Аналого-цифровой преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 19) .ъ 2 О. 1676103 3 М 1/52 5)5 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ТОРСКОМУ С ТЕЛ ЬСТ.ВУ и институт И,Г.Коробвольтметр, 7, Перевод ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение функциональной надежности путем обеспечения непрерывного контроля узлов устройства, Это достигается тем, что в устройство, содержащее аналоговый коммутатор 2, интегратор 4, цифроаналоговый преобразователь 3, компаратор 5, счетчики 6, 7 младших и старших разрядов, блок 10 управления и контроля, введены регистры 8, 11. 1 з.п.ф-лы, 4 табл., 4 ил,Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля.Целью изобретения яеляется повышение функциональной надежности путем обеспечения непрерывного контроля.На фиг,1 представлена функциональная схема устройства; на фиг,2 - функциональная схема блока управления; на фиг.З - функциональная схема аналогового коммутатора; на фиг,4 - временная диаграмма работы АЦГ 1,Устройство (фиг.1) содержит аналого. вый вход 1, аналоговый коммутатор 2, циф. роаналоговый преобразователь 3, построенный по принципу широтно-импульсной модуляции, интегратор 4, компаратор 5, счетчик 6 младших разрядов 6, счетчик 7 старших разрядов, регистр 8, программное устройство 9, блок 10 управления и контроля, регистр 11, шину 12 нормированного кода Мн, ширину 13 данных, шину 14 адреса, шину 15 управления,Блок управления и контроля (фиг,2) содержит входы 16, программное устройство 17, вход 18, выходы 19 - 22, коммутатор 23 каналов, блок 24 запоминания полярности, блок 25 формирования выборок сигнала, широтно-импульсный модулятор 26, коммутатор 27, элементы И 28 и 29, программную логическую матрицу ЗО, выходы 31, 32 и 33 коммутатора, программное устройство 17 имеет выход 34 сигналов нормированной длительности тн, выход 35 сигнала образцовой частоты 1, выход 36 сигнала образцовой частоты 1 г, выход 37 образцового времени То, выход 38 сигнала разделения выборок тр, вход 18 содержит линию 39 логического сигнала коммутации Ф, линию 40 режимов, коммутатор 23 содержит элемент И 41, блок 24 содержит триггеры 42 и 43, элементы И-НЕ 44 и 45, инвертор 46, блок 25 содержит элементы И-НЕ 47, широтно- импульсный модулятор 26 содержит инверторы 48, триггеры 49, коммутатор 27 содержит элементы И-НЕ 50, Аналоговый коммутатор (фиг,З) содержит источники 51-54 напряжений, ключи 55 и 56, резисторы 57,На фиг,4 обозначено: 58 - напряжение на выходе интегратора; 61 - логические уровни на выходе компаратора 5; 59 - образцовое время первой Тм, .и второй То 2 выборок на выходе блока 17; 60 - напряжение сигнала разделения выборок, тр, 62 - импульсы формирования сигналов с нормированной длительностью ь; 63 - напряжение сигналов рабочей тх и нормированный Ь длительности первой выборки; 64 - напряжение сигналов рабо 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 чей тх и нормированной тн 2 длительностивторой выборки.Блок 10 обеспечивает работу АЦП в шести основных режимах, "Режим ", "РежимИ", "Режим Г,"Контроль ", "Контроль 1,"Контрол ь 11 Г,В режиме 1 работает только первая выборка и АЦП измеряет напряжение каквольтметр, преобразуя входное напряжение в цифровой код, фиксированный есчетчике старших разрядое,В режиме 1 работают обе выборки,обеспечивая дифференциальные измерения входного напряжения.В режиме 11 измеряется отклонениевходной величины от номинального напряжения, заданного кодом Мн. При М= 0АЦП работает как милливольтметр, фиксируя выходной код в счетчике младших разрядов.Изменение режимов производится с по-мощью двух разрядов регистра 11, которыеобозначены Е и Е 2 Режимам 1, 11, 11 соответствуют следующие коды Ъ и Е 2, "РежимГ (00); "Режим 1 Г (01); "Режим 111" (10).