Следящий аналого-цифровой преобразователь

; ;,13ЬНЬЛИОТЕЫА НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕВАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬ 1 ТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институтим. В.И.Ульянова (Ленина)(56) Авторское свидетельство СССР У 400022, кл, Н 03 К 13/20, 1971,Авторское свидетельство СССР В 828401, кл. Н 03 К 13/02, 1981.(54)(57) 1, СЛЕДЯЩИЙ. АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий первый блок сравнения, первый вход которого соединен с входной шиной, а второй вход - с выходом первого цифроаналогового преобразователя, входы которого соединены с первыми выходами первого реверсивного счетчика, выход блока сравнения соединен с первым входом первого блока управления, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, третий вход - с вторым выходом первого реверсивного счетчика, четвертый вход - с шиной Запуск, а пятый вход - с шиной Стоп первый выход - с первыми входами первого реверсивного счетчика, второй выход - с вторыми входами первого реверсивного счетчика, третьи входы которого соединены с выходами первого распределителя импульсов, третий выход первого блока управления соединен с первым входом первого распределителя импульсов, четвертый выход - с первым входом логического блока, а пятый выход - с четвертым входом первого -реверсивного счетчика и вторым входом первогораспределителя импульсов, третийвход которого соединен с выходомлогического блока, вторые входыкоторого соединены с первыми выходами первого реверсивного счетчика, а третьи входы - с выходамипервого распределителя импульсов,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью уменьшения погрешностипреобразования, в него введены регистр и поразрядный аналого-цифровой преобразователь, выполненныйна аналоговом запоминающем устройстве, втором цифроаналоговом преобразователе, втором реверсивномсчетчике, втором распределителеимпульсов, втором блоке управленияи втором блоке сравнения, первыйвход которого соединен с выходоманалогового запоминающего устройства, первый вход которого соединенс входной шиной, второй вход объединен с первыми входами второго распределителя импульсов и второго реверсивного счетчика и подключен к первому выходу второго блока управления, второй выход которого соединен с вторыми входами второго ре-,версивного счетчика, третий выход -с третьими входами второго реверсивного счетчика, четвертый выход - с вторым входом второго распределителя импульсов, пятый выход - с шиной "Готовность" и шестымвходом первого блока управления,шестой выход - с первым входомрегистра, первый вход - с выходомвторого блока сравнения, второйвход - с выходом генератора импульсов, третий вход - с первым выхо 1134090дом второго распределителя импульсов, четвертый вход - с шестым выходом первого блока управления, пятый вход - с первым выходом второго реверсивного счетчика, вторые выходы которого соединены с вторыми входами регистра и с входами цифроаналого - вого преобразователя, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения, причем вторые входы второго распределителя импульсов соединены с четвертыми входами второго реверсивного счетччка, пятые входы которого соединены с первыми выходами первого реверсивного счетчика, при этом третьи входы второго распределителя импульсов соединены с выходами первого распределителя импульсов.2. Преобразователь по и.1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что первый блок управления выполнен и двух элементах 2 И-ИЛИ, двух 15-триггерах, пяти элементах И, двух элементах задержки, элементе ИЛИ, выход которого является шестым выходом первого блока управления, а первый вход соединен с выходом первого элемента задержки, вход которого объединен с 5 -входами первого и второго 85 -триггеров и является четвертым входом и пятым выходом первого блока управления, вход первого В 5 -триггера является пятым входом первого блока управления, а выход соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого является вторым входом первого блока управления, а выход соединен.