Аналого-цифровой преобразователь в кодах с естественной избыточностью

(71) Производственнопо органиэации техниатации энергомеханичвания магистральных(56) Браткевич В,В.,ъединен кс ско еского газопр .Г. ВоЕгор од ов Н,А счисле Изия. ние,систе быточные двоичные Известия вузов СС 1981, т, 23, У 3,Браткевич В.Вчивый аналого-циф тель. - Автоматик техника, 1978, У остр Р. При с, 44 и др. Помехоуссвой преобразо и вычислитель с. 63-66,иЕЛ ЬЮ иьных ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение относится к акал говой вычислительной технике и м жет быть использовано : специали рованных информационно-вычислител системах. Целью изобретения явля расширение области использования и повышение достоверности преобразования аналого-цифровых преобразователей в избыточных г, 1-кодах в условиях повышенного уровня помех, Поставленная цель достигается введением в устройство, содержащее реверсивный регистр 4 сдвига, основной регистр 5, блок 12 коррекции, преобразователь 13 код - напряжение, компаратор 14, группы 1 элементов задержки, первого и второго элементов 2 и 3 задержки, счетчика 6 импульсов, первого и второго вентилей 7 и 6, элемента И 9, элемента 10 запрета, элемента ИЛИ 11, дешифратора 20, Введение новых элементов и связей позволяет реализовать функцию АЦ-преобразования в наиболее оптимальном классе обобщенных г, 1-кодов с есте- С ственной изыбточностью, при этом значительно возрастает динамический диапазон измерения, расширяется областьк использования помехоустойчивых АЦП и повышается корректирующая способность преобразователей, 2 з.п. ф-лы, 00 1 табл, 3 ил, ФаадЬИзобретение относится к аналоговой вычислительной технике и можетбыть использовано в измерительнойчасти специализированных цифровыхсистем контроля, регистрации и управления реальными технологическими процессами или объектами,Це.чью изобретения является повы)цение достоверности преобразования 10и расширение области использованияза счет воэможности преобразованияизмеряемых величин в г, 1-код, приг=2,3 и,На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, на фиг. 2 и 3 -функциональные схемы блока коррекции и основного регистра соответственно,функциональная схема предлагаемого устройства (фиг. 1) содержитгруппу 1 из гэлементов задержки,первый и второй элементы 2 и 3 задержки, реверсивный регистр 4 сдвига, о.новной регистр 5, счетчик 6, 25первый и второй вентили 7 и 8, элемент И 9, элемент ЗАПРЕТ 10, элементИЛИ 11, блок 12 коррекции, преобразователь 13 код - напряжение (ПКЧ),компаратор 14 первую, вторую управляющиа шины 15 и 16, управляющую шину 17 "Пус)к", управляющую шину 18неисправимой ошибки, входную шину 19измгр,емога напряжения, дешифратор 20.Блэк кэпрекции (фиг,2) содержитгруппу 21 эпеме )тов И, элемент ИЛИ 22и триггер 23Основной регистр (фиг.3) содержитгруйпу 24 триггеров,По первому входу (шина 17) регис", а 5 .:.оизводится установка в един) ц григгера самого старшего разряда осног) )" регистра и сброс в "О"всех эсталых разрядов. Выходы регистра 4 (и информационных шин) сое 45динены с первыми входами элементов И; оответствуюших разрядов первого вентчля 7, и вь ходов старших разрядоврегисгра 4 соединены с первыми входами второгс вентиля 8, содержащего50г.-1 элементов И. Выходы каждого разряда вентиля Я соединены поразряднос входами становки в " 1" имладших разрядов основного регистра 5,Выходя каждо.о из разрядов первоговентиля 7 соединены поразрядно свходами установки в "О" триггеровосновного регистра 5. Информационныевыходя (по числу разрядов п) регистра 5 соединены с информационным входом блока 12 коррекции, При этом блок коррекции реализует известные логические функции ошибок преобразованиягК=О, О Л О,(1))=1где 1 = 1,Лш = 1,2.и;Ч(0,) в прям (инверсный) выход1-го разряда регистра 5,Б,(К,) - функция входа установки в" 1" (ьО") триггера 1.-го разряда основного регистра 5По единичному значению Х на второмуправляющем выходе блока 12 коррекциивырабатывается управляющий сигнал Тошибки.