В режиме "Контроль 1" производитсяпроверка блоков 6-11. В этом режиме блок10 формирует определенные логическиеуровни и импульсы нормированной длительности, которые преобразуются в определенные кодовые комбинации. В режимеКонтроль 1 можно проверять коды Й 1; М 2;й = И + М 2; И = М 1 - Й 2, что позволяетпроводить выборочную проверку определенных блоков,В режиме "Контроль 11" производитсяпроверка блоков 2,4 и 5 и аддитивных ошибок при работе АЦП в режимах,11,11,В режиме "Контроль 11 Г, кроме блоков.2,4 и 5, производится проверка блока 3, атакже мультипликативных ошибок при работе АЦП в режимах 1,11,11.Режимы контроля задаются с помощьюразрядов регистра 11,Данное устройство обеспечивает непрерывный контроль как всего АЦП, так иего основных узлов, что повышает достоверность контроля и надежность систем, в которых он применяется,Функции программного устройства могут выполнять самые различные аппаратныесредства, например, контроллер К - 20 (МС2702), однокристальная микро-ЭВМ(КР 1816 ВЕ 48). Так как контроллер системы имеет связь с АЦП по шинами 13,14 и15, то функции программного устройства17 могут выполняться тем же контроллером через соответствующие порты вводавывода. Ввиду того, что тактовая частотаконтроллера стабилизирована кварцем, 1676103целесообразно То и ь формирователь подпрограммой "Время", а для получения частоты т 1 и т 2 - использовать таймер этогоже контроллера, В АЦП 1 = 50 кГц, т 2 =-100/3 кГц, В табл.1 - 2 даны обозначения портов ввода-вывода, их назначениеи линии, к которым они подключены,Рассматривают в качестве примерапрограмму "Контроль 1" (режим 2); 21 = 0;Л 2 = 1; РЕ = 01, числовой эквивалент времени Ь 1 Й 1 = 1099 (й 1 = 5 10 ь 1), числовой эквивалент времени 1 н 2 И 2 = 499ь; 10)3В комментариях к прогоамме (табл.3)указаны конкретные контрольные коды иузлы АЦП и блока 10, На фиг.2 приведеныдополнительные обозначения, поясняющиепрограмму,Программируемая логическая матрицаможет быть выполнена по следуюьцему алгоритму.Входные переменные по порядку обозначают Х 1,Х 2,Хз,Ха,Х 5,Х 6. Выходные сигналы, управляющие (шина 19), обозначаютсоответственно У 1 У 2 УзУ 4 У 7 Уе. В табл.4представлены переключательные функциидля основного алгоритма, где Х - произвольное состояние.У 1 = Х 1 фХзХ 4 У 5 Хб;30У 2 " Х 1 Х 2 ХзХ 4 Х 5 Хб + Х 1 Х 2 ХзХ 4 Х 5 Х 6;Уз = Х 1 Х 2 ХзХ 4 Х 5 Хб + Х 1 Х 2 ХзХ 4 Х 5 Х 6;У 4 = Х 1 Х 2 ХзХ 4 Х 5 Хб + Х 1 Х 2 ХзХ 45(5 Х 6;У 7 = Х 1 Х 2 ХЗХ 4 Х 5 Хб;Ув = Х 1 Х 2 ХзХ 4 Х 5 Хб35Формула изобретения1, Аналого-цифровой преобразователь,содержащий аналоговый коммутатор, первый аналоговый вход которого являетсявходной шиной, второй аналоговый вход - 40через цифро-аналоговый преобразовательсоединен с соответствующими первыми выходами счетчика старших разрядов, управляющий вход аналогового коммутаторасоединен с первым выходом блока управления и контроля, а выход - через последовательно соединенные интегратор икомпаратор соединен с первым входом блока управления и контроля, второй и третийвыходы которого соединены соответствен-. 50но с входом счетчика младших разрядов ипервым входом счетчика старших разрядов,второй вход которого является шиной нормированного кода, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения функциональнойнадежности путем обеспечения непрерывного контроля узлов устройства, в него введены два регистра, причем выходысчетчика л 1 ладших разрядов и вторые выходы счетчика старших разрядов соединены соответственно с первыми и вторыми входами первого регистра, третий вход которого соединен с четвертым выходом блока управления и контроля, четвертый вход первого регистра объединен с первым входом второго регистра и является шиной управления, пятый вход обьединен с вторым входом второго регис.ра и является адресной шиной, выходы первого регистра соединены с соответствующими третьими входами второго регистра и являются шиной данных, Выходы второго регистра соединены соответственно со вторыми входами блока управления и контроля,2, Преобразователь по п.1, о т л и ч а ющ й с я тем, что блок управления и контроля выполнен на программном устройстве, г;рограммной логической матрице, двух зле 51 ентах И и последовательно соединенных :.