с первыми входами третьего, четвертого и пятого элементов И, выходы которых являются соответственно первым, третьим и четвертым выходами первого блока управления, вторые входы четвертого и пятого элементов И объединеныи подключены к выходу второго элемента 2 И-ИЛИ, первый и второй входы которого объединены, и подключены между собой и к 3 -входу второго 38 -триггера, второму входу третьего элемента И и к выходу первого элемента 2 И-ИЛИ, третий и четвертый входы второго элемента 2 И-ИЛИ объединены и подключены к выходу второго 5 -триггера, С -вход которого через второй элемент задержки подключен к выходу первого элемента И и является вторым выходом первого блока управления, второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом второгоэлемента И,первый вход которого "оединен с выходом второго элементазадержки, а второй вход являетсяшестым выходом первого блока управления, первый и второй, третий ичетвертый входы первого элемента2 И-ИЛИ попарно объединены и являются соответственно первым и третьимвходами первого блока управления.3. Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что второй блок управления выполнен н;,двух элементах 2 И-ИЛИ, пяти КБтриггерах, трех элементах задержки,четырех элементах ИЛИ, семиэлементах И, 8 -входы первого,второго, третьего, б -вход четвертого 85 -триггеров и первый входвторого элемента ИЛИ объединеныи являются четвертым входом и первым выходом второго блока управления, к -вход четвертого 15 -триггера соединен с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которогообъединен с вторым входом второгоэлемента ИЛИ, входом второго элемента задержки и первым входом четвертого элемента И и подключен квыходу шестого элемента И, второйвход четвертого элемента И и первыивход пятого элемента И, Д -входпервого к 5 -триггера, первый входпервого элемента И, первый и второйвходы второго элемента 2 И-ИЛИ объединены и подключены к выходу первого элемента 2 И-ИЛИ, третий и четвертый входы второго элемента 2 И-ИЛИ объединены и подключены к выходу первого б -триггера, а пятый и шестой входы объединены и подключены к выходу третьего б -триггера, Ь вход которэгь объединен с С -входом первого 8 5 -триггера и первым входом четвертого элемента ИЛИ и подключен к выходу первого элемента задержки, второй вход четвертого элемента ИЛИ и 5 -вход второго элемента задержки объединены и подключены к выходу второго элемента задерж.ки и является шестым выходом второго блока управления, третий вход четвертого элемента ИЛИ и первый вход треть. его элемента ИЛИ объединены и подключены к выходу пятого элемента И, а выход четвертого элемента ИЛИ является третьим выходом второго блока управления, второй вход третьего1184090 10 20 элемента ИЛИ соединен с выходомпервого элемента И, третий вход - свыходом четвертого элемента И, авыход является вторым выходом второго блока управления, первый и второй, третий и четвертый входы элемента 2 И-ИЛИ попарно объединеныи являются соответственно первыми пятым входами второго блока управления, выход второго 15 -триггераявляется пятым выходом второго блокауправления, второй вход первогоэлемента ИЛИ соединен с выходомтретьего элемента И, первый входкоторого и первый вход второго элемента И объединены и подключены квыходу четвертого б -триггера, второй вход третьего элемента И, первыевходы шестого и седьмого элементовИ и второй вход второго элемента Предлагаемое устройство относится к вычислительной и измерительной технике, а также может быть использовано в автоматизированных системах управления технологическими процессами и системах автоматизации научных исследований.Целью изобретения является уменьшение погрешности преобразования.На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого следящего аналого-цифрового преобразователя; на фиг. 2 - первый блок управления; на фиг. 3 - второй блок управления; на фиг. 4 - логический блок.