При значении Т)=О производитсясдвиг вправо (М=1) содержимого регистра 4. При Тх = 1 (М=О) производится в регистре 4 сдвиг влево. Установка начального значения в регистре 4,счетчике 6 и сигнала Т 1 блока 12коррекции производится по единичномусигналу на шине 17 "Пуск". Импульсомс выхода элемента ЗАПРЕТ 10 производится стробирог)ание блока 12 коррекции. Текущая установка сигнала Тблока 12 коррекции производится импульсом с выхода г 1-го элемента задержки группы 1. Единичным значениемимпульса ошибки Х с первого управляющего выхода блока 12 коррекциипроизводится операция "+1 Сч" в счетчике 6. Дешифратор 20 представляетмноговходовой элемент И, на выходе18 которого вырабатывается сигналя, когда число коррекций в цикле преобразования равно или превышает установленную емкость счетчика. По единичному значению сигнала у гроизводится анализ состояния преобразователя (К 61 и К 62) и принятие соответствующих решений,1Рассмотрим рабо) устройства для кода с параметрами= 2, р=1. Весовые коэффициенты 2, 1-кода 2; 13; 7;4;2; 1; 1, Предположим, что п.=7 и что измеряемая вепичинаравна 43 кван. там и в процессе преобразователя на нее воздействует однотактная импульс. ная помеха отрицательной полярности 1 к( ) - Н(г,)Оо( ), где время 1-го такта преобразования,Начало работы синхронизируется запускающим импульсом Пуск, по которому сбр 1 сываются в "0" регистр 4,счетчик 6, триггеры регистра 5 устанавливаются ь,исходное состояние1000000, а на выходе блока 12 коррекции устанавливается сигнал Тх. Врезультате на выходе ПКН 13 формируется вес старшего разряда, равный 2410Результат операции Ы. = 0 в компараторе 14 Ж) формируется по тактовому сигналу Г 1 на шине 16, ЧерезвремяТ+ :, на шину 15 подаетсятактовый сигнал Г 2. Так как на втором 15управляющем выходе блока 12 сохраняется единичное значение Тк, то навыходе элемента И 9 по Г 2 формируется единичный сигнал, который с выхода элемента ИЛИ 11 подается на тактовый вход регистра 4. Одновременноединичным сигналом "Пуск" с выходаэлемента Э задержки возбуждается входБ, последовательного ввода в старшийразряд регистра сдвига 4 единицы. 25Эта операция осуществляется тольков первом такте. В последующих тактах на вход Б подается "0", Для более надежной работы регистра 4 сигнал с выхода элемента Э задержки на ЭОвход Б должен приходить первым относительно тактового сигнала (вход Срегистра 4). В результате в старшийразряд регистра 4 записываетсяа в регистре 5 устанавливается код1100000 (так как сохраняется единичное значение Т на втором управляющем выходе блока 12 коррекции). Далее вентипь 7 стробируется сигналомю, и в регистре 5 сохраняется состояние 1100000, после чего начинаетсявторой такт работы, Если за весь циклпреобразования помехи "а входных цепях и цепях питания и структурныесбои в устройстве отсутствуют, то в 45последующих тактах устройство работает аналогично первому такту в соответствии с традиционным алгоритмомпоразрядного кодирования.В таблице представлен алгоритмработы АЦМ,Для пояснения работы АЦП с самокоррекцией при ошибке, предположим,что во втором такте сравнения произошел сбой в п-м старшем разряде55устройства, либо на входе АЦП возникла однотактная отрицательная импульсная помеха П. Тогда по аналогии срассмотренным в компараторе 14 по Г 1 выполняется операция П-ЬОс, и ьь=Учитывая это, алгоритм работы АЦМ представим в виде таблицы. Во втором такте, поскольку . =О, ошибка не обнаруживается и по М, =1 в регистре 5 устанавливается, код 10 10000, в третьем такте выполняется операция 13 3, О. = О. При этом с =О, По третьему единичному сигналу Г 2Т в регистре 4 устанавливается код 0010000. Работа устройства в четвертом такте ничем не отличается от работы третьего такта (таблица). В начале пятого такта в регистре 5 установлен код 1011100. Для 2, 1-кода в этом случае на выходе блока 12 коррекции должен был бы сформироваться сигнал ошибки К=1, Для устранения формирования ложного сигнала коррекциив устройстве производится стробирование функции (2) сигналом ( Ы Г 1) = 1 (выход элемента ЗАПРЕТА 10). Если в этом случае окажется М, =1, то единичное значение Т сохраняется на выходе блока 12 коррекции, и дальнейшая работа рассматривается в соответствии с описанным. В нашем случае М =О, и на первом управляющем выходе блока 12 появляется импульс, которым в счетчик 6 записывается " 1" и на выходе первого элемента задержки группы 1 через времяз Эсц появляется единичный сигнал, который поступает на тактовый вход С (через элемент ИЛИ 11) регистра 4, Одновременно через время г.