регистра тактов и регистра результата, выход регистра результата через декодирующпй преобразователь соединен с первым входом элемента сравнения, к второму входу которого подключен выход источника преобразуемого напряжения, а с третьим входом элемента сравнения соединен первый выход генератора та 1 тоВых импу льсов, ВВедены счетчик числа импульсов опроса элемента сравнения, счетчик числа срабатываний элемента сравне,5ци 5), б.Ое;10 ГИ)ссИх злсхснтои ис)пи;1 и, т 1 энГ- геры, при)см е единичному входу первого трип.сря подключен выход элемента сравнения, иыхо, первого триггера соединен с управляющим входом первого вентиля, к другою входу которого подключен первый выход гс:ератора тактовых импульсов, выход первого вентиля нодегцочсц е счетному входу счетчика числа н 3 Иуг)ьсои опроса элемента сравнснн 51, выход еот 01300 сосдинсн с уц 1 эаи.51- ющим входом 3 )орого вентиля, через второй вход которого второй Выход генератора тактовых импульсов подключен к установочному входу счетчика числа иэИуз)ьсов опроса элсчента сравнения, к нулевому входу первого тригера и к установочному ВхоДЭ счетчика числа срабатываний элемента с 1 эаВнени 51, е с)стноэ)у Входу кот 01 эОГО поде.1 ючсн выход элемента сравнения, нсриый иых)д счетчика числа срабатывании злсмснтя сраинсни 51 сос) инсн с унрявл 51 ощи) Входо) 1 1 эстьсго вснпля, через второй вход которого третий выход генератора тактовых нэ)пульсов цод- НО 1 СН 1. ТЯЕ 10 ВОМУ ВХОДУ 1 ЭРГИСТРс) ТЯЕТ 013, Я 1:ИРс)13 Л 5110 щсмУ иходч 1)с 1 ист 1 эс 1 тактоВ и первому входу блока логических элементов цодегиочсн выход второго трипсра, сд)шич)ый вход которого соеди)ен с Вгорым выходом с:етчика числа срабатываний элсмснтя сравнения, нулевой вход второго три)терн СОсдицсн с цс 1 эиым Выходом Генс 1 эят 01 эа таето)3, выход усгройсгиа управления соединен с устяиово шыми входами счетчиков чцсла цмнул)- сов опроса элечеита сравнения, счетчика числа срабатываний элемента сравнения и первого триггера, второй вход блока логических элементов соединен с выходом регпсгра тактов, я выход Олока логи еских элсчеГгов подключен е соотистствующсчу входу регистра рсзульТЯ Тс).На чертеже нрс,ставлена сгруктурная схема предлагаемого аналого-ш)фрового прсоб 1 э 2 з О В атс,151.1 реобразоиатсль содержит элемент 1 сравнения, ссетс 1 ик 2 с)исэ)2 с 1 эаоатываннй злеэ)сита сравнения, триггер 3, вентиль 4, генератор 5 тактовых импульсов, счетчик 6 импульсов опроса элемента сравнения, вентили 7 и 8, регистр 9 тактов, триггер 10, блок 11 логи )ссец. элементов, дешифратор 12, рсгистр 13 рсзул)- тата, декодирующий преобразователь 14, источник 15 измеряемого напряжения, блок 16 коррекции результата, устройство 17 управления.Выход элемснт 2 1 сраВнснн 51 но,1;ю)сн счетному входу счетчика 2 и единичному входу триггера 3, выход которого соединен с уцравляющич входом вентиля 4, через др 1 той вход которого первый выход генератора 5 тактовых импульсов соединен со счетным Входом счетчика 6. Счетчик 6 управляет вентилем 7, через который второй выход )снсратора 5 соединен с установос)ныи входами счетчиков 2 и 6 и триггера 3. Первьш выход с)ет шкя 2 управ. ляет вентилем 8, через который третий Вы,;од ге 563713(2) Преобразователь работает следу)ощиэ об 65 разом. нсрятора 5 подключен е тактовому входу регистра 9 тактов, второй выхэд счетчика 2 соедине 1 с установочным иходом триггера 10, выхд которого подключен к управг 51)ощиэ вхо дям блока 11 логических элементов и регистра9 тактов. ГОсгедний построен такич образом, чпго нри отсутствии сигнала на управляющем входе но тактовому входу осущесгвляется проди)жсцис единицы, записанной и первом такте, о я прн цалич)ш сигнала единица продвигается врегистре через разряд. Выход регистра 9 тактов соединен с входом дешифратора 12 и через блок 11 лопИеских элементов с входом регистра результата 13, выход которого подключен 15 к второму входу дсшифратора 12 и через декодирующцй црсооразоватсль 14 к входу элемента 1, с вторым входом которого соединен выход источника 15 измеряемого напряжения.К третьему входу элемента 1 подключен вто- .