Адаптивный аналого-цифровой преобразователь

(22) Заявлено 09,07,80 (2 ) 2924754/18-21с присоединением заявки ЭЙ(5 )М. Кл. Н 03 К 13/02 ЬеударстюкиЯ квинтет СССР аф лелем кзебретеккЯ и атерыткЯ) Заявител структорское бюро Н аучного Каспий АН Азербайджанск обое 4) ДДДптИВНЫй АНАЛОГО-Н ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Это устройство обладаетбильностью работы, бпагодатолько цифровых логическихЗависимость времени кванторости изменения квантуемогдостигается за счет формирвала времени квантования вот разницы между постояинтервалом и интервалом вциональным разности .междун очередным отсчетом. Ъвысокой старя применению 15элементов.валия от скоо сигналавания интерзависимости 20 иным временным ремени, пропор- предыдущим Изобретение относится к импульс ой технике и может быть использовано для сжатия информации.Известен адаптивный аналого-цифровой преобразователь, содержащий два счетчик ка, один из которых - реверсивный, две схемы переноса кода, формирователь временного интервала, схемы совпадения "еди ниц," и нулей", два трщтера, генератор импульсов, два формирователя импульсов, два элемента И, два элемента ИЛИ и элемент за ае ржки13 Однако это устройство недостаточноэффективно работает в области малыхизменений преобразуемой функции, Несмотря на то, что в этих областях сигналне несет существенной информации, устройство формирует отсчеты через интервалы времени, определяемые емкостьюреверсивного счетчика и частотой генератора импульсов. Это снижает эффективность сжатия информации.Кроме того, моменты существенныхотсчетов определяются методом дискретного анализа, т.е. путем сравнения нетекущего сигнала, а преобразованного сигнала, запаздывающего по времени на величину интервала квантования. Это увеличивает динамическую погрешность работы устройства.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является адаптивный аналого-цифровой преобразователь,содержащий два реверсивных счетчика,регистр сдвига, цифровойкомпаратор,блок цифрового задания апертуры, блок3 94225сдвига совпадающих импульсов, блок переключения, генератор импульсов, блоксовпадения нулей, блок переноса кода,два управлякших триггера, две элементаИ, два элемента ИЛИ и формировательимпульсов2 ,Это устройство по сравнению с аналогичными позволяет увеличить эффективность сжатия информации и уменьшитьдинамическую погрешность за счет неп-орерывного цифрового анализа преобразуемой информации.Опнако это устройство имеет схемнуюизбыточность, поскольку два реверсивныхсчетчика, в первом из которых определяется начальный код входного сигнала, аво втором - приращение входного сигнала, работает с разделением во времени,что позволяет совместить их функции водном реверсивном счетчике.Кроме того, это устройство имеетсистематическую погрешность так какпосле каждого импульса существенногоотсчета в реверсивный счетчик устанавливается "1 ", чтобы не было ложногосрабатывания схемы совпадающих нулей,Это приводит к ошибке нч единицу млад-шего разряда при прямом ходе,и на,две единицв 1 - при обратном ходе,Пель изобретения - повышение точ 30ности и упрощение устройства.Поставленная цель достигается тем,что в адаптивный аналого-цифровой преобразователь, содержащий реверсивныйсчетчик, регистр сдвига, цифровой компаратар, блок цифрового задания апертуры,зблок сдвига совпадающих импульсов, блокпереключения, генератор импульсов, блоксовпадения нулей, блок переноса кода,формирователь импульсов, два триггера,40два элемента И и элемент ИЛИ, причемпервый вход блока сдвига совпадающихимпульсов подключен к первому входурегистра сдвига, второй вход которогоподключен к выходу генератора импульсови второму входу блока сдвига совпадающих импульсов, третий вход которого подключен к выходу регистра сдвига, приэтом управляющие входы блока переключения подключены к выходам первоготриггера, а выходы блока переключения50подключены к разнозначным. счетным входам реверсивного счетчика, первые выходы разрядов которого подключены,квходам блока совпадения нулей, выходыблока цифрового задания апертуры подклю-чены к первым входам цифрового компаратора, третий вход регистра сдвига подключен к первому входу элемента ИЛИ и к входам установки в нуль первого ивторого триггеров, причем первый выходблока сдвига совпадающих импульсовподключен к единичному входу второготриггера, прямой выход которого подключен к первому входу первого элемента И, и к входу формирователя импульсов,выход которого подключен к второмувходу элемента ИЛИ, дополнительно ввелены триггер и элемент задержки, такимобразом, что информационные входы