Следящий аналого-цифровой преобразо-ватель

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ Союз.Советскими Социалистичвскик Расттублик(22) Заявлено 08.02.79 (21)2722771/18-21с присоединеиивм заявки йо -(53)М. Кл,з Н 03 К 13/17 ГосударственныЯ комнтет СССР но делам нзобретеннЯ н открытнЯ(72) Автор . изобретения В.Э.Балтрашевич 71) Заявите нинградский ордена Ленина электроте им. В.И.Ульянова (Ленина) СПЕ АЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 5 достигае о-цифров щий гене ервый ло ФИзобретение относится к измерительной технике и может быть исполь-, зовано в автоматизнровайных системах управления технологическими процес-. сами и системах автоматизации научных исследований.Известен следящий аналого-цифровой преобразователь (САЦП),содержащий блок сравнения, генератор тактовых импульсов, реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь и, кроме того, по две линии задержки и по два элемента И на каждый разряд реверсивного счетчика, которые позволяют форсировать изменения младших разрядов при увеличении сигнала рассогласования на входе схемы сравнения и тем самым повышать быстродействие САЦП Щ .Недостатком устройства является29 большая погрешность преобразования, особенно в такте, следующем за тактом, в котором произошло перерегулирование, т.е. смена ответов блока сравнения, обусловленная тем, что 25 после перерегулирования подбор опти". мального шага уравновешивания осуществляется с минимального значения При большой скорости изменения сиг-., нала в районе границ диапазона и при ЗО добавлении не только в младший разряд реверсивного счетчика, но и в более старшие, может произойти переполнение, которое, в свою очередь, выводит преобразователь из режима слежения. допустим, значение входного сигнала соответствует коду 01,. 1, а код на реверсивном счетчике равен 01, 1101, блок сравнения выдает сигнал 5(ОО ). Учитывая скорость изменения сигнала, преобразователь добавляет к счетчику код 00111, в результате на реверсивном счетчике код равен 00100, а блок сравнения (вместо желаемого сигнала 5) выдает сигнал 5(ОкО 0). Поэтому вместо уменьшения шага квантования и изменения знака добавки происходит его увеличение, в результате чего преобразователь выходит из режима слежения. Аналогичные явления происходят и при отрицательном переполнении.Цель изобретения - уменьшение погрешности преобразования и расширение диапазона возможных изменений входного сигнала.Поставленная цель тся тем, что в следящий аналог ой преобразователь, содержа ратор тактовых импульсов, и гическийватель выставляет урОвень 0 =(О фО)/2в середине отрезка (О,О, ),Еслиэблок сравнения выдает сигнал 5,то вовремя между с нсигнал находитЭся на отрезке (О ,О ),т.е. в нижнейполовине отрезка (О,О) и поэтомув момент г САЦП вйставляет уровеньО,=(О 40 Э)/2,Таким образом, при чередованииответов блока сравнения целесообразно проводить уменьшение шага кванто- рвания в два раза, при этом уменьшается погрешность преобразования.Если в момент сЭ блок сравнениявыдает сигнал 5 то сигнала наотрезке (О Оэ), т.е. в нижней половине отрезка (О,О), нет и поэтомунеобходимо проверить нахожденне сигналов в верхней половине отрезка(О, О). Для этого в момент с 4преобразователь выставляет уровень0-О . Таким образом, если после че1фредования ответов блок сравнениявыдает подряд два одинаковых ответа,то поиск сигнала осуществляется сшагом квантования, равным предыдущему. Если в момент с 4, блок сравнения выдает сигнал 5 то сигналдействительно находится в верхнейполовине отрезка (О, О ) и поэтомув моментпреобразователь выставляет уровень О -(ОЭ-О)/2 и т д 30Если в момент сблок сравнениявыдает сигнал 5 , то сигнала на отрезке (О ,О) уже нет и ои выходитэа отрезок (О, О), превысив Уровень 0 . В этом случае целесообразно искать сигнал на таком же отрезке, как и (О,О), и соединить сним. Таким образом, в моментпреобразователь выставляет уровень.О. О, Ф(О -О ). Текущий шаг квантованйя равный 10 т-О ) в два раза превышает предыдущйй, т.е. (О -ОЭ), Приполучении в моментсигнала 5и рассматривая отрезок (0,0 )как верхнюю полоВину отрезка (Ой,О)преобразователь выставляет новый 4уровень, используя удвоениетекущегошага квантования. Таким образом, притрех и более одинаковых ответах блока сравнения шаг квантования целесообразно удваивать. 30Устройство работает следующимобразом,Сигнал начальной установки устанавливает первый триггер 13 в состояний "0", соответствующее ответублока сравнения 5 (О ) О в), второйтриггер 14 и реверсивный счетчик - внулевое состояние, а в распределитель импульсов заносится код 001(цепи начальной установки не показаны). Так как вначале и при дальнейшей 9нормальной работе триггер 13 находит"ся в нулевом состоянии, то второй логический блок 4 пропускает.на свойвыход ответ блока .сравнения без инвертирования. 