Многоканальный аналого-цифровой преобразователь

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в различных информационно-измерительных системах, например в системах сбора и хранения информации об однократных быстропротекающих процессах, в системах оптической локации и радиолокации.Известна многоточечная цифровая измерительная система напряжений низкс. го уровня, содержащая блок управления, коммутатор, согласующий блок, аналого-цифровой преобразователь, запоминающие регистры, блок связи, причем выходы блока управления подсоединены к управляющим входам коммутатора, согласующего блока, аналого-цифрового преобразователя, запоминающих регистров, блока связи, информационные входы соединены через коммутатор, согласующий блок, аналого-цифровой преобразователь, запоминающие регистры с блоком связи, информационный, первый, второй управляюшие выходы, первый управляющий вход которого соединен соответственно с цифровым информационным выходом, со входом блока управления, с выходом команд, со входом синхронизации 1 1 .Недостатком этой системы являетсянизкое быстродействие и точность пре образования, эти недостатки обуслов лены тем, что в качестве коммутаторов щ используются униполярные транзисторы,имеющие высокое сопротивление и флуй туации сопротивления канала открытого транзистора. Кроме того, как правило, на информационные входы устройства 15 поступает аддитивная смесь, полезногосигнала и помехи, причем величина цо мехи может превышать величину полезного сигнала в несколько десятков раз и при этом быть неравномерно распреде,ленной по каналалм. В этом случае информация на выходе устройства значительно искажена помехой и распределением помехи по каналам (возникает так97643называемая аддитивная погрешность).Значительное искажение информации навыходе устройства возникает также изза наличия мультипликативной погрешности, возникаюшей из-эа разброса коэффициентов преобразования и передачикак датчиков первичной информации,подключенных к входам устройства.Бель изобретения - повышение быстродействия, точности и надежности преобразования.Поставленная цель достигается тем,что в многоканальный аналого-цифровойпреобразователь, содержащий блок управ-ления, первый, второй и третий выходыкоторого соединены соответственно суправляющим входом коммутатора, с вторым управляющим входом блока .связи,с управляющим входом оперативного цифрового запоминающего блока, информа-2 Оционные выходы которого соединены синформационными входами блока связи,первый управляющий вход, первый, второй, управляющие и информационный выходы которого соединены соответственнос шиной синхронизации, с входом блока.управления, с шиной команд, с шинойцифрового информационного выхода, введены многоканальный аналоговый запоминающий узел, аналоговый запоминающий блок; преобразователи аналогвременной интервал и временной интерваланалог, вентиль, генератор опорной частоты, счетчик импульсовкомпенсатормультипликативной погрешности, коммуИтатор разрядного тока, шина аналогового сигнала, причем четвертый, пятый,шестой, седьмой, восьмой и девятыйвыходы блока управления соединены соответственно с управляющим входоммногоканального аналогового запоминающего узла, с первым управляющим входомкоммутатора, разрядного тока, с управляющим входом преобразователя аналогвременной интервал, с первым управляю,- 4шим входом компенсатора мультипликативной погрешности, с управляющимвходом преобразователя временной интервал-аналог, с управляющим входомсчетчика импульсов, при этом выходкоммутатора соединен с входом аналогового запоминающего блока и с выходами компенсатора мультипликативной погрешности и коммутатора разрядноготока, второй управляющий вход которогосоединен с вторым управляющим входом ффкомпенсатора мультипликативной погрешности и с управляющим выходомпреобразователя аналог-временной интервал,97 4информационный вход которого соединен с выходом аналогового запоминающего блока, а информационный выход -с информационным входом преобразователя временной интервал-аналог, и спервым входом вентиля, второй входкоторого соединен с генератором опорной частоты, выход вентиля соединен синформационным входом счетчика имп ульсов, выход которого соединен с информационным входом оперативного цифровогозапоминаюшего блока, причем информационные входы коммутатора соединены свыходами многоканального аналоговогоэапаминаюшего узла, входы которого,подсоединены к шине информационныхвходов, а выход преобразователя временной интервал-аналог соединен с шинойаналогового сигнала.