блока переноса кода подключены к выходамвсех разрядов реверсивного счетчика, младшие разряды которого подключены к вторым входам цифрового компаратора, выход которого подключен к второму входу первого элемента И, выход которого подключен к третьему входу элемента ИЛИ, а выход формирователя импульсовподключен к управляющему входу блокапереноса кода, при этом выходы блока сдвига совпадающих импульсов подключены к входам блока переключения, выход элемента ИЛИ подключен к единичному входу дополнительного триггера и через элемент задержки - к входу обнуления реверсивного счетчика, выход первого разряда которого подключен к нулевому входу дополнительного триггера, инверсный выход которого подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу блока совпадения нулей, а выход второго элемента И подключен к счетному входу первого триггера.На чертеже изображена блок-схема устройства.Устройство содержит реверсивный счетчик 1, регистр 2 сдвига, цифровой компаратор 3, блок 4 цифрового задания апертуры, генератор 5 импульсов, блок 6 сдвига совпадакзцих импульсов, блок 7 переключения, блок 8 переноса кода, блок 9 совпадения нулей, три триггера 10-12, два элемента И 13, 14, элемент ИЛИ 15, формирователь 16 импульсов и элемент 17 задержки. Входная клемма 18 подключена к первому информационному входу регистра 2 сдвига и к первому входу блока 6 сдвига совпадающих имнульсов, Пусковая клемма 19 подключена к третьему входу обнуления регистра 2 сдвига, к первому входу элемента ИЛИ 15 и к нулевым входаи триггеров 10 и 11. Выходная клемма 20 соединена с третьим входом элемента ИЛИ 15 и подключена к выходу элемента И 13, Выходная клемма 21 подключена к выходу блока 9 совпадения нулей. Выходные8ции), например, времени, глубины и т.д,Так, например, для восстановления функции вертикального распределения темперары воды по глубине моря, достаточноизмерить начальное значение температуры и соответствукхцей ей глубины, в затем в моменты существенных отсчетовизмерять только текущее значение глубины,При изменении знака приращения функции, код в счетчике 1, переходит черезнуль. При этом срабатывает блок 9 совпадения нулей, по сигналу на выходе которого триггер 10 перебрасывается вположение, при котором сигналом напрямом его выходе блок 7 переводитсяв и версное положение. При этом меняются местами выходы блока 7, и нв входсложение" счетчика 1 начинает поступатьболынвя по величине задержания последовательность импульсов, Управление таким образом блоком 7 переключенияпозволяет независимо от знака приращения иметь на выходах разрядов счетчика1 всегда прямой код модуля приращения,что упрощает процесс сравнения его сапертурой, При этом знак кода приращения опредрляется сигналом на одном извыходов триггера 10, поступвкщих навыходные клеммы 20 или 21, Для исключения ложных срабатываний блока9 при обнулении счетчика 1, каждым импульсом с выхода элемента ИЛИ триггера12 устанавливается в единичное положение, при котором элемент 14 закрывается, и не пропускает импульс блока 9при поступлении сигнала нв вход сбросасчетчика 1 с выхода элемента задержки17. Входом с первого разряда счетчикапосле поступления; первого импульса насчетный вход счетчика 1 триггер 12 переходит в,состояние, при котором элемент И 14 открывается,Благодаря совмещению функции формирования нвчвльного кода измеряемогосигнала и формирования кода текущегоприращения входного сигнала в одномреверсивном счетчике упрощается, посравнению с известным, схемнвя реализация устройства.Кроме того, повышается эффективностьего работы за счет дополнительногосжатия информации с помощью такойорганизации сбора данных, при которойотпадает необходимость в регистрацииюкодов измеряемого параметра в моментысущественных отсчетов.Запрет сигналов на выходе блока 9при установке в нуль реверсивного счет 9422 Б юЯ Щ1 где 1 И,) - Т - среднее значение за время Т первой производной входного сигнала. туТаким образом, на выходе реверсивного счетчики 1 формируется непрерывно изменяющийся код, пропорциональный приращению входной частоты с момента окончания времени Т, Текущий код с выходов младших разрядов реверсивного счетчика о 1 сравнивается непрерывно с кодом апертуры, задаваемым блоком 4. При достиже. нии числом импульсов, пропорциональным текущему приращению входного сигнала заданной апертуры ЬИ= Ио срабатыва з ет цифровой компарвтор 3, сигнал с выхода которого поступает через элемент И 13 на выходную клемму 20, определяя момент очередного существенного отсчета, По этому сигналу через элемент ИЛИ 15 и элемент 17 задержки обнуляется реверсивный