О рой Выход генератора 5, который также соедин 5)стс 51 с установочным Входом т 1 эиГГс 1 эа 10. Выход дсшифратора 12 подключен через блок 16 коррекции результата к корретирующим входам регистра 13 результата и регистра 9 тактов.25 Устр)эст)30 17 управления предназначено дляцр;)ведения в исходное состояние реп)стрэв 1;э, 9, с )етчиков 2, 6 триггера 3, для чего псрВыц выхо; устронства 17 подключен к устаноио )цым входам указанных элементов. Второй зо выход устройства 17 подключен к управляю)цечу входу блока 16 коррекции результата, Я третий выход - е входу генератора 5.Рассмотрим работу АЦ 11 для случая, когдаи)тср)ял неопределенности равен (О - 8). Для З 5 оосспсчения оптимального кодирования информации в условиях действия одиночных импульсных помех (т. е. за минимальное число тактов) должцы быть выбраны следуюцие веса разрядов, начиная со старшего, 3,2,1,1.)О 1 забэота преобразователя состоит из трех режнЭ)ои:- - режим, при котором отсутствуют сбои впроцессе аналого-цифрового преооразования еяе в элементах памяти иод воздействием вну- )5 трснцих помех, тае и в элементе сравценияцод иоздсйстшсм внешних помех;сбои элементов памяти регистра тактови регистра результата отсутствуют, однако на испи измерения кодируемсэ) величины воздей ст)3 ют оган)1 рапцыс отрицатсльныс импульсные помехи;имеются соои злсмс)пои памяти регистров тактов и результата.1 рсдцоложнм, что ЛЦП работает в услови 5 х пмн 51 ьсных номсх От 1 эиц 2 тслш 10 Й полЯДности, а элсчент сравнения работает но следующему условию: сигнал с выхода элемента сраи)сция ),),с равен(1) и триггер 3станавлпвается в единичное состояние, а в счетчики 6 и 2 оулет записано по единице. В третье микротактс триггер 3 и счетчики 2 и 6 сохранят записанную в ццх ццформацшо, так как счетчик 6 запрещает прохождение тактового импульса через вентиль 7. Так как в первом такте произошло срабатывание элемента 1, то на втором такте оп 1 зос элемента 1 будет производиться для такого же соотношения между У,. и Уа что ц ца прелылущем такте. Поэтому в первом мцкротакте второго такта импульс генератора 5 це проходит через вентиль 8, ца управляющем входе которого присутствует запрещаощий потенциал счетчика 2. В регистрах 9 и 13 остается комоццацця 1000. Во втором мцкротакте произойдет срабатывание элемента 1 по условию (2). В счетчики 2 и 6 лооавится по олцой единице. и в ццх установится число 10 а триггер 10 перейдет в елц;ичвос состояние. На тпетЕе.1 зикротакте второго таТа произойдет стирание инфорации цз сетшков 6 и 2 и триггер 3 установится в нулевое состояние, так как ца управляющем вхоле вентиля 7 булет разрена:ошцй потенциал. На первом мцкротакте третьего такта в регистрах 9 ц 13 будет записано число 0010, т. е. процзойлет подклочецие не очерелного (К+1)-го эталона, а (К+2)-го эталона, что обеспечивается триггером 10, которыц готовит соответствующие цепи по управляющему входу регистра 9. Дальнейшая работа АЦП и уже рассмотренные лва такта преобразования прелставлень в табл.1. Таолнца 1 Выход РегистрТгнггорэлемента 131результатаИнтервал неопреде- ленности МикроТактытакты Регистр 9 тактов 1000 1000 1000 1000 1000 1000 ОО 01 01 ОО 01 01 01 10 ОО 1000 1000 1000 1000 1000 1000 01 1 О 00 0010 0010 0010 0010 0010 0010 00 ОО ОО ОО ОО 00 0011 0011 0011 0001 0001 0001 00 ОО 00 00 ОО 00 цым единицам и ца втором такте возникает одиночная помеха с амплитудой, значительно большей велиины эталонного напряжения, Работа ЛЦП в этом режиме описывается табл. 2. Устройство 17 управления вырабатывает две команды ца начало кодирования: по первой устанавливаются в исходные нулевые состояния триггер 3, счетчики 2 и б, регистры 13 и 9, а по второй осуществляется запуск генератора 5, каждый такт которого включает три микротакта. На первом микротакте через вентиль 8 производится продвижение единццы в соответствующих (К+1)-й или (К - , 2)-й разряд регистра 9, который через блок 11 логических элементов устанавливает в единичное состояние (К+1) -й или (К+2) -й триггер в регистре 13 результата, управляющий соответствующим разрядом декодирующего преобразователя 14, что соответствует дооавке (К+1)- го или (К-,-2)-го эталона к ранее существовавшему эталонному напряженио. На втором микротактс осуществляется опрос элемента 1 сравнения, запись информации в счетчике 2 и б и устанавливается в цулевое состояние триггер 10, а на третьем микротакте устанавливаются в нулевое состояние триггер 3 и счетчики 2 и б. Пусть преобразуемое напряжение У,. равно 2,5 условным едицицам. Тогда, после запуска генератора, в первом микротакте первого такта произойдет подключение к второму входу элемента 1 первого