Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1986 года по МПК H03M1/18 

Изобретение относится к измерительной технике и может использовать ся в устройствах регистрации и преобразования электромагнитных полей, напряженность которых изменяется в широком динамическом диапазоне. Цель изобретения - повышение точности преобразования в широком динамическом диапазоне изменения напряженности электромагнитного поля. На фиг. 1 приведена принципиальная схема аналого-цифрового преобразователя; на фиг. 2 - пример, показывающий уровни напряженности поля, при которых шунтируются усилители устройства. Аналого-цифровой преобразователь содержит антенны согласующие усилители 2,-2, узкодиапазонные аналого-цифровые преобразователи (УАЦП) , генератор 4 синхроимпульсов, регистры 5,-5-} первой группы, элементы ИЛИ 6, коммутатор 7, преобразователь 8 единичного позиционного кода в двоичный, элементы И 9,-9, триггер 10,-10, цифровые компараторы 11,-11, элемент уставки кода 12, ключи 13,-13, регистр 14 и преобразователь 15 унитарного кода в единичный позиционный код. Рассмотрим работу аналого-цифрового преобразователя применительно к регистрации электромагнитных сигналов . Входной сигнал, изменяясь в широ ком -бинамическом диапазоне, наводит в антеннах 1,-1 напряжения, которы соответствуют величинам: и, 8hg,- и hg,- и, f:hg. где.6 - напряженность электрическог поля, §1,1.3 Действующие высоты антенн. Причем hn 2 , где а - целое число равное О, 1, 2, 3, ... Эти напряжен через согласующие усилители 2,- 2 преобразуются в цифровой код с помощью УАЦП 2;|-Зэ по импульсам синхронизации от генератора 4. Одновременный запуск УАЦП необходим для уменьшения динамических погрешностей возникающих вследствие асинхронности выбора значений преобразуемых сигналов различными УАЦП. Коды с вы ходов УАЦП поступают в регистры 5j-5 и на входы коммутатора 7. Тре .буемый канал определяется по непере ружаемому УАЦП. Рассмотрим подробнее работу устройства. Наличие 1 в любом младшем разряде УАЦП, начиная со второго, указывает на перегрузку более чувствительного младшего канала. Поэтому сигналы с выходов младших разрядов УАЦП, пройдя регистры 5, элементы ИЛИ 6, подают 1 на входы регистра 14. Запись информации в регистр 14 осуществляется по синхро- . импульсам, которые поступают от генератора 4. Коды с выхода регистра 4, пройдя преобразователь 15 унитарного кода в единичный, позиционный код, поступают на коммутатор 7 и одновременно на преобразователь 8 единичного позиционного кода в двоичный. Запись информации в регистр Sj осуществляется от генератора 4, а в регистры 5,-2 - через элементы И на вторые входы которых соответственно подаются сигналы с выходов триггеров . Цифровая информация с регистров . поступает на первые входы циф-. ровых компараторов на вторые входы цифровых компараторов поступают коды с выхода элемента уставки кода 12. Выходные сигналы триггеров 10,-10 одновременно поступают на yпpaвляюш Ie входы ключей 13,-13. Цифровой код, соответствующий значениям U, Ь§з и U, hg, поступает на входы цифровых компараторов и сравнивается с кодом элемента уставки кода. Если компараторы выдают сигналы Больше, то триггеры устанавливаются в состояние 1. Допустим с регистра 5 пришел код N, который будет говорить о том, что сигнал вышел за диапазон работы УАИД 3|. Код N, сравнивается с кодом N уставки. Если N( N, то компаратор выдает сигнал Больше и устанавливает триггер 10 в положение 1, Этот уровень включает ключ 13 и подает запрещающий потенциал на элемент И 9f. Этот уровень запрещает прохождение импульсов генератора на регистр 5, и в регистре остается последнее значение цифрового кода УАЦП 3,. Киюч 13j зашунтирует вход согласующего усилителя 2, и при дальнейшем повьш1ении напряженности поля усилитель 2, не будет реагировать и не будет входить в перегрузку. 