=Эспр и на вход выбора режима регистра 4 поступает нулевой сигнал (Т = 0) со второго управляющего выхода бло;,а 12, которым заблокирован сигнал Г 2 на элементе И 9 и разрешен реверс (сдвиг влево) регистра 4 на гтактов. Одновременно с описанным проводится коррекция текущего результата в регистре 5 по информационному входу, Для более надежной работы устройства во время переходных процессов в регистрах 4 и 5 вентиль 8 блокируется нулевым значением сигнала Т . В результате регистр 4 установлен в состояние 0010000, а в регистре 5 установлен код 1100000. После чего импульсом с выхода первого элемента задержки группы 1 на выходе блока коррекции устанавливается единичное значение сигнала Тх, и в регистр 5 записывается код 11010000, что определяет начало шестого такта работы устройства, В шестом такте5 1 О 15 20 25 30 35 46 на выхсде ПКП 13 устанавливается эквивалент кода 1101000, равный 41,что означает 0Б и с, =О. В конце седьмого такта в регистре 5 установлен код 1101110 = 44, Тогда в восьмом такте выполняется операция Пс П (43 4 с)При этом=1, и на выходе элемента ЗАПРЕТ 10 нулевой сигнал.Тогда Г 2Т = 1, и в регистре 4 установлено текущее значение 0000010, а в регистре 5 устанавливается код 110111, после чего единичным сигналом Ы=:1 будет сброшен в "0" разряд, соответствующий "1" в регистре 4. Б результате в регистре 5 устанавливается код 110 1101. В девятом такте сигнал Т сохраняет единичное значениеПо единице в младшем разряде регистра 4 определяется конец цикла и производится съем результата преобразования. По аналогии с описанным можно рассмотреть случай, когда за цикл преобразования возникают многократные помехи. При этом возможен случай, когда ошибка не может быть исправлена (отказ элементов устройства), тогда на выходе (18) зафиксируется единичное значение сигнала ЮЭффективно .ь использования предлагаемогоз уст-йсва заключается в том, нто незавн .имо от чиола помех на ходе у.-тройства и:и структурных сбоев резупьз ат преобразования всегда истинный (тем самым увеличивается глубина коррекции). Предлагаемое устрсйство позволя"т реализовать функцию АЦ-преобрэзт ания с самокоррекцией в г;1-кодах, что расширяет функци- ОиаЛЬНЬВОЗМо;1 Н Сти ПрЕОбразОВатс - лей используемых в кариесве весов газрядсв , р-оды, При этом динам- ческий диапа. си измерения увеличивается при г=24 раза, при г=3-и 12 раз, и т.дг.о сравне;ию с прототипом. Кроме того, итедлагаемое стройство псзволяет отказаться от вспомогательного регистра (прототип), что сокращает аппаратурные затраты и уменьшает время АП-преобразования,формула изобретения 1. Аналого-цифровой преобразователь в кодах с естественной избыточностью, содержа:ций и-разрядный реверсивный сдвиговый регистр, и-разрядный основной регистр, преобразователь код - напряжение, компаратор, пе.вую и вторую тактовые шины, блок кор екции, вход "Пуск" которого объединен с входами начальной установки реверсивного сдвигового регистра и основ , 11 ного регистра и является шиной Пу с к пе р вый информационный вход к омп а р зтора соединен с выходом и р е о б р а з о в астеля код - напряжение, а второй информационный и стробирующий входы являются соответственно входной и первой тактовой шинами, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности преобразования и расширения области использования за счет воэможнорти преобразования измеряемьсх величин в г, 1-код 1 г=2,3, 4 (и)1 1 и не о ввсдены эиементы Ш 1 И 1 первый и второй элементы задержки, группа изв элементов задержки, первый и второй ключи, элемент И, элемент ЗА 11 РЕТ, счетчик импульсов, дешифратор, выход которого являетя шиной неисправимой ошибки, а вход соединен с вьгходом переноса счетчика импульсов, счетный вход которого объединен с входами элементов задержки группы и соединен с первымуправляющим выходом блока коррекции,информационные выходы которого соединены с соответстт 1 ующими информационными входами осн,нного регистра.входы установки в 0 всех разря.