Стробоскопический аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1983 года по МПК H03K13/02 G01R13/22 

Изобретение относится к измерительной технике, преимущественй« лс области измерения мгновенных значени широкополосньк сигналов, и может быт использовано для построения чувствительных цифровых стробоскопических вольтметров.

Известен стробоскопический .аналогцифровой преобразователь, содержащий соединенные последовательно аналоговый компаратор и стробируемый коммутатор на элементах И, функционально эквивалентные дискриминатору мгновенных значений, генератор тактовых импульсов, выход которого подкл1очен к входу стробимпульсов коммутатора, реверсивный счетчик выходы переполнения младших разрядов которого соединены с блоком управления, подключенным к управлякяцим входам сложения и вычитания старших разрядов реверсивного счетчика, кодов выходы которых подключены к цифроаналоговому преобразователю И

Недостатком известного устройства является больиюе время преобразовакия.

Наиболее близким к предлагаемому по.технической сущности является стробоскопический аналого-цифровой преобразователь, содержащий дискримн натор мгновенных значений, выполненный в виде соединенных последовательно аналогового стробсмесителя, уси. лителя-расширителя и компаратора, стробгенератор, два счетчика, элемент ИЛИ, блок отработки напряжения компенсации, цифроаналоговый преобра зователь и блок управления 2 .

Недостаток этого устройства также заключается в большом времени преобразования.

Целью изобретения является сокращение времени преобразования.

Поставленная цель дсхзтигается тем что в стробоскопический аналогоцифровой преобразователь, содержащий последовательно соединенные блок управления, вход которого подключен к шине синхронизации,, стробгенератор и дискриминатор мгновенных значений, другой вход которого подключен к входной шине, а третий - к выходу цифроан алогового преобразователя, вход которого подключен к выходу блока отработки напряжения компенсации, подключенному к выходу устройства, первый элемент ИЛИ и дга счетчика, введены коммутатор, второй элемент :ИЛИ и по и первых и вторых пороговых устройств (я - меньшее или равно чис размеров в счетчиках). причем входы коммутатора подключены к выходу Дискриминатора мгновенных значений и второму выходу, блока управления, а выходы - к входам счетчиков, информационные выходы первого счетчика подЩ1ючены к первым входам первых пороговых устройств, вторые входы которнк и первые, входы вторых пороговых устройств подключены к соответствующим информационньам выходам второго счетчика, вторые входы вторых пороговых устройств Лодключены к информационным выходам первого счетчика, третьи входы пороговых устройств и установочные входы счетчиков подключены к установочному выходу блока отработки напряжения котипенсации, выходы первых пороговых устройств и выход первого счетчика через первый элемент ИЛИ, а выходы вToptnc пороговых устройств и выход второго счетчика через второй элемент ИЛИ подключены к соответствующим входам блока отработки напряжения компенсации.

На фиг. 1 представлена блок-схема стробоскопического аналого-цифрового преобразователя; на фит. 2 - один из возможных вариантов выполнения порогового устройства.

Стробоскопический аналого-цифрово преобразователь содержит дискриминатор 1 мгновенных значений, первый вход которого подключен к выходу стробгенератора 2, второй - к входной шине. Выход дискриминатора 1 подключен к управлянвдему входу коммутатора 3, к выходам которого подключегш счетчики 4 и 5. Первые входа первых пороговых устройств 6-1 - б-И подколочены к информационному выходу счетчика 4, вторые входы - к информационному выходу счетчика 5. Выходы первых пороговьос устройств 6-1 - б-И ссЬдивены с входами элемента 7 ИЛИ, ; (И Ч-1)-и вход которого соединен с вы,ходом переполнения счетчика 4. Пер:Вые входы вторых пороговых устройств 6-1 - 6-п подключены к информационному выходу счетчика 5, их вторые входы Q - к информационному выходу счетчика 4. Выходы вторых устройств 6-1 - б-п соединены с входами элемента 8 ИЛИ, (п+1)-й вход которого соединен с выходом переполнения счетчика 5. Выходы элементов 7 и 8 ИЛИ подключены к входам блока 9 отработки напряжения колшенсации.

Установочные входы всех пороговых устройств и счетчиков подключена к выходу установки блока 9, выходы которого соединены с входами цифроаналогового преобразователя 10 и с выходом устройства. Выход преобразователя 10 соединен с третьим входо дискриминатора 1. Первый выход блока 11 управления соединен с входом стробгенератора 2, а второй выход с тактовым входом коммутатора 3, вход блока 11 подключен к шин.е 12 синхронизации, 13 - входная шина устройства.

