Следящий аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1984 года по МПК H03K13/02 

Изобретение относится к аналогоцифровым преобразователям и может быть использовано в области связи, вычислительной и измерительной техники, а также в автоматизированных системах управления технологическими процессами в системах автоматизации научных исследований. Известны следящие аналого-цифровые преобразователи (САЦИ) с переменным шагом квантования LIJИх недостаток - ограничение возможностей скорости изменения входного сигнала. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является еле ,дящий аналого-цифровой преобразователь, содержащий блок сравнения, первый вход которого- соединен с вхо ной шиной, а второй вход соединен с . выходом цифроан.алорового преобразователя, входы которого соединены с первыми выходми реверсивного счет чика, выход блока сравнения соедине с первым входом блока управления, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов третий вход соединен с вторым выходом реверсивного счетчика, четверты вход соединен с шиной Запуск,а пяты вход - с.шиной Стоп, первый выход с первым входом реверсивного счетчика, второй выход с вторыми входами реверсивного счетчика, третьи входы которого соединены с выходами соответствующих разрядов распределителя импульсов, третий выход блока управления соединен с первым входом распределителя импульсов и с первым входом блока контроля, а чет вертый выход - с четвертым входом реверсивного счетчика и вторыми входами распределителя импульсов и блока контроля, выход которого соединен с третьим входом распределителя импульсов 23. Недостатком преобразователя явля ется большая погрешность преобразования, обусловленная тем, что в нем возможны выходы числового эквивален та за границы диапазона возможных аыкоды чис изменений входного сигнала при боль шой скорости изменения сигнала. В предлагаемом устройстве кодов, выходящих за границы диапазона возмож ных изменений сигиала,в принципе быт не может из-за используемого правил формирования кодов. Кроме того, нал чие избытомных кодовых комбинаций (состояний) приводит к нерациональн перегрузке канала ввода в ЦВМ, затр няет обработку вводимой информации В ЦВМ и снижает помехоустойчивость (надежность передаваемой информаци Под состоянием .-понимается пара: числовой эквивалент образцового уро ня и шаг квантования. Цель и зобретевия - увеличение точности преобразования и повышение помехоустойчивости путем уменьшения погрешности и сокращения числа избыточных кодовых комбинаций. . Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем блок сравнения, первый вход которого соединен с входной шиной, а второй вход - с выходом цифроаналогового преобразователя, входы которого соединены с первыми выходами реверсивного счетчика и выходной шиной, выход блока сравнения соединен с первым входом блока управления, второй вход которого- соединен с выходом генератора тактовых импульсов, третий вход - с вторым выходом реверсивного счетчика, четвертый вход - с шиной Запуск, а пятый вход - с шиной Стоп, первый выход - с первым входоу реверсивного счетчика, второй выход - с вторыми входами реверсивного счетчика, третьи входы которого соединены с выходами соответствующих разрядов распределителя импульсов, третий выход блока управления соединен с первым входом распределителя импульсов и с первым входом блока контроля а четвертый выход - с четвертым входом реверсивного счетчика, вторыми входами распределителя импульсов-и блока контроля, первый выход которого соединен с третьим входом распределителя импульсов, первые выходы реверсивного счетчика соединены с третьими входами блока контpoля пpи этом выходы распределителя импульсов соединены с четвертыми входами блока контроля, второй выход которого соединен с шиной Ошибка. На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого .следящего аналого-цифрового преобразователя; на - пример реализации блока контроля; на фиг. 3 приведены, возможные кодовые комбинации трехразрядного предлагаемого САДИ. Следящий аналого-цифровой преобразователь содержит блок 1 сравнения, первый вход которого соединен с входной шиной, а второй вход соединен с выходом цифроаналогового преобразователя 2, цифровые входы которого соединены с выходами соответствующих триггеров (кроме триггера переполнения) реверсивного счетчика 3, выход блока 1 сравнения соединен с первым входом блока 4 управления, второй вход которого соединен с выходом генератора 5 тактовых импульсов, третий вход соединен с .триггером переполнения реверсивного счетчика 3, четвертый вход соединен с шиной Запуск, а пятый вход блока 4 управления соединен с шиной Стоп, первый выход блока 4управления соединен свходом

установки режима работы реверсивного счетчика 3, второй выход соединен с управляющими входами разрядов реверсибного счетчика 3, установочные входы разрядов реверсивного счетчика 3 соединены с первой rpynnoia входов блока контроля 7 а выходы распределителя б- импульсов соединен, с второй группой входов блока 7 контроля, второй выход блока контроля соединен с шиной Ошибка .

