Следящий аналого-цифровой преобразователь

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИ ЗОВ РЕТЕН И иХ АВТОР СХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 930650(5 )М. Кл. Н 03 К 13 Юг 1 Ъоударотаенныб комитет ао делам нзобретеннй н отнрытнйДата опубликования описания 23.05.82(72) Автор изобретения В, Э. Балтрашевич Ленинградский ордена Ленина электротехнический институтим. В. И. Ульянова (Ленина)(54) СЛЕДЯЩИЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к области аналога-цифровых преобразователей и можетбыть использовано в области связй, вычислительной и измерительной техники, атакже. в автоматизированных системахуправления технологическими процессамии системах автоматизации научных иоследований,По основному авт. св. % 828401 известен следящий аналого-цифровой преоб 1 Оразователь, содержащий блок сравнения,первый вход которого соединен с датчиком входного сигнала, а второй - с выходом цифро-аналогового преобразователяпорядка, вход которого соединен с выхо 15дом цифро-аналогового преобразователямантиссы, вход которого соединен с выходом источника опорного сигнала, цифровые входы цнфро-аналогового преобразователя порядка соединены с выходамидешифратора, входы которого соединеныс выходами соответствующих разрядовсчетчика мантиссы и блока формированияшага, выход блока сравнения соединен с первым входом блока управления, второй вход которого соединен с выходамгенератора тактовых импульсов, а тре тий - с единичным выходом триггера йереполнения счетчика порядка, первый и второй выходы блока управления 9 соединеныс входами установки режима работы ревесивных счетчиков порядка и мантиссы,третий - с первыми входами группыэлементов И, вторые входы которых соединены с соответствующими выходамиблока формирования шага, четвертый ипятый выходы блока управления соединены соответственно с первым и вторымуправляющими входами блока формирования шага, третий и четвертый управляющие входы которого соединены с выходами цепей переноса счетчика мантиссыи с соответствующими входами счетчикапорядка. Этьт преобразователь позволяет следить эа быстро изменяющимся сигналом, так как обеспечивает постояйнуто относитель93065 ную чогрешность квантования сигнала как по величине, так и по скорости,Кроме того, изюа постоянноФ относительной погрешности квантования величины сигнала и представления выходного кода в форме с плавающей запятой с этого АЦП можно получить логарифмический код значения входного сигнала, если иэ рассмотрения убрать старший, постоянно находящийся в единичном состоянии раэряд счетчика мантиссы 11,Однако этот преобразователь нельзяиспользовать при измерении корреляционных функций:, так как он не имеет фуациональных возможностей для сложениялогариМических кодов двух задержанныхдруг относительно друга значений сигнала и перевода полученного значения излогарифмического масштаба в линейный,Таким образом, недостатком нзвестного устройстваявляются ограниченныефункциональные возможности. Цель изобретения - расширение функщопальных возможностей. 23Поставленная цель достщается тем, что в следящий аналого цифровой преобразователь, содержащий блок сравнения, первый вход которого соединен с датчиком входного сигнала, а второй - с выходом цифре-аналогового преобразователя порядка, вход которого соединен с выходом цифро аналогового преобразователя мантиссы, вход которого соединен с вь- ходом источника опорного сигнала, цифровые входы цифро-анвлогового цреобрв- фЭЗ зоввтеля порядка соединены с выходами дешифраторв, входы которого соединены с выходами соответствукхцих разрядов счетчика порядка, в цифровые входы цифроаналогового преобразователя мантиссы соединены непосредственно с выходами соответствункцих разрядов счетчика ман . тиссы и блока формирования шага, вы ход блока сравнения соединен с первым входом первого блока управления, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а третийс единичным выходом триггера переполнения счетчика порядка, первый и второй выходы соединены с входами установки режима работы реверсивного сче 1 чика порядка и мантиссы, третий выход соединен с первыми входами группы. элементов И, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами