Интегрирующий аналого-цифровой преобразователь

.87 1( 27ехнический инсти, 89, Бюл ский пол пинского ас и В.П 25(088.8 ское свид кл Н 03 омол,Тар етельство СССРМ 1/50, 1979. ИНТЕГРИРУЮЩИЙРАЗОВАТЕЛЬИзобретение отительной техниьзовано при прищенных прибор НАЛОГО-ЦИФРОВ Е 7 сится к элект мо з ыть анни помеерительс ект в и хоз етс Изобретение о змерительной те спользовано при озащищенных при ока, соо1, блок3-18, винтегр23 восст носится к электронике, может бытьпроектировании поме- льоров и из являетсва по о вышение пом хи. о изображена а фиг схема циональа фиг.2авления;ммы, поеля. еля; н образ за ии а упр вариант на фиг. ясняющи Прео входную 5 управреали ц бл3 - временныеработу преобразователь (фшину 1, первыяемые генерат икла с вына управазова г. 1) содержит вертый 2- че ы то гене ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБР к двтоесноьв свидктеиьст(56) АвторР 782152,х ин ормационных систем совершенствованием увт. св, Р 782152,Цель изобретения хозащищенности за счет подавлени второй и третьей гармоник сигнал ных информационных систем. Преобразователь содержит четыре управляемыхгенератора тока, генератор образцового тока, пять ключей, блок управления, интегратор 4,нуль-орган.Подавление первой, второй и третьейгармонических составляющих сигналапомехи производится в течение семипромежутков времени интегрированияс соответствующими весовыми коэффициентами. Применение АЦП в многоканальных цифровых вольтметрах позволяет при сохранении высокой помехозащищенности ускорить процесс измерений за счет увеличения быстродействия по крайней мере в 3 раза. 1 з,п.ф-лы, 3 ил., ратор 6 образцового ттв твующие им ключи 7 - 1 12 управления с выходами 1 ходом 19АЦП и выходами 20 АЦП атор 21,нуль-орган 22 и цель ановления начальных условий.,Блок 12 управления (фиг, 2) содержит генератор 24 тактовых импульсов,триггер 25, элементы И 26 и 27, реверсивный счетчик 28, регистр 29,элементы ИЛИ 30 - 32, дешифратор 33,счетчик-делитель 34, триггер 35 иэлементы И 36 и 37,Преобразователь работает следующим образом.В начале измерительного цхода 13 блока 12 управленияляющий вход первого ключа 7 поступает сигнал, эпюра которого представ1495996 лена на фиг. Зз (импульсы "О" и "6"), При этом на время действия положительных импульсов "О" и "6" на управляющем входе ключа 7 подключается выход первого управляемого генератора 2 тока на вход интегратора 21, который интегрирует входной сигнал в те чение промежутков времени "О" и "6" (с-З, с+3) с весом К =-а, а аАналогичным образом с помоцью ключей 8 - 10 и управляемых генераторов 3 - 5 тока на интервалах времени "1" и "5" (с, с+2) осуществляется интегрирование с весом К =а,аг+а аэ+агаэ, на интервалах времени "2" и "4" (с, с+1) " с весом К =-(а+а +аэ+ +За,а а ), на интервале времени "3" (с). - с весом К =1+2(аа г+а,аэ+ага ).К моменту окончания седьмого интервала парциального интегрирования "6" (с+3) на выходе интегратора значение сформированного сигнала пропорционально среднему значению входного снгнала за полное время интегрирования, из которого исключены гармонические составляющие сигнала с частотами, ж,мэ, причем коэФфициенты а аг, аэ и интервал времени (Фиг, Зи) .связаны соотноп)ением1а = ---- ,.2 совыПо управляющему сигналу, действующему на выходе 17 узла 12, ключ 11 подключает образцовый генератор 6 тока на вход интегратора 21. Момент перехода выходного сигнала интегратора через нуль (фиг. Зо) в интервалевремени "7" (фиг, Зж) фиксируется нуль-органом 22, по сигналу которого включается цепь 23 восстановления начальных условий интегратора и снимается отсчет, пропорциональный интервалу времени с, (фиг. Зо) .Покажем, что в снятом отсчете от, сутствуют составляюцие трех гармониксигнала помехи.