Способ преобразования среднего значения сигнала в код

Союз СоветскикСоциалистическмРеспублик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц 951696(51)м, Кл. Н 03 К 13/20 Ркударственый комитет СССР но делам изобретений и открытий(5 Й) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ СИГНАЛА В КОДИзобретение относится к технике преобразования аналоговых величин в циФровые и используется в высокоточных аналого-циФровых преобразователях, циФровых приборах и системах.Известен способ преобразования среднего значения сигнала в код с промежуточным преобразованием сигнала в интервал времени, основанный на пооцередном (разновременном) сравнении интегралов ( площадей) от преобразуемого и компенсирующего постоянного эталонного сигналов 1 1 .Недостатком данного способа является отсутствие возможности повышения тоцности преобразования ввиду по" грешности от неидеальности интегратора.Известен способ преобразования среднего значения сигнала в код, при 2 о котором одновременно и совместно интегрируют преобразуемый и компенсирующий линейно изменяющийся сигналы за интервал времени от начала действия 2компенсирующего сигнала до момента равенства интегралов от указанных сигналов и кодируют указанный интервал времени 2.Недостатком известного способа является низкая точность преобразования вследствие существенного влияния погрешности сравнения, обусловленная шумами, воздействующими на операцию сравнения.Цель изобретения - уменьшение от" носительной погрешности преобразования при одновременном повышении чув" ствительности.Указанная цель достигается тем, что согласно способу преобразования среднего значения сигнала в код, пои котором одновоеменно и совместно интегрируют преобразуемый сигнал и ком" пенсирующий линейно изменяющийся сигнал, полярность которого противоположна полярности преобразуемого сигнала, выделяют интервал времени от начала действия компенсирующего сигнала до9516 момента равенства нулю сигнала, яв"ляющегося оеэчльтатом интегриоования,и поеобоаэчют полученный интеовалвоемени в код, к укаэанным сигналамдобавляют вспомогательный сигнал,полярность которого выбирают противоположной полярности компенсирующегосигнала, а после преобразованияинтервала времени в код из результирующего кода вычитают код, пропорциональный значению вспомогательногосигнала,На Фиг. 1 представлен вариантструктурной схемы устройства, реализующего способ; на фиг. 2 - временныедиаграммы, поясняющие способ.Устройство содержит вход 1 преобразуемого сигнала, источник 2 вспомогательного сигнала, интегратор 3,генератор 4 компенсирующего эталонного линейно изменяющегося сигйала,источник 5 порогового сигнала, сравнивающее устройство 6, генератор 7импульсов образцовой частоты, шину 8"Пуск", шину 9 "Режим", регистр 10памяти, блок 11 управления, счетчик 12, выходы 13 счетчика,Преобразователь среднего значениясигнала в код ( фиг. 1) содержит источник вспомогательного сигнала 2,выход которого соединен с первым вхо"дом интегратора 3. Второй вход интег"ратора 3 является входом 1 преобразуемого сигнала 0. К третьему входуинтегратора 3 подключен выход генеоаЗ 5тооа 1 компенсиочюшего эталонноголинейно изменяющегося сигнала, управляющий вход которого соединен свыходом сравнивающего устройства 6,аовходы которого соединены с источником 5 порогового сигнала и выходоминтегратора 3. Выход сравнивающегоустройства 6 подключен, кроме того,к первому входу блока 11 управления,15второй и третий входы которого являются входами управляющих сигналов"Пуск" и "Режим" устройства, а четвертый и пятый входы блока управлениясоединены соответственно с выходомгенератора 7 импульсов образцовой час-фтоты и выходом переполнения счетчи"ка 12, Первый выход блока управления 11соединен с входом записи (Ч) регист"ра 10 памяти, информационные входы скоторого являются входами устройствадля записи кода, пропорциональногозначению вспомогательного сигнала,и могут быть соединены с выходами 13 96 Цсчетчика 12, которые являются выхода- ми устройства. Входы Ъ (предварительная установка, С + 1 суммирование импульсов), С - ( вычитание импульсов), (установка в "0") счетчика 12 соединены с соответствующими выходами блока управления 11. Информационные входы с 1 счетчика 12 соединены с выходами регистра 1 О памяти,Способ преобразования среднего значения сигнала в код осуществляется следующим образом.Аналоговая часть устройства,включающая источник 2, интегратор 3, генератор 1, источник 5 и сравнивающее устройство 6 работает в асинхронном режиме непрерывно. В исходном состоянии выходной сигнал интегратора 3 Цравен пороговому сигналу 0( Фиг.2, г) а выходной сигнал генератора ч О к (фиг. 2,в ) равен нулю, На первый и второй входы интегратора поданы вспомогательный Офиг. 2,б) и преобразуемый Ц( фиг. 2,а ) сигналы.