бланка формирования шага, а четвертый и пятый выходы первого блока управления соединены соответственно с первым и О 4вторым управляющими входами блока формирования шага, третий и четвертый управляющие входы которого соединены с выходами цепей переноса счетчика мантиссы и с соответствующими входами счетчика порядка, введены блок цифровой задержки, блок суммирования, блок . выдачи кода и второй бпок управления, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый выход соединен с управляющим входом блока цифровой задержки и с первым управляющим входом блока суммирования, второй выход соединен с вторым управляющим входом блока суммирования, третий выход соединен с шиной "Готовность, при этом выходы счетчика порядка и счетчика мантиссы, кроме старшего разряда постоянного находящегося в единичном состоянии, соединены с соответствую шими входами блока цифровой задержки и с соответствующими входами первой группы входов блока суммирования, входы разрядов блока цифровой задержки соединены с соответствующими входами второй группы входов блока суммирования, выходы разрядов блока суммирования соединены с соответствующими входами блока выдачи кода, управляющий вход которого соединен с шиной,Съем кода", а выходы - с выходной шиной.На фиг. 1 представлена Функциональная схема следящего аналого-цифрового преобразователя; нв фиг. 2 - один из .вариантов реализации первого блока управленияф на фиг. 3 - вариант реализации блока Формирования шага. Следящий аналого-цифровой преобразователь содержит блок 1 сравнения, пирро-аналоговые преобразователи порядка 2 и мантиссы 3, источник 4 опорного напря жения, дешифратор 5, счетчики порядка 6 и мантиссы 7, блок 8 формирования шага, первый блок 9 управления, генератор 10 тактовых импульсов, группа элементов И 11, второй блок 12 управления, блок 13 цифровой задержки, блок 14 суммирования, блок 15 выдачи кода.Первый блок 9 управления (фиг, 2) содержит триггер, который служит для запоминания ответа. блока сравнения на предыдущем такте. Сигнал на первом выходе первого блока 9 управления появляются, если блок 1 сравнения выдает сигнал ЧхЧО, в противном случае сигнал появляется нв втором выходе. Если ответы блока 1 сравнения на предыдущем и в текущем такте совпадают, то появляется5 9306сигнал на четвертом выходе первого блка 9 управления, в противном случае сигнал появляется на пятом выходе,Блок 8 формирования шага (фиг. 3)включает распределитель импульсов и 3группу элементов И и ИЛИ. Выход первого элемента ИЛИ соединен с входомсдвига вправо на один разряд распределителя епульсов, а выход второго элемента ИЛИ - с выходом сдвига влево на 0один разряд распределителя импульсов.В распределителе импульсов запрещенсдвиг влево при коде 10 0 и сдвигвправо при коде О 01. Эта часть схе мы на фиг, 3 не показана.1%Блокцифровой 13 задержки (фиг. 1)может быть реализован иа регистрахсдвига.Блок 14 суммирования (фиг, 1) мажет быть реалазован на основе использэ 20вания одного или нескольких обычныхсумматоров. Очевидно, что число иепользуемых сумматоров определяет число одновременно получаемых значений корреляционной:функции при различных эначе- И, ниях задержки, так как при использовании нескольких сумматоров возможно снимать задержанные значения сигнала спромежуточных регистров сдвига бпокацифровой задержки 13. 30Второй блок 12 управления (фиг. 1)может быть реализован, например, наоснове последовательно соединенных линийзадержки,Пример реализации блока 15 выдачи35 кода приведен на фиг. 1, при этом предполагается что блок 14 суммирования построен на основе одного сумматора, в случае использования .нескольких суле. 40 маторов надо либо использовать анало/гичную схему для каждого сумматора, либо испольэовать коммутатор.Сущность работы блока выдачи кода заключается в следующем.4 ф. Как указывалось, блок 14 суммирования работает с кодами составленными из кодов содержащихся в счетчике 6 порядка и в счетчике 7 мантиссы, исключая старший разряд. Благодаря этому исклюЧению коды поступающие в блок сузе50 мирования являются приближенным значением логарифа входного сигнала. Для перехода от логарифмического представления кодов к линейному из кодов содержащихся в блоке суммирования выделяют часть кодов соответствующих мантиссе и приписывают к ней слева старшую (ранее исключенную) единицу, тем самым полу 50 бчают линейное представление кода в форме с плавающей запятой.