3 При дальнейшем увеличении напря женности поля наступит момент, когд появится код N с регистра 5, Это код сравнивается компаратором 11 с кодом уставки N. Если N N, то 10, становится в 1 и вклю триггер чает ключ 13 и запрещает прохожде ние импульсов генератора 4 на регис 5,. Ключ ISj шунтирует вход усилите ля 2, а в регистре Sj запишется последнее состояние УАЦП 3. Усилитель 2 , не войдя в перегрузку, на выходе имеет нулевое выходное напря жение. На фиг. 2 показано как выставлен уровни, лри которых шунтируются уси лители. В том случае, если сигнал начинает уменьшаться, то дойдя до уровня, соответствующего U, компаратор 11,2 вьщает сигнал Меньше, триггер 10 устанавливается в нулевое положение и ключ 13 перестает шунтировать усилитель и на регистр 52 поступают импульсы генератора 4 через элемент Qj. При этом на УАЦП начинает поступать аналоговый сигся в работу до границы поддиапазона на выходе УАЦП максимальный код. В течение времени дальнейшего уменьше ния сигнала переходной процесс в системе устанавливается и в момент достижения входным сигналом границы поддиапазона усилитель работает в линейном режиме. Переходные процессы в усилителе не влияют на работу всего АЦП, так как в этот момент подключен более грубый канал. Если и дальше происходит понижение аналогового сигнала, то таким же образом включается в работу усилитель 2 . Вькодные коды преобразователя 8 и коммутатора 7 являются выходными кодами устройства. Коды коммутатора образуют мантиссу числа, а коды преобразователя - порядок числа. Формула изобретени Аналого-цифровой преобразователь содержащий п согласующих усилителей выходы которых соединены соответственно с первыми входами п узкодиапазонньк аналого-цифровых преобразо- „ вателей, вторые входы которых под67ключены к выходу генератора синхроимпульсов, первый регистр первой группы регистров, п - 1 элементов ИЛИ, регистр, выходы которого подключены к соответствуюш 1М входам преобразователя унитарного кода в единичный позиционньш код, выходы которого подключены в соответствуюпщм управляющим входам коммутатора и входам преобразователя единичного позиционного кода в двоичный код, выходы которых соответственно являются выходными шинами кодов мантиссы и порядка, отличающийс я тем, что, с целью повьш1ения точности преобразования в широком диапазоне изменения напряженности электромагнитного поля, в него введены п антенн, п - 1 ключей, п - 1 регистров первой группы регистров, п - 1 элементов И, элемент уставки кода, п - 1 цифровых компараторов и п - 1 триггеров, выходы которых подключены соответственно к управляющкм входам ключей, выходы которых подключены к общей шине, а входы объединены соответственно с входами п - 1 согласующих усилителей и соединены соответственно с выходами п - 1 антенн, выход первой антенны соединен с входом первого согласующего усилителя, первые входы элементов И объединены с первым входом регистра, первым входом первого регистра первой группы регистров и подключены к выходу генератора синхроимпульсов, вторые входы элементов И подключены соответственно к выходам триггеров, а выходы - соответственно к первым входам п - 1 регистров первой группы регистров, вторые входы п регистров первой группы регистров соединены соответственно с выходами узкодиапазонных аналого-цифровых преобразователей, выходы - с соответствующими информационными входами коммутатора, а выходы, кроме п-го регистра, - соответственно с входами п - 1 элементов ИЛИ и первыми входами цифровых компараторов, вторые входы которых подключены к выходу элемента уставки кода, а выходы - соответственно с входами триггеров, при этом выходы п - 1 элементов ИЛИ подключены к соответствующим входам регистра.

fpoffifna шун/т/ро8сгмия усилители 2,

1

Граница epSoso ffvano3OM2

rptmuiyf u/yM/ni/pfffa vJt усилителя fg

-

Граница

f/t б/порога t/a/xrxf

сриг.г

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в устройствах регистрации и преобразования электромагнитных полей. Цель изобретения - повьшение точности преобразования в широком динамическом диапазоне изменения напряженности электромагнитного поля. Цель достигается тем, что в преобразователь введены п антенн, п - 1 ключей, п - 1 регистров первой группы регистров п - 1 элементов И, п - 1 элементов ИЛИ, элемент уставки кода, п - 1 цифровых компараторов и п - 1 триггеров. Наличие данных элементов позволяет предотвратить (Л перегрузку согласующих усилителей в антенных каналах и осуществить преобразование с меньшей погрешностью. 2 ил.