товкоторого соединеныостветствующими выходами первого вентиля, авходы установки в "1 разрядов, кромпоследнего, соединены с ссответствующими выходами второг вентиля, инФормационные входы которого с первого по (и)-й объединены с сс ответствующими информационными входамипервого вентиля и подключен;,1 к с,с 1 ветстнук 1 им выходам реверсивного сдвигового регистра 1 вьход и-г 1. разряда котор 1 о сс елинен с и -м фот -мац;онным входом потого и - 1 энуправляющий вход ко 1 орого с:ел ен с выходом :.-:рвотно элемента ;,е;,ки,Вхол ко,; ОГ. Об".спине 1 с ин с.онымт ходомг,еь е т з аретн1 одклюс нВыходу коьнлртора 1 сссс 1 ющйвхь; сог.рого 06 ьети: ;".нмым вхс ",ом элемента звг 1 ет;, выход кото-. рого соединен с первьп ура 1.н:щимходом блока коррекции, первая рупна ( 1 1) х информационных в.;Одоп котОрОГО ОбЪЕдннНа С сООтн 1.;туЮщИМИ,кроме и-го, ихо:,ми првоб азснатеикод - напряжение и подключена к соответствующи прямым информационным выходам основного регистра, инверсные информационные выходы которого,кроме первого, соединены с соответствующими входами второй группы информационных вхдон блока коррекции, и-й прямой выход основного регистра соединен с и-м входом преобразовате 10 20 ля код - напряжение, вход второго элемента задержки является шиной "Пуск", а выход соединен с информационным входом реверсивного сдвигового регистра, вход выбора режима которого объединен с первым входом элемента И, управляющим входом второго вентиля и подключен к второму управляющему выходу блока коррекции, второй управляющий вход которого объединен с первым входом элемента ИЛИ и подключен к выходу первого элемента задержки группы, выходы остальных элементов задержки группы соединены с соответствующими входами, кро ме г-го, элемента ИЛИ, г-й вход которого соединен с выходом элемента И, второй вход которого является второй тактовой шиной, а выход элемента ИЛИ соепинсн с тактовым входом реверсивного сдвигового регистра.2. Преобразователь го и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок коррекции выполнен на элементе ИЛИ, триггере и (и) элементах И, первые входы которых объединены и являются первым управляющим входом блока коррекции, входом Пуск и вторым управляющим входом которого являются соответственно первый и второй Е-входы40 триггера, Б-вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ и является первым управгяющим выходом блока коррекции, вторым управляющим выходом которого является инверсный выход триггера, выходы эпементов И соединены с45 :оответствующими входами элемента ИЛИ и являеются соответствующими информационными выходами блока коррекции, второй группой информационных входов которого являются вторые 50 входы соответствующих элементов И,третий вход д-го элемента И " г=1, 2.(п - 1) объединен с четвертым входом (д+1)-го и пятым вхоцом (+ +2)-го элементов И и является соответствующим входом первой группы информационных входов блока коррекции.3, Преобразователь по и, 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что основнойрегистр выполнен на п-триггерах, прямые выходы которьж являются соответствующими прямыми информационнымивыходами основного регистра, а инверсные выходы триггеров являютсясоответствующими инверсными информационными выходами основного регистра,первые К-входы триггеров являютсясоответствующими входами установкив "О" основного регистра, а первые8-входы триггеров, кроме п-го, являются соответствующими входами установки в "1" основного регистра, первый Б-вход и-го триггера объединенс вторыми К-входами остальных триггеров и является входом начальнойустановки основного регистра, второйБ-вход и-го триггера объединен с третьими К-входами (и)-го, (и)-гои (и)-го триггеров и является(и)-м информационным входом основного регистра, второй Б-вход (п)-готриггера объединен с четвертыми входами (и)-го и (и)-го триггерови третьим входом (и)-го триггераи является (и)-м информационнымвходом основного регистра, второйБ-вход -го триггерагде г=4,5(х)-го триггера и является (-1)-минформационным входом основного регистра, второй Я-вход третьего триггераобъединен с пятым Р-входом второго ичетвертым Е-входом первого регистрови является вторым информационным входом основного регистра, второй Я-входвторого триггера объединен с пятымК-входом первого триггера и являетсяпервым информационным входсм основного регистра,