Сущность предлагаемого изобретениязаключается в том, что, кроме использования способности преобразователя следить за быстроизменяющнмся сигналом,появляется возможность использованияспособности преобразователя . выЫватьприближенное значение логарифма входного сигнала, которое позволяет заменитьоперацию умножения операцией сложения,что значительно облегчает использовавание аналого-цифрового преобразователяв устройствах измерения статичесзаххарактеристик сигналов.Устройство работает следующим обрв.ь.зом,Наряду с изменением величины шагаквантования от одной кодовой, группы кдругой, при изменении кода порядка,возможно изменение величины шага кван-тования иа протяжении одной кодовойгруппы. При фиксированном коде порядкав зависимости от скорости изменениявходного сигналЕ наряду с обеспечениемпостоянной, относительной погрешностипо величине сигнала, обеспечивается также постоянная относительная цогрешиостьпо скорости сигнала. По сигналу с первого выхода второго блока 12 управления(фиг, 1) содержакое счетчика 6 порядка и счетчика 7 мантиссы (исвпочаястарший разряд) переписывается в блок13 цифровой задержки и в блок 14 суммарованая, По сигналу с второго выходавторого блока 12 управления производитсясложение содержимого блока 14 суммирования с кодом снимаемым с выховмблока цифровой 13 задержки, после чегона третьем выходе второго блока 12управления появляется сигнал о готовноста устройсвва к выдаче кода. По сагиалу "Съем кода" устройство 15 выдачакода выделяет из кода, содержащего вблоке 14 суммирования часть, соответсчвующую мантиссе, и приписывает к нейслева старшую (ранее исключенную) едацацу, тем самым осуществляется переход от логарифмического представлениякода к ланейиому представлению кода вформе с плавающей запятой.Таким образом, благодаря вводу в соотав следящего аналого-цифрового преббраэователя блока цифровой задержка. блокасуммирования, устройства выдача кода ивторого блока управления, кроме испольэоваиия способности следующего аналогоцифрового преобразователя следить забыстроменяющимися сигналами, появляет7 9306 ся возможность использования способности преобразователя выдавать приближенное значение логарифма входного сигнала, которая позволяет заменить операцию умножения операций сложения, что значительно расширяет область применения преобразователя, например, появляется воэможность использования его в устройствах определения статических характеристик сигналов, в частности, корреля иконной функции и дисперсии.Формула изобретенияСледящий аналого-цифровой преобра- зователь по авт. св. % 828401, о тл и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью 33 расширения функциональных возможностеР введены блок цифровой задержки, блок суммирования, блок выдачи кода и второй блок управления, вход которого соединен с выходом генератора тактовыхимпульсов гО первый выход соединен с управляющим входом блока цифровой задержки и с первым управляющим входом блока суь- мирования, второй выход соединен с вторым управляющим входом блока суммированиятретий выход соединен с шиной"Готовность", при этом выходы счетчикапорядка и счетчика мантиссы, кроме старшего разряда, постоянно находящегося вединичном состоянии, соединены с соответствующими входами блока цифровойзадержки и с соответствующими входамипервой группы входов блока суммирования,выходы разрядов блока цифровой задержки соединены с соответствующими входами второй группы входов блока суммирования, выходы разрядов блока суммирования соединены с соответствующими входами блока выдачи кода, управляющийвход которого соединен с шиной Съемкода, а выходы - с выходной шиной. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР % 828401, кл. Н ОЗ,К 13/02, 04.06.80.930650 фиЗ оставитель Л. Бехред М, Надь М. Даик еда Заказ 3527 Подписноитета СССРытийкая наб"Патент", г. Ужгород, ул, Прое 4 иал 82 Тираж 954 НИИПИ Государственного ком по делам изобретений и отк 13035, Москва, Ж, Рауш