На чертеже представлена функциональная электрическая схема многоканального аналого-цифрового преобразователя,Преобразователь содержит блок 1управления, коммутатор 2, оперативный,цифровой запоминающий блок 3, блок 4связи, шину 5 цифрового информационного выхода, шину 6 синхронизации, шину7 команд, шину 8 информационных входов, многоканальный аналоговый запоминающий узел 9, аналоговый запоминающий блок 10, преобразователь 11 аналог-временной интервал, преобразователь12 временной интервал-аналог, вентиль13, генератор 14 опорной частоты,счетчик 15 импульсов, компенсатор 16мультипликативной погрешности, коммутатор 17 разрядного тока, шину 18,аналогового сигнала.Устройство работает следуюшим. образом.В момент прихода на шину 8 анализируемых сигналов на вход блока 4 связи поступает импульс синхронизации иблок 4 связи вырабатывает сигнал, включающий блок 1 управления, который формирует первый стробимпульс, длительностью равной или несколько превосходящей длительность анализируемыхсигналов, подключающий многоканальныйаналоговый запоминающий узел 9, в котором поканально записывается информация о величине энергии аддитивнойсмеси полезного сигнала и фона в видепакетов зарядач; . .ф,. По окончаниюпервого стробимпульса с выхода блока1 на управляющий вход многоканальногоаналогового, запоминающего узла 9поступает второй стробимпульс, длитель9764 5ностью равной длительности первого стробимпульса, В течение длительности второго стробймпульса в многоканальном запоминающем узле 9 производится вычитание в каждом канале из пакета зарядами . + (пакета заряда (1, пропорционального величине фона. Таким образом в,многоканальном аналоговом запоминающем узле 9 записывается поканально информация о величине энер гии полезного сигнала в виде пакетов (. По окончанию второго стробимпульС 1са блок 1 вырабатывает управляющие импульсы, поступающие на управляющие входы коммутатора 2, преобразователя 1 11 аналог-временной интервал, компенсатор 16 мультипликативной погрешности.Коммутатор 2 подключает поочередно выходы многоканального аналогового 2 р запоминающего узла 9 к входу аналогового запоминающего блока 10, в который переносятся пакеты заряда Ч . По окончании процесса переноса пакета заряда, например пропорционального вели З чине энергии сигнала на входе первого информационного датчика ., в аналоговыйС 1запоминающий блок 10, на выходе его появится сигнал, который поступает на вход преобразователя аналог-временной зй интервал.В это же время включается коммута-. тор 17 разрядного тока и компенсатор 16 мультипликативной погрешности, с выходов которых на вход аналогового запоминающего блока 10 поступают разрядные токи, и начинается процесс разря-. да в аналоговом запоминающем блоке 10. Временной интервал Травный дли 1 утельности процесса разряда в аналог вом запоминающем блоке 10, пропорционален величине энергии сигнала в первом канале, С информационного выхода преобразователя 21 импульс напряжения длительностью Т равный времени разряда в аналоговом запоминающем блоке 10 поступает на первый вход вентиля 13 и информационный вход преобразователя 12. Вентиль 13 отпирается и пропускает в течение времени Т импульсы с выхода генератора 14 на счетчик 15, который осуществляет преобразование вре-менного интервала Т, в цифровой код, Далее по команде с выхода блока 1 ин формация со счетчика 15 переписывается в оперативный цифровой запоминающийЯ блок 3, с выхода которого через блок 4 связи при необходимости вводится в ЭВМ или на цифроаналоговый преобра 97 Сзователь, Одновременно с этим производится преобразование временного интервала Т в аналоговый сигнал в преобразователе 12. Величина выходногонапряжения (скачок) на выходе преобразователя 12 пропорциональна величанесигнала на входе первого информационного датчика.