Аналого-циФровой преобразоватеЛь (АЦП) содержит первый блок 1 сравнения, первый вход которого соединен с выходом первого цифроаналогового преобразователя 2, цифровые входы которого .,соединены с выходами соответствующих триггеров (кроме триггера переполнения) первого реверсивного счетчика 3, выход блока 1 сравнения соединен с первым входом первого блока 4 управления, второй вход которого соединен с выходом генератора 5 тактовых импульсов, третий вход И объединены и являются вторым входом второго элемента блока управления, а третьи входы третьего и второго элементов И объединены и соединены с выходом второго элемента2 И-ИЛИ, выход второго и второй входпервого элемента И объединены иподключены к входу первого элементазадержки, а выход второго элементаЮ 1 И соединен с 8 -входом пятого18 -триггера, выход которого соединен с вторыми входами шестого иседьмого элементов И, третьи входыкоторых объединены и являются третьим входом второго блока управления,выход седьмого элемента И подключенк второму входу пятого элемента И и является четвертым выходом второго блока управле -ния. соединен с триггером переполненияреверсивного счетчика 3, четвертый вход соединен с шиной "Запуск,а пятый вход соединен с шиной"Стоп", первый выход первого блока4 управления соединен с входомустановки режима работы первогореверсивного счетчика 3, второй выход соединен с управляющими входами разрядов первого реверсивногосчетчика 3, установочные входыразрядов которого соединены свыходами соответствующих разрядовпервого распределителя 6 импульсов,третий выход первого блока 4 управления соединен с входом сдвигавправо первого распределителя 6импульсов, четвертый выход соединен с входом логического блока 7,а пятый выход соединен с входаминачальной установки первого реверсивного счетчика 3 и первого распределителя 6 импульсов, выходлогического блока 7 соединен свходом сдвига влево первого распределителя 6 импульсов, первая группа входов логического блока 7 соединена с выходами соответствующихразрядов реверсивного счетчика 3,а вторая группа входов соединеназ 1184090Фс выходами соответствующих разрядовраспределителя 6 импульсов, первыйвход первого блока 1 сравнениясоединен с входом поразрядного аналого-цифрового преобразователя 8(АЦП), содержащего аналоговое запоминающее устройство 9, второйблок 10 сравнения, второй циф- цифроаналоговый преобразователь 11,второй реверсивный счетчик 12, вто Орой распределитель 13 импульсов ивторой блок 14 управления, регистр15. Первый блок 4 управления содержит два элемента 2 И-ИЛИ , 16-17,два 15 -триггера 18,19 пять элементов 20-24 И, два элемента 25-26задержки элемент ИЛИ 27,второй блок14 управления содержит два элементауправления содержит два элемента2 И-ИЛИ 28-29, пять Н 8 -триггеров30-34, четыре элемента ИЛИ 35-38,пять элементов И 39-43, три элемента 44-46 задержки, два элементаИ 47-48.Устройство работает следующимобразом,Работа первого АЦП (фиг.1) почтиполностью совпадает с работой известного (за исключением выдачисигнала Ч 6 при условиии появлениясигнала К 6). В работе устройстваиспользуются следующие внутренниелогические переменные: Б - текущийрезультат сравнения; Я 1 - результатсравнения на предыдущем такте.Вначале первый блок 4 управленияустанавливает начальное значениерезультата сравнения на предыдущемтакте Б 1: - ТЕПЕ и выдает сигнална пятом выходе, который производитначальную установку, т.е. Устанавливает в первом реверсивном счетчике3 код 1 О,0 и в первом распределителе 6 импульсов код 10,0. Поддействием тактовых импульсов, поступающих на второй вход, первыйблок 4 управления работает до появления сигнала "Стоп 1 на пятом входе. Г И 1 СЬеп+е 1 зе ИЗ: = Я Б 1 7 Я Я 1Ю 4; = Б Б 1 М ЯфБ 1. Б:= Ю КЧ Р 1 В. по этому же правилу формируется исигнал на первом выходе первого блока 4 управления, причем на первыйвход поступает сигнал с первогоблока 1 сравнения, а на третий Текущий результат сравнения Яформируется по формуле 20 25 30 35 40 45 50 55 вход - сигнал с триггера переполнения первого реверсивного счетчика 3.Сигнал с первого выхода устанавливает режим работы реверсивного счетчика 3 по правилу Затем осуществляется формирование величины шага квантования, для этого в зависимости от результата сравнения на текущем и предыдущем такте формируется сигнал на третьем или четвертом выходах первого блока 4 управления по формулам В случае чередования результатов сравнения по сигналу с третьего выхода осуществляется сдвиг вправо распределителя 6 импульсов, т.е. шаг квантования уменьшается вдвое (в предлагаемом устройстве так же как и в известном предполагается запрещенным сдвиг вправо при коде 001).