Величина вспомогательного сигнала выбирается из условия отсутствия нелинейных искажений на выходе интегратора при интегрировании суммы максимального входного и вспомогательного сиГналов,В момент времени то начинает развертываться во времени Ок, и интегратор 3 одновременно интегрирует преобразуемый 0(, вспомогательный и компенсирующий 0 сигналы. Выходной сигнал интегратора, изменяясь па параболическому закону, в момент времени 1 становится равным пороговому сигналу 0(фиг. 2,д ). Выходным сигна" лом сравнивающего устройства 6 генератор 4 устанавливается в исходное состояние и вновь запускается. Далее процесс повторяется аналогичным образом. Интервал времени между двумя моментами срабатывания сравнивающего устройства 6 (о, ,1) фиксируется и кодируется с йомощью блока управления 11, счетчика 12 и генератора 7 импульсов образцовойчастоты. Работа цифровой части устройства, включающей блок 11 управления, счетчик 12, генератор 7 и регистр 10, зависит от способа получения цифрового эквивалента значения вспомогательного сигнала Ор, Этим же, в частности, определяется и внутренняя структура блока 11 управления.При известном коде Я пропорциональном вспомогательному сигналу 0 цифровая часть устройства работает следующим образом.Код М записывается в регистр 10 5 памяти извне по входам д и хранится в регистре постоянно. По сигналу "Пуск", поступающему в блок управления 11 по шине 8, код й переписыва 10 ется в счетчик 12 по входам 4 и К . С приходом первого после пуска импульса от сравнивающего устройства 6 блок управления 11 пропускает импульсы от генератора 7 на выцитающий вход С- счетчика 12. Для положительных знаце.15 ний преобразуемого сигнала Ц, т.е. когда код Йпропорционален сумме Ох и 0 и, следовательно, Й 1 7 М, импульс переполнения с выхода Р счетчика 12 воздействует на блок управления 11, который переводит счетчик 12 на суммирование импульсов от генератора 7. По следующему импульсу от сравнивающего устройства 6 блок управления 11 останавливает счетчик 12,25 с выходов 13 которого снимается код Й = й- Й, пропорциональный значению преобразуемого сигнала Ох .Для отрицательных значений преобра. ЗО эуемого сигнала, т.е. когда М М 2, счетчик 12 работает только на вычитание, пока по сигналу от сравнивающего устройства 6 блок управления 11 не прекратит подачу импульсов от ге нератора 7 на счетчик.Код Н 2, пропорциональный значению вспомогательного сигнала 0, может быть получен с помощью этого жеустройства. Для этого сигналом нашине 9 изменяют режим работы блока управления 11, а вход 1 отсоединяют отисточника преобразуемого сигнала изамыкают на общую шину устройства,т.е, делают 0 = О. По сигналу "Пуск"счетчик 12 устанавливается в нулевоесостояние, и по первому же импульсус выхода сравнивающего устройства 6блок управления 11 пропускает импуль"сы от генератора 7 на суммирующийвход С + счетчика 12. При поступленииследующего импуЛьса от сравнивающегоустройства 6 блок управления 11 запрещает счет импульсов, и в счетчике 12образуется код К, пропорциональныйвспомогательному сигналу 0 . Далеекод Н переписывается в регистр 10памяти,Математически операция преобразования описывается следующим уравне" нием:Где Ои - пороговый сигнал;Т- постоянные времени инте ри"и крования преобразуемого (Ц )и компенсирующего эталонно-го линейно изменяющегося10 к= КВ) сигналов;0 " действующее значение сигнаШла шума;С - постоянная времени интегри"рования, 0 ,При этом ртносительная погрешностьсравнения предлагаемого способагСь 1 1 Шбср. - С 0 ь 0к ь Н1 С Ь/Следовательно, данный способ позволяет уменьшить во много раз погреш"ность преобразования малых уровнейпреобразуемого сигнала Ок и повыситьчувствительность устройств, реализующих способ,Формула, связывающая код й,1 и преобразуемый Ох и вспомогательный 0 8сигналы, имеет вид26 кОЙ о) о С, К (1 о С К О19где .о - образцовая частота следова-.ния импульсов.Так как второе слагаемое естькод Й, то2 Л:к"1 т=-о Сохили относительно ЦСледовательно, преобразуемый сиг" нал + О прямо пропорционален коду Я= И " й, образованному в конце такта преобразования на выходах 13 счет- цика 12.При этом, если код й , пропорциональный знацению вспомогательного сигнала 0 , получают на том же устройстве, уменьшается относительная погрешность преобразованйя, вызванная медленным дрейфом нулевого уровня ин951696 Ьки игЛ Весел РедакторЗаказ 597 ВНИИПИ Госпо дел 113035 Мос илиал ППП Проектн Фг,уСоставитель А, Ккая Техрев К.МыцьоТираж 959дарственного комитетам изобретений и открытва ЖРаушская набаатент", г, Ужгород, ул энецовКорректор А ДзяткПодписноеССР