Пороговое устройство (фиг. 2) содержит элементы сравнения 14 и 15, входы которых являются соответственно первыми и вторыми входами порогового устройства. Выход элемента срав нения 15 подключен к первому входу триггера , второй вход которого является установочнь входом порогового устройства. Выход триггера 26 соединен с первым входом элемента 17 И, второй которого соединен с выходом элемента сравнения 14. Выходом порогового устройства является выход 17 и. . Устройство работает следующим образом. , Дискриминатор 1, управляемый строб генератором 2, преобразует мгно венные значения-разностного сигнала, равного алгебраической сумме входного UK (t) и компенсирующего Ux(t) сиг налов, в бинарио-квантованный разностный сигнал (,), кодируеьвлй низким или высоким уровнем (О или 1) . Коммутатор 3, управляемый дискриминатором I, разлагает бинарный.разностный сигнал на отрицательную и положительную составляющие, пропуская 1 -тый импульс, поступающий на его тактовый вход с блока управления 11 и задержанный относительно импуль са, поступающего на стробгенератор, на счетчик 4 или на счетчик 5 в зависимости от значения A-(t). Таким образом, счетчик-и 4 и 5 накапливают разноименные ответы дискриминатора. Накопленные данные позволяют принять решение об истином соотношении между U(i) и UtCt} путем мажоритарного вы бора более достоверного ответа дискр минатора, т.е. правильными считаются те ответы компаратора, которых больше в статистической выборке объемом 2п -1,. где П - емкость счетчиков 4 и 5. Абсолютное значение просуммироваи ной отрицательной составляющей разностного сигнала поступает в параллельном коде со счетчика 4 на первые входы (С) первых пороговых устройств 6-1 - 6-п и на вторые входы (Д) вторых пороговых устройств 6-1 - б-П. На вторые входы (Д) первых пороговых устройств 6-1 - 6-п и на первые входы (С) вторых пороговых устройств 6-1 -6-п поступает со счетчика 5 просукмирования положительная составлякздая разностного сигнала. Первое пороговое устройство 6 j сравнивает ступенчатоиарастакщий сиг нал счетчика 4 с постоянным пороговш сигналом, а сигнал счетчика 5 - с всп могательным пороговым сигналом и выдает сигнал при одновременном выполнении следующих соотношений ,m,, s число импульсов, накопленных в счетчиках 4 и 5 соответственно после проведения .5 стробирований;с;, d; - постоянные пороги, причем - Cj Cf,, - d: - d dj cj. Второе пороговое устройство 6j выдает выходной сигнал при одновременном выполнении соотношений m,6 Cj,, (2) т.е используется для сравнения случайного нарастающего сигнала, поступгиощего на вход С, с основным пороговым сигналом до тех пор, пока нарастающий сигнал, поступающий на вход Д этого устройства, не превысит вспомогательный пороговый сигнал. Пороговое устройство {фиг. 2) работает следующим образом. В начале Кс1ждого такта уравновешивания триггер 16 устанавливается в исходное состояние импульсом установки, поступающим на его вход с блока 9. При этом с выхода триггера 16 на элемент 17 И подается высокий логический уровень, который позволяет выходному сигналу элемента сравнения 14 пройти через элемент 17 И на вход порогового устройства. Элементы сравнения 14 и 15 выдают выходной сигнал при совпадения поступакнцего на их вход кода с инициирующим кодом самого элемента сравнения. Появление сигнала на выходе элемента сравнения 15 приводит к опрокидыванию триггера 16 и запиранию элемента И 17. Поэтому сигнал с выхода элемента сравнения 14 проходит на выход порогового устройства только в том случае, если нарастающий сигнал на входе Д этого устройства не достиг вспомогательного порогового сигнала. После, превышения сигналом, поступающимна , вспомогательного порогового сигнала |-тое пороговое устройство выключается. Значения основных и вспомогательных порогов определяют заранее, на основании выбранного уровня доверительной вероятности Р, и задают путем выбора иницирующих кодов элементов сравнения 14 и 15. Если счетчики 4 и 5 вьтолнены двоичными, а в качестве основного и вспомогательного порогов выбраны числа вида 2, где К 1,2,..., удовлетворякяцие условиям аппроксимации, то, с целью упрощения, из порогового устройства можно исключить элементы сравнения 14 и 15, так как код, соответствуннций порогу, равному 2 , содержит только в k-ом разряде. Пороговые устройства позволяют ускорить процесс мажоритарного выбора при условии, что скорость- поступления ответов дискриминатора одного знака превышает скорость поступления ответов другого знака. Сигналы с выходом первых пороговые устройств 6-1 - 6-h, объединенные с помощью элемента 7 ИЛИ, и сигналы с выходов вторых пороговых устройств 5 6 - 6-М,. объединенные с noMouiibib элемента 8 ИЛИ/ поступают на соответствующие входы блока 9. По сигналу с выхода элемента 7 блок 9 изменяет выходной код, поступающий на преобраэо;10

ватель 10, таким образом, что компенсирующий сигнал с выхода преобразо ателя 10 уменьшается. По сигналу с элемента 8 компенсирующий сигнал с выхода преобразователя 1о. на следующем такте увеличивается., в начале каждого такта уравновеши- , вания блок 9 формирует импульс установки, который возвращает счетчики ;4 и 5 и все пороговые устройства ,6-1 - 6-И в исходное состояние.

СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ АНАЛОГО1ЩФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий последовательно соединенные блок управления, вход которого подключен к шине синхронизации, стробгенератор и дискриминатор мгновенных значений, вход которого подключен к входной цшне, a третий - к выходу цнфроаналогового преобразователя, вход которого подключен к ш 1ходу блока от1работки напряжения ксяяпенсации, подключенному к выходу устройства, первый элемент/или и два счетчика 6 т л и чающий с я тем, что, с целью сокращения времени преоб азованйя, в него введены коммутатор, второй элемент ИЛИ и по п первых и вторых пороговых устройств (Н- меньше или равно числу разрядов в счетчиках) , причем входы коммутатора подключены к выходу дискриминатора мгновенных значений и второму,выходу блока управления, a выходы - к входам счетчиков, информационные выходы первого счетчика подключе к первым входам первых пороговых устройств, вторые входы которых и первые входы вторых пороговых устройств подключены к соответствующим инфомационным выходам второго счетчика, входы вторых пороговых устройств подключены к информационным выходам первого счетчика, третьи входы пороговых устройств и установочные входы счетчиков подключены к установочному выходу блока отработки напряжения компенсации, выходы первых пороговых устройств и выход первого счетчика через первый злемент ИЛИ, a выходы вторых пороговых устройств и выход второго счетчика через второй элемент ИЛИ подключены к соот.ветствующиМ-входам блока отработки Iнапряжения компенсации. ю со Од 01

Фиг