65 После подачи входного сигнала блоксравнения выдает сигнал 5, по которому с помощью первого логического блока 3 реверсивный счетчик переводится в режим сложения. Так как на первом триггере 13 хранится сигнал 5, то третий логический блок 5 по сигналу от генератора тактовых им пульсов выдает сигнал совпадения на второй выход, который, пройдячерез элемент 15 И, устанавливает второй триггер 14 в "1". После этого сигнал с линии 11 задержки добавляет единицу в разряд реверсивного счетчика, определяемого распределителем импульсов, и производит перепись ответат блока сравнения на первый триггер 13. Предположим, что с приходом очередного сигнала от генератора 10 тактовых импульсов блок сравнения опять выдает сигнал 5, по которому первый логический блок 3 подтверждает режим сложения на реверсивном счетчике, а трИтий логический блок 5 выдает сигнал совпадения, который, пройдя через второй элемент 16 И,производит сдвиг влево на один разряд содержимого распределителя импульсов. После этого задержанный на линии задержки тактовый сигнал добавляет единицу в разряд реверсивного счетчика и, определяемый распределителем 9 импульсов (вес этой единицы в два раза превышает вес предыдущей), производит перепись ответа блока сравнения на триггер 13. Если далее опять поступают те же ответы от блока сравнения (5), то все происходит аналогично описанному сдвигу единицы, содержащейся в распределителе импульсов, влево.После первой смены ответа блока сравнения, т.е. с приходом сигнала 5. логический блок 3 переводит реверсивный счетчик в режим вычитания, а логический блок 5 выдает на первом выходе сигнал несовпадения текущего (5) и предыдущего (5) ответов блока сравнения, который производит сдвиг вправо на один разряд содержимого распределителя 9 импульсов и устанавливает второй триггер 14 в "0", Затем задержанный на линии задержки сигнал от генератора тактовых импульсов вычитает единицу из разря-. да реверсивного счетчика, определяемого распределителем импульсов, при этом вес единицы в два раза меньше веса предыдущей.Если ответ блока сравнения опять меняется с приходом сигнала 5 , то происходит сдвиг вправо и шаг квантования уменьшается в два раза. Если же ответ блока сравнения повторяется (5),то иэ-за нулевого состояния второго триггера 14 сдвиг в распределителе импульсов не происходит и величина шага квантования не меняется,но триггер 14 переходит в "1". С приходом следующего сигнала 5 из-за состояния "1" триггера 14 происходит сдвиг влево содержимого распределителя импульсов и величина шага квантования удваивается.Боли из-за большой скорости изменения сигнала вблизи границ диапаэона происходит переполнение реверсивного счетчика, т.е. устанавливаются кОДБ ) 10 ееО или С 0. 0 то из-за положения "1" триггера 13 старшего разряда б реверсивного счетчика первый логический блок 3 передает на свой выход проинвертированный сигнал блока сравнения. Процесс работы остальных блоков преобразовате ля совпадает с вышеописанным.Код, снимаемый с распределителя импульсов, несет информацию о текушей скорости сигнала и о погрешности преобразования, а код, характери зующий величину сигнала, снимается с реверсивного счетчика.Моделирование десятираэрядного следящего аналого-цифрового преобразователя, проведенное при воздейст- д вии различных сигналов, показывает, . что погрешность его в зависимости от сигнала на 20-50 меньше, чем у известного, а диапазон возможных изменений сигнала на 15-30 шире,ЗОФормула изобретенияСледящий аналого-цифровой преобра 35 зователь, содержащий генератор тактовых импульсов, первый логический блок, блок сравнения, цифроаналого вый преобразователь, реверсивный счетчик, причем первый вход блока сравнения соединен с входной шиной 40 сигнала, а второй вход соединен с выходом , цифроаналогового преобразователя, цифровые входы которого соединены с выходами триггеров реверсивного счетчика, выходы первого 4 логического блока соединены со входами установки режима реверсивного счетчика, о т л н ч а ю щ и й с я тем что, с целью уменьшения погрешности преобразования и расширения диапазона возможных изменений входного сигнала, в устройство введены второй и третий логические блоки, два триггера, два элемента И, линия, задержки, группа элементов И, распределитель импульсов и дополнительный старший разряд реверсивного счетчика, причем выход блока сравнения соединен с первым входом второго логического блока, второй вход которого соединен с единичным выходом дополнительного старшего разряда реверсивного счетчика, а выход соединен с первым входом первого триггера, со входом первого логического блока и с первым входом третьего логического блока, второй вход которого соединен с выходом первого триггера, а третий вход с выходом генератора тактовых импульсов и со входом линии задержки, выход которой соединен со вторым входом первого триггера и с первыми входами группы элементов И, вторые входы которых соединены с выходами распределителя импульсов, а выходы соединены со счетными входами триггеров соответствующих разрядов реверсивного счетчика, первый выход третьего логического блока соединен, со входом сдвига вправо распределителя импульсов и с нулевым входом второго триггера, а второй выход соединен с первыми входами первого и .второго элементов И, при этом второй вход первого элемента И соединен с нулевым выходом второго триггера, а второй вход второго элемента И соединен с единичным выходом второго триггера, выход первого элемента И соединен с единичным входом второго триггера, а выход второго элемента И соединен со входом сдвига влево . распределителя импульсов. Источники информации,принятые во внимание .при экспертизе 1.Преобразователь информации в аналого-цифровых вычислительных устройствах. Под ред. Г.М. Петрова.М.,"Машиностроение", 1973, с.207.805489 Бабинец 10931/80 Тираж 999 ПодписноВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений .и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб а д.4/5 илиал ППП"Патент", г.ужгород,ул.Проектн Составители Л.БеляеваедакторТ.Мермельштейн ТехредМ.КоштураКорректор Н