счетчик 1 и начинается новый цикл формирования в счетчике 1 кода текущего приращения, начиная с момента предыдущего сущест венного отсчета, так квк величина апертуры, определяемая в зависимости от требуемой погрешности аппроксимации восстановления функции по ее квантоввнным значениям, выбирается постоянной, то частота квантования сигнала, определяемая частотой импульсов существенных отсчетов на выходе компаратора 3, за - Висит от скорости изменения входного сигнала, Твк, если входной сигнал меняется медленно, то его приращение мало и время достижения заданной апертуры увеличивается, следовательно, уменьшается частота квантования измеряемой функции, Когда же скорость изменения,40 входного сигнала возрастает, то увеличи-вается и его приращение. При этом время достижения заданной апертуры уменьшается, т.е. увеличивается частота квантОВвния Входной функции.Этим обеспечивается адаптивное из 45менение частоты квантования входной функции в зависимости от скорости изменения Входного сигнала, Благодаря точному цифровому способу определения моментов достижения текущим приращением заданной апертуры, т.е. уровней квантования, отпадает необходимость взаписи кодов абсолютных значений входного сигнала в моменты существенных отсчетов, Для восстановления измеряемойфункции достаточно знать начальное значение преобразованного сигнала и коды прявязочного сигнала (аргумента функ9 9422 чика позволяет исключить систематическую ошибку, связанную с начальной . установкой "1" в счетчик, необходимой для известного, и доходящую при смене знака до двух единиц младшего разряда. %Наиболее целесообразно использование такого устройства в ввтономньк зондирующих комплексах для адаптивного сжатия гидрологических параметров при измерении вертикального распределения, 1 О например, температуры, электропровод- ности и т.п, с привязкой их к глубине.формула изобретения 1Адаптивный .аналого-цифровой преобразователь, содержащий реверсивный счетчик, регистр сдвига, цифровой компвратор, блок цифрового задания аперту ры, блок сдвига совпадающих импульсов, бпок переключения, генератор импульсов, блок совпадения нулей, блок переноса кода, формирователь импульсов, двв триггера, два элемента И, и элемент 25 ИЛИ, причем первый вход блока сдвига совпадающих импульсов подключен к первому входу регистра сдвига, второй вход которого подключен к выходу гене- ратора импульсов, и ко второму входу зо блока сдвига совпадающих импульсов, третий вход которого подключен к выходу регистра сдвига, при этом управляющие входы блока переключения подключены к выходам первого триггера, в выходы блока переключения подключены. к разнозначным счетным входам реверсивного счетчика, первые выходы разрядов которого подключены к входам блока совпадения нулей, выходы блока цифрового 4 о задания апертуры подкпючены к первым входам цифрового компараторв, третий вход регистра сдвига подключен к первому входу элемента ИЛИ и к входам установ 8710ки в нуль первого и второго триггеров,причем первый выход блока сдвига совпадающих импульсов подключен к единичному входу второго триггера, прямой выход которого подклкнен к первому входупервого элемента И и к входу формирователя импульсов, выход которого подкпючен к второму входу элемента ИЛИ,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и упрощенияустройствав него введены дополнительный триггер и элемент задержки,таким образом, что информационные входы блока переноса кода подключены квыходам разрядов реверсивного счетчика,младшие разряды которого подключены квторым входам цифрового комп арвтора,выход котороо подключен к второмувходу первого элемента И, выход которого подключен к третьему входу элемента ИЛИ, в выход формирователя импульсов подключен к управпякщеьу входублока переноса кода, при этом выходыблока сдвига совпадающих импульсовподключены к входам блока переключения, выход элемента ИЛИ подключен кединичному входу дополнительного триггера и через элемент задержки - к входуобнуления реверсивного счетчика, выходпервого разряда которого подключен кнулевому входу дополнительного триггера, инверсный выход которого подключенк первому входу второго элемента И,второй вход которого подключен к выходубпока совпадения нулей, а выход второго элемента И подключен к счетномувходу первого триггера.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР% 443479, кл. Н 03 К 13/20, 1974.2Авторское свидетельство СССР позаявке М 2855054/18-21,кл. Н 03 К 13/02, 05.06.80.з 4863/51 Тираж 959 Подп ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и отк 113035, Москва, Ж, Раушская