Устройство работает следующим образом. i

С приходом сигнала Запуск ,блок 4 управления выдает сигнал начальной установки (W4) на свой четвертый выход и устанавливает начальное значение результата сравнения на предыдущем такте 5а TRUE . Сигнал W4 устанавливает реверсивный счетчик 3 в нулевое состояние, а в распределитель б импульсов заносится код.0.., 01. С приходом очередного тактового импульса от генератора 5 тактовых импульсов, поступающего на второй вход (R2) блока 4 управления, и при отсутствии сигнала Стоп (R5 ) формируется текущий результат сравнения формуле

W1 5; г R1 R3 V Ri R5 I

по этому же правилу формируется и сигнал W1 (фиг.2) на первом выходе блока 4 управления.

Сигнал W1 устанавливает режим работы реверсивного счетчика 3 по правилу

i| W1 itien f .

Затем осуществляется формирование величины шага квантования. Для этого в зависимости от результата сравнения: на текущем и предыдущем такте формируется сигнал на третьем выходе блока 4 управления по формул W3 551V§5i .

Если W3 FALSE, т.е. в случае чередования результатов сравнения, осущесх |ляется сдвиг вправо распределителя 6 импульсов, т.е. шаг квантования уменьшается вдвое (в предлагаемом устройстве, также как ив

известном, предполагается запрещен ным сдвиг вправо при коде 0...01).

Если результаты сравнения на текущем и предыдущем такте совпали (), , то запускается блок 7 5 контроля на первом, выходе (W1 ) которого появляется сигнал при условии кратности числового эквивалента и удвоенного текущего шага квантования. Этот сигнал осуществляет сдвиг влево п содержимого распределителя импульсов, т.е. увеличивает вдвое значение шага квантования.

После формирования величины шага квантования проводится формирование величины числового эквивалента. 5 длд этого блок управления 4 выдает сигнал W2 на своем втором выходе СФИГ.2.). Сигнал W2 формирует величину текущего числового эквивалента, т.е.( , где - обозначает 0 сложение или вычитание в зависимости от режима работы реверсивного счетчика, установленного сигналом W1 устройства управления. Кроме того, устройство управления обеспечивает 5 зaпo инaниe текущего результата

сравнения, т.е. S1 . С приходом очередного тактового импульса описанные действия повторяются.

В примере реализации.блока контQ роля приняты следующие обозначения: п - число разрядов; п -1 - . старший разряд; .х - значение i-го разряда реверсивного счетчика; у - значение i-го разряда распределителя импульсов. Используя принятые обозначения можно записать выражения-формирования выходных сигналов блока контроля в виде

П--1

где

4.,-.

Эти выражения можно реешизовать с помощью логических матриц. Технико-экономическая эффективность за-. ключается в том, что возрастает точность преобразования и повышается помехоустойчивость.

СЛЕДЯЩИЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий блок сравнения, первый вход которого соединен с входной шиной, а второй вход - с выходом ци Фоаналогового преобразователя, входы которого соединены с первыми выходами реверсивного счетчика и выходной шиной, выход блока сравнения соединен с первым входом блока управления, второй вход которого соединен с выхо.дом генератора тактовых импульсов, третий вход - с вторым выходом ре;версивного счетчика, четвертый , Ч Стаа вход - с шиной Запуск, а пятый вход - с Шиной Стоп, первый вы.ход - с первым входом реверсивного счетчика,, второй выход - с вторыми входами реверсивного счетчика, третьи входы которого соединены с ..выходами соответствующих разрядов распределителя импульсов, третийвыход блока управления соединен с первым входом распределителя импульсов и с первым вхойом блока контроля ,а четвертый выход - с четвертым входом реверсивного счетчика, вторыми входами распределителя . импульсов и блока контроля, первый выход которого соединен с третьим входом распределителя.импульсов, отлич ающий с я тем, что с целью увеличения точности преобразования и позЕЛшения помехоустойчивости путем уменьшения погрешности и сокращения числа избыточных кодовых комбинаций, первые выхода реверсивного счетчика соединены с третьими входами блока контроля , при этом выходы распределителя импульсов соединены с четвер;тыми входами блока контроля, вто рой выход которого соединен с шиной Ошибка. ffuf. ВшиУкв