Преобразование информации в другихканалах производится аналогично.Таким образом, на аналоговой шине18 многоканального аналого-цифровогопреобразователя производится разверткаво времени амплитудного распределенияИ -одновременно возникающих анализируемых сигналов с частотой, определяемой блоком 1, а оперативный запоминающий блок 3 хранит информацию об амплитудном распределении сигналов в каналах после окончания процесса преобразования,Компенсация аддитивной погрешностиосуществляется вычитанием иэ смесисигнала, содержащего полезную составляющую и помеху, помехиф Ц), которая за время наблюдения в большинствеслучаев является стационарной.Компенсация мультипликативной погрешности, вызываемой разбросом коэффициентов передачи и преобразованияинформационных датчиков и элементовсамого преобразования, осуществляетсяустановкой разрядных токов компенсатора мультипликативной погрешности так,чтобы при одинаковых величинах энергиисигналов в каналах скачки напряженияна выхбде преобразователя временнойинтервал-,аналог были одинаковыми.Преобразователь позволит обрабатывать широкополосные сигналы с ширинойспектра до 50.МГц и амплитудой Входных сигналов 10 -10 й В.формула изобретенияМногоканальный аналого-цифровой преобразователь, содержащий блок управления, первый, второй и третий выходъ которого соединены соответственно с управляющим входом коммутатора, с вторым управляющим входом блока свяэй, с управляющим входом оперативного цифрового запоминающего блока, информа. ционные выходы которого соединены с информационными входами блока связи, первый управляющий вход, первый, второй управляющие и информационный выходы которого соединены соответст7 9784 венно с шиной синхронизации, с входом блока управления, с шиной команд, с шиной цифрового информационного выхода, от личаюшийс ятем, что с целью повьппення быстродействия, точности и надежности преобразования, в него введены многоканальный аналоговый запомннаюший узел, аналоговый запоминающий блок, преобразователи аналог- временной интервал и временной интер вал-аналог, вентиль, генератор опорной частоты, счетчик импульсов, компенсатор мультипликативной погрешности,9коммутаторразрядного тока, поляна аналогового сигнала причем четвертый, М пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый,выходы блока управляения соеди- пены соответственно с управляющим входом многоканального аналогового запоминающего узла, с первым управляющим Й входом коммутатора разрядного тока суправляющим входом преобразователя аналог-временной интервал, с первым. управляющим входом компенсатора мупь тяплнкативной погрешности, с управляю З шнм входом преобразователя временнойинтервал-аналог с управляющим входом счетчика ймпульсов, прн этом выход коммутатора соединен с входом аналогового запоминающего блока и с выходами ком- М пенсатора мультнпликативной погрешнос 97 ,8ти и коммутатора разрядного тока, второй управляющий вход которого соединенс вторым управляющим входом компенсатора мультиплнкативной погрешности и суправляющим выходом преобразователяаналог-временной интервал, информационный вход которого соединен.с выходоманалоговою запоминающего блока, а информационный выход - с информационнымвходом преобразователя. временной интервал-аналог, и с первым входом вентиля,второй вход которого соединен сгенератором опорной частоты, выход вентиля соединен с информационным входомсчетчика импульсов, выход которогосоединен с информационным входом оперативного цифрового запоминающего блока,причем информационные входы коммутатора соединены с выходами многоканального аналогового запоминающего узла,входы которого подсоединены к шинеинформационных входов, а выход преобразователя временной интервал-аналогсоединен с шиной аналогового сигнала.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1 Многоточечная цифровая измерительная система напряжения низкогоуровня (МАЦП). Институт автоматикии электрометрии Сибирского отделенияАН СССР, Ротапринт ИАЭ, 1973.Тираж 959НИИПИ Государственного . комипо делам изобретений и отк035, Москва, Ж, Раушска ета ССС тий я наб.,