Оммутатаров каналов, блоке запоминания плярности, блока формирования выборок си, нала, широтно-импульсном модуляторе и коммутаторе, первый выход которого соединен с первыми входами первого элемента И, программной логической матрицы и вторым входом блока запоминания полярности, второй выход соединен с первым входом второго элемента И и вторым вхо -. дом и рограммной логической матрицы, третий выход коммутатора соединен с вторым входом блока формирования выборок сигнала, второй вход коммутатора соединен с первым выходом программного устройства и третьим входом программной логической матрицы, второй выход программного устройства соединен с четвертым входом программной логической матрицы, вторым входом щи ратно-импул ьсно го модулятора, третьими входами блока запоминания полярности и коммутатора, третий, четвертый и пятый выходы программного устройства соединены соответственно с вторыми входами второго и первого элементов И и третьим входом блока формирования выборок сигнала, четвертый вход которого соединен с первым входом коммутатора каналов, второй вход которого является первым входом блока, третий вход объединен с его четвертым входом, с пятым входом программируемой логической матрицы и является вторым входом блока, второй выход блока запоминания полярности Объединен с его первым выходом, соединен с шестым входом программируемой логической матрицы и является четвертым выходом блока, третий, четвертый и пятый выходы блока запоминания полярности соединены соответственно с пятым, шестым и седьмым входами блока формирова1676103 Таблица 1 Таблица 2 Т а ц а ка Мнемони еранд Начало САЬ Подпрограмма ин и установка нач из в таимера ции пор ловий АЦ ьных танов А Ф А лючение к чение ПР 5 1 А блока 277 поступя РР 8 в 28 н ыб орка Ч Ч Ф 1АПР 4 ормировани апись знак Из порта Р Т Ь МЕ САЬЬ ТАМЕТо подпрограмм емя То ЧТАЧТ ФФ АО МЧТАОПТ Включается тайм 1 МЕРГ Ф Т ния выборок сигнала, выходы программируемой логической матрицы, первого и второОУТМЧАЛА01.1 ТМЧАЛАОПТ го элементов И являются соответственно первым, третьим и вторым выходами блока. мментарийициал има регистра 11 = Р Регистр 11 .-е блок 24 попорта РЗ и Р 7 к 25. Отк47,3, Формирующих хПодключение Р 5 к 30К - К : = 01 т 1 ф Разрешается прохождениек 28. После квантования1099 импульсов (перваяПодключается Р 4 к 23положительная полярност Формирование Снна 8 проходит 1099 импульсов1676103 10 Продолжение табл, 3 Метка Мнемоника Операнд Комментарий Т 1 МЕИН 1ФФАРР 7 СА 1 Л.М 71 АОЧТ М 7 ТА ОЧТ ФФТАИМЕРГ 1 МЧ 1 ВВСК ВУИ 2 Временная задержкаКонец 1 выборки РЕЬАУ ВЕЬАУ Ф 1АВР 8 .,МЧ 1 А07 Т Включается вторая выборкаразрешение на 27,3 Подключается Р 4 к 23положительная полярность М 71 АОЧТ ф 1АВР 4 М 71 А ОЧТСАЬЬ Ф 1АВР 6Т 1 МЕТО 2 Включение таймера Г Формирование С нна 7 проходит 499 импульсовИ = 499,СА 1 Л, Т 1 МЕИН 2 подпрограммавремя Выключается таймер Е ВВ ЯТА АВР 9 АВМ 1 АВР 10АВМ 2АВМ 1АЭМ 2 Определение у = хх + хх,Ф 1АВМАВАВРАВСТАВЯЧВ Конец АВСЧ НА 1 Т МЧ 1 АОЧТМЧ 1 АОЧТМЧХАОУТСА 1 ЛМЧ 1 АОЧТМ 71 АОЧТ РВЯТАЬХТНЬВААВВМАИ 1УИ 2СА 1 Л.УАМРСА 1 Ь АРР 6Ф 1ТАЙМЕР Р 2Ф 1АВР 2Т 1 МЕТН 2ФФАРР 7ТАИЕРР 2 И = 1099, запись знака 42 в 43САЬЬ Т 1 МЕТН 1подпрограмма время ЩВыключается ТАЙМЕР Й Формирование Тзапись знака полярности в Т 42САЬЬ Т 1 МЕТ подпрограмма время Т Знак полярности ТП заносится вячейку памяти М 1 х) Знак полярности ПТП заносится впамять М 2 (х ) Подпрограмма сложения И = И + ИПодпрограмма вычитания1676103 к дых. 79 тавитель А.Титовед М,Моргентал едактор М.Ликович Техр Корректор С.Ч аказ 3014 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 ательский комбинат Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 изводственн