При интегрировании гармоническогосигнала частоты (о;по интервалу 2 Ьс центром с - имеютСц-+)1( О 1 ) -сое 1; С+ ц,) з дп (.1; Ф 1Ъ)числяют сумму Полагая а,=1/2 сово 1)Г, имеют Я =О.1Параметрпринципиально может бытьвыбран сколь угодно малым, Применяяэту процедуру к отсчетам сигнала,который содержит компоненту частотой (1;, получают новый ряд преобразованных отсчетов, в которых отсутствует составляюцая частоты (.1Применяя к новому ряду отсчетовтакую же процедуру со значением коэффициента а , получают следуюций наборотсчетов, в которых отсутствует составляющая частоты М;,Аналогично можно подавить и другиегармонические составляющие сигналапомехи.Для трех гармоник о) о и ыэполучают следуюцую систему уравнений для вычисления из исходногоряда отсчетов Б; последуюцих преобразованных Б (,"), Б;,Б э),(г) , (э)где Б(,") - отсчеты, в которых подавлена составляющая частоты б)1 Ботсчеты с подавленными составляющимичастоты ы 1 и о)г; Б; - отсчеты(э)с подавленными составляющими частоты(э) а 1 агаэ Б 1 ФэИз последнего равенства следует:если провести семь последовательныхпарциальных интегрирований с парамет 50рами 2 Ь=1 и полученные результатыпросуммировать с весами, выраженнымичерез а, а и а , то результирующийотсчет Б, , не содержит первой,(э)второй и третьей гармоник сигналапомехи.55П р и м е р, Измеряемый сигналравен сумме постоянной составляющейУ,), подлежащей измерению, и гармонической помехи, три гармоники которой Б; -а; 1(с -7 Ь)+1(с,Ь) -а; Т(с + Г Ь) Получаютв 1 псд; ЬБ. =2 Ь - вп(1,1 С + ц.) 1 ы Ь1 О15 1495996необходимо подавить. Входной сигналЦк равен; 10 20 Нх =Но+А, я 1 п(с.С+ ср )+А я 1 п(си С+с )+ +А, я" (з+ )3После интегрирования получают от- счет Б,= - 2 Ь(1-2 а )(1-2 а )(1-2 а ).УоКС2 эгде КС - постоянная времени интегратора.Член япъдЬ/мЬ для постоянной составляющей (м=О) обращается в единицу).Для сетевой помехи (1=50 Гц) ы 15и,равны соответственно 27 50,2 Г 100 и 2 й 150 радс- .Возьмем Г=1,5-10с, Тогда ааа равныа,=1/2 соя(0,15 17)0,561;а=1/2 соя(0,3 У) = 0,85;а=1/2 соя(0,45 Г = 3,196.Выбирая 2 Ь/КС= 1/(1-2 а )(1-2 а)(1-2 а )1, получаютз 258;=БКЬИ (1-2 а,)3 Ч,1:Другими словами, предлагаемыйпреобразователь обеспечивает коэффициент передачи, близкий к единице длямедленноменяюцихся сигналов, Для выбранного примера обеспечивается возможность формирования отсчетов со скоростью один отсчет за 10,5 мс.Преобразователь обеспечивает сокращение времени преобразования входного 35сигнала без измерения Фазы сигналапомехи, т,е. он инвариантен к фазесигнала помехи. Необходимость измерения фазы в аналогах ограничивает быстродействие преобразования, 40Блок управления работает следующим образом.Генератор 24 тактовых импульсовсовместно со счетчиком 28 и счетчиком-делителем 34, элементами ИЛИ 30 - 4532 и дешифратором 33 формируют временную диаграмму первого такта интегрирования (фиг. Зз,и,к,л, на фиг.2соответствующие им выходы 13 - 16) .После окончания первого такта интегрирования при помощи элемента И 36формируется интервал второго тактаинтегрирования - интегрирование сигнала генератора образцового тока в течение промежутка времени от заднегофронта импульса "6" до момента срабатывания нуль-органа (фиг. Зм,н,о).Сигнал с прямого выхода триггера 35(выход 18 блока 12 управления) вклю 6чает цепь 23 восстановления начальных условий интегратора и положительным фронтом заносит информацию.о величине сигнала (состояние реверсивного счетчика 28) и знаке (состояние триггера 25) в выходной регистр 29, на шине 20 которого действуют сигналы, несущие информацию о цифровом эквиваленте измеряемой аналоговой величины, до следующего срабатывания триггера 35, т.е. занесения в регистр 29 результата очередного преобразования аналог - цифра.