эталона декодирующего преобразователя (в нашем случае равного по весу трем условным единицам). На втором микротакте на выхоле элемента 1 будет единичный сигнал, так как выполняется условие Результат кодирования 0011 формируется врегистре 13 результата. Работу преобразователя во втором режимерассмотрим для случая, когда У,=6,5 услов 10 15 20 25 30 СчетчикСчетчик Триггер О;1 , 1 О563713 Таблица 7 ИнтервалР Виол элемента 1 Регистр 13 результатаМикротакты Блок Счетчик 6 Счетчик 7 Триггер 3егистр Такты Примечание неопределенности 0 тактов 1000 1000 1000 00 00 00 1000 1000 1000 00 00 00 0 0 0 5-У 5-У 0100 0100 0100 00 01 01 00 01 01 1100 1100 1100 При сутствует помеха 5-У,01 10 00 01 10 00 0100 0100 0100 1100 1100 1100 00 00 00 00 00 00 0001 1101 1101 1101 0001 000 Из рассмотренных примеров видно, что счетчики 6 и 2 совместно с триггерами 10 и 3, вентилями 4, 7 и 8 должны обеспечить в случае двукратного срабатывания элемента 1 на очередном такте продзижение единицы в регистре 9 через разряд и опрос элемента 1, Таким образом, за наименьшее количество тактов данный преобразователь позволяет в ходе формирования выходного кода оонаружить и исправить результат воздействия на втором такте одиночнои отрицательной помехи.В третьем режиме признаком сооя является совпадение состояний одноименных триггеров в регистрах 9 и 13, что обнаруживается дешифратором и по команде устройства 17 управления блоком 15 коррекции результата производится исправление ошиоки. Формула изобретсния Аналого-цифровой преобразователь, содеркащий устройство управле п 1 я, соединенное с блоком коррекции результата, регистром результата, генератором тактовых импульсов и рЕГИСтрОМ таКтОВ, ВЫХОД КОтОрОГО ПО;1 КопОЧЕН к одному из входов дешифратора, к другому входу которого подключен выход регистра результата, выход дешифратора соединен через блок коррекции результата с корректирующими входами регистров тактов и регистра результата, выход регистра результата через декодирующий преобразователь соединен с первым входом элемента сравнения, к второму входу которого подключен выход источника преобразуемого напряжения, а с третьим входом элемента сравнения соединен первый выход генератора тактовых импульсов. о т л и ч ию щи й с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены счетчик числа импульсов опроса элемента сравнения, счетчик и исл а г 17 а батываний элемента сравнения,блок логических элементов, вентили, триггеры, причем к единичному входу первого триггера подключен выход элемента сравнения, выход первого триггера соединен с управляющим входом первого вентиля, другому входу которого подключен первый выход генератора тактои 1 х импульсов, выход первого вентиля подключен к счетному входу счетчика числа импульсов опроса элемента сравнения, выход ко торого соединен с управляющим входом второго вентиля, через второй вход которого второй выход генератора тактовых импульсов подключен к установочному входу счетчика числа импульсов опроса эле мента сравнения, нулевому входу первоготриггера и к установочному входу счетчика 1 исла срабатываний элемента сравнения, к счетному входу которого подключен выход элемента сравнения, первый выход счетчика чис ла срабатываний элемента сравнения соединенс управляюшим входом третьего вентиля, через второй вход которого третий выход генератора тактовых импульсов подключен к тактовому входу регистра тактов, а к управляющему 25 вхо 1 у регистра тактов и первому вход блокалопнеских элементов подключен выход второго триггера, единичный вход которого соединен с вторым выходом счетчика числа срабатываний элемента сравнения, нулевой вход 30 второго триггера соединен с первым выходомгенератора тактовых импульсов, выход устройства управления соединен с установочными входами счетчиков числа импульсов опроса элемента сравнения, счетчика числа сра батываний элемента сравнения и первого триггера второй вход блока логических элементов соед 1 шен с выходом регистра тактов, а выход блока логических элементОВ пОдключен к соответствующему входу регистра результата.40 Источники информации, принятые во внимание ири экспертизе563713 С оста вите зь Д. Голубович едактор Е. Караулова Текред М. Семенов Корректор Е. ХмелеИзд. Лв 557Государственного комнт по делам изобретен13035, Москва, )К.35, Р 10 2. Авторское свидетельство СССР310270,кл. Н 03 К 13/02, 23.03.70.