Если результаты сравнения на текущем и предыдущем такте совпадают то сигналом с четвертого выхода опрашивается логический блок 7, на выходе которого появляется сигнал только при условии нулевого состояния разряда первого реверсивного счетчика 3, на который указывает единичный разряд распределителя 6 импульсов. Этот сигнал осуществляет сдвиг влево содержимого распределителя импульсов, т.е, увеличивает вдвое значение шага квантования.После формирования величины шага квантования проводится формирование величины числового эквивалента. Для этого первый блок 4 управления выдает сигнал с второго выхода, который формирует величину текущего числового эквивапента, т,е. р: =у Нгде- сложение или вычитание в зависимости от режима работы реверсивного счетчика, установленного сигналом с первого выхода первого блока 4 управления. Кроме того, блокуправления обеспечивает запоминание текущего результата сравнения, т,е. Я 1:= Я.После этого первый блок 4 управления проверяет готовность поразрядного АЦП 8, т.е. он выдает сигналс шестого выхода при условии появления сигнала на шестом входе, этот сигнал от первого блока 4 управления запускает второй блок 14 управления. С приходом очередного тактового импульса описанные действия первого блока 4 управления повторяются.После прихода сигнала на четвер О тый вход второго блока 14 управления это устройство выдает сигнал с первого выхода, который включает аналоговое запоминающее устройство 9, переписывает содержимое первого реверсивного счетчика 3 и первого распределителя 6 импульсов соответственно во второй реверсивный счетчик 12 и во второй распределитель 13 импульсов, кроме того блок управления сбрасывает сигнал готовности и вспомогательный признак Р 1., который предназначен для организации полноценной проверки чередования ответов блока сравнения (начиная 25 с второго такта) .Вначале второй блок 14 управления, не меняя величины шага квантования, проводит уточнение поддиа-" пазона расположения входного сигнала, до смены ответа блока сравнения, Необходимость этого уточнения вызвана тем, что следящий АЦП может "отстать от входного сигнала.Текущий результат сравнения Б формируется по Формуле Б: = К 1 КБ М К 1К 5,причем на первый вход поступает сигнал с второго блока 10 сравнения, 4 О а на пятый вход - сигнал с триггера переполнения второго реверсивного счетчика 12.Уточнение поддиапазона расположения сигнала производится до тех 4 пор, пока не станет верным условие (Б . Б 1 М ББ 1) Р 1 К 2, В процессе уточнения второй блок 14 управления сигналом с второго выхода устанавливает режим работы второго ревер сивного счетчика 12 в соответствии с ответом блока 1 О сравнения. Затем сигнал с третьего выхода Формирует величину текущего числового эквивалента т.е. и;= о а. Н , где +- сложениеили вычитание в зависимости от режима работы второго реверсивного счетчика 12, установленного сигналом с второго выхода блока 14 управления. Кроме того, блок 14 управления обеспечивает запоминание текущего результата сравнения, т,е, Б 1:= Б и устанавливает признак Р 1. После уточнения поддиапазона второй блок 14 управления обеспечивает поразрядный поиск сигнала, отличающийся от классического только тем, что результат сравнения Формируется (как указывалось) по формуле К 1 К 5 1 К 1К 5,т.е. до тех пор, пока не появится единица в младшем разрядевторого распределителя 13 импульсов, второй блок 14 управления поочередно выдает сигналы с четвертого выхода (уменьшает шаг квантования вдвое, т,е, осуществляет сдвиг вправо второго распределителя 13 импульсов), с второго выхода (устанавливает режим работы второго реверсивного счетчика 12 в зависимости от результатов сравнения) и третьего выхода (Формирует величину текущего числового эквивалента, т,е. и:= сН где- сложение или вычитание в зависимости от значения сигнала на втором выходе), После появления единицы в младшем разряде распределителя импульсов 13, т.е, при достижении минимального шага квантования, второй блок 14 управления в случае необходимости (т,е, их )с помощью сигналов с второго и третьего выходов осуществляет коррекцию числового эквиалента; выдает сигнал на шестом выходе, осуществляющий переписывание числового эквивалента с второго реверсивного счетчика 12 в регистр 15 данных и выдает сигнал готовности.1118 ч 090Фиг.4 ВНИИПИ Заказ б 83/55 Тираж 87 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, .А