Разрешение на считывание информации дается сигналом "0" с выхода дешифратора 33.Выключается цепь восстановления начальных условий интегратора в момент действия положительного фронта сигнала Он (фиг, Зз) на К-входе триггера 35. При этом потенциал прямого выхода триггера 35 становится равным нулю (фиг. Зн), С этого момента времени начинается очередной цикл преобразования: формирование первого такта интегрирования (на фиг. Зз изображен сигнал "0", соответствующий началу первого такта интегрирования очередного цикла преобразования), второго такта интегрирования сигнала генератора образцового тока и интервала времени восстановления начальных условий интегратора. Формула изобретения1, Интегрируюций аналого-цифровой преобразователь по авт. св. Р 782152, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности за счет подавления второй и третьей гармоник сигнала помехи, в него введены третий и четвертый управляемые генераторы тока, четвертый и пятый ключи, информационные входы которых соединены с выходами соответственно третьего и четвертого управляемых генераторов тока, входы которых объединены и являются входной шиной, выходы ключей соединены с входом интегратора, а их управляющие входы подключены к первому и второму дополнительным выходам блока управления соответственно.2. Преобразователь по п, 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок управления выполнен на генераторе тактовых импульсов, реверсивном счетчике, элементах И, ИЛИ, регистре, 1495996счетчике-делителе, дешифраторе, первом и втором триггерах, Б-вход первоГо из которых подключен к выходу первого элемента И, первый вход котороГо является входом блока, второй вход 5 бъединен с первым входом второго элеента И и подключен к первому выходу ешифратора, третий вход соединен с нверсным выходом генератора тактовых 1 Оульсов, К-вход первого триггера оединен с вторым выходом дешифратоа является синхронизирующим выходом дока и подключен к первому входу ервого элемента ИЛИ второй вход ко срого соединен с третьим выходом ешифратора, а выход является первым ыходом блока, формирующим интервал нтегрирования входного сигнала, пряой выход первого триггера соединенвходом записи регистра и является ыходом блока, формирующим .интервал ремени для восстановления начальх условий, инверсный выход триггеа подключен к второму входу второго 25 лемента И, выход которого является ,ыходом блока, формирующим интервал второго такта интегрирования, первый и второй входы второго и третьего4 элементов ИЛИ соединены соответственно с четвертым, пятым, шестым и седьмым выходами дешифратора, а их выходы являются соответственно вторымвыходом, формирующим интервал интегрирования входного сигнала, и первымдополнительным выходом блока, восьмойвыход дешифратора является вторымдополнительным выходом блока, а соответствующие входы дешифратора черезсчетчик-делитель подключены к прямому выходу второго триггера и объединены с первым информационным входомрегистра и входом реверса реверсивного счетчика,. счетный вход которогоподключен к прямому выходу генератора тактовых импульсов, первая и вторая группы выходов соединены соответственно с входами третьего и четвертого элементов И, третья группавыходов реверсивного счетчика соединена с соответствующими вторыми информационными входами регистра, выходы третьего и четвертого элементов Исоединены соответственно с Б- и Квходами второго триггера, выходы регистра являются разрядными выходамиблока.1495996 ЙвкОСль Счетчика И Составитель В.МахнановРедактор И,шмакова Техред Л.Олийнык Корректор А.Обруч Заказ 4286/56 Тираж 884 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета ло изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ГКНТ ССС Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагар