Следящий аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1987 года по МПК H03M1/48 

1128397

Изобретение относится к электроной технике, системам автоматической вязи ЭВМ с объектами управления, а также системам обработки аналоговой цифровой информации.5

Цель изобретения повьшение поехозащищенности и точности преобразования.

На фиг.1 представлена функциональная схема следящего аналого-циф- рового преобразователя (АЦП); на фиг,2 - диаграмма его работы.

Устройство содержит реверсивный счетчик 1, цифроаналоговый преобразователь 2 (ЦАП), компаратор 3, регистр 4 результата,- элемент И 5, элемент 2И-ИЛИ 6, генератор 7 тактовых импульсов (ГТИ), триггер 8j элемент ИЛИ 9, блок 10 индикации, инверторы 11.1-11,2, ждущий одновибратор 12, элемент И 13, светодиодньй индикатор 14, инвертор 15, блок 16 фильтрации и усреднения измерений, ждущие одно- вибраторы 17 и 18, инверторы 19-20, элементы И 21-24, элементы ИЛИ 25 и 26, цифровой делитель 27,

25

,

Устройство работает следующим образом.

При включении питания состояние элементов схемы может быть безразличным, поскольку независимо от этого генератор 7 тактовых импульсов посылает импульсы на какой-либо из входов реверсивного счетчика 1 Посылка импульсов заканчивается появлением импульсов переполнения или переноса по q или р В1чходам, которьй сбрасывает триггер 8 в йулевое состояниеj в результате чего открывается зап:ол нение реверсивного счетчика 1 по входу +. Код вырастает по пилообразной прямой и автоматически сбрасывается при переполнении в реверсивньш счетчик, образуя вы1 одное напряжение Uon (фиг,2). Время появления входного сигнала в общем случае неизвестно, поэтому вырабатывание пилообразного напряжения на выходе ЛАП аналогично поисковому режиму в системах обнаружения., В любые моменты времени на входе компаратора 3 возможны всплески шумов, и помех U , длительность которых лежит в широких пределах. Помехи фиксируются АЦЦ, как правило, при Uof, , близких к нулю При появлении U и сравнении его с ,, вырабатываемым ЦАП 2 срабаты

5

р

25

30

40

35255,

45

50

1,2

вает компаратор 3 и устанавливается в состояние логической 1, При нарушении этого равенства компаратор 3 вновь возвращается в О. При установке компаратора 3 в состояние 1 триггер 8 устанавливается по входу S также в состояние 1, блокируя первую часть элемента 2И-ИЛИ 6 и от- крьшая вторую ее часть для пропуска еще одного импульса ГТИ по входу + реверсивного счетчика 1. Этот импульс должен нарушить равенство , результатом чего является переброс компаратора 3 вновь в состояние О. При этом триггер 8 остается в 1, При зафиксированной пиле 11, открывается элемент И 5 и очередной импульс ГТИ направл яется теперь по входу - реверсивного счетчика 1, уменьшая его код. После первого импульса по входу - должно восстановиться условие Uon U(,, которое вновь влечет за собой установку компаратора 3 в 1, и т,д. Таким образом, возникает колебательное равновесие в зоне измеряемого напряжения и. Однако, индикации о том, что на входе присутствует сигнал, пока нет, поскольку при установке триггера 8 в 1 .срабатывает ждущий одновибратор 12, длительность импульса которого UQI выбирается заведомо больше, .чем возможная длительность помехи U., В результате нулевым потенциалом UQ,- блокируется элемент И 13, а второй ее вход в этом момент находится под потенциалом 1 через инверторы 11, выполняющие роль временной задержки.

Если длительность помехи меньше, чем длительность U , то триггер несколько раньше установится в состояние О, блокируя тем самым элемент И 13 через инверторы 11, не включая индикатор 14, Возврат триггера 8 в состояние О происходит импульсом переноса, который возникает в резуль- тате того, что при уменьшении Ц и состоянии компаратора 3 в О не удается одним импульсом получить равенство , Для его достижения необходимо подать несколько импульсов в зависимости от того, какова крутизна заднего фронта импульса U. Если в момент прохождения импульса ГТИ 7 по входу + реверсивного счетчика 1, т,е. в момент фиксации равенства ,, импульс помехи вообще исчезнет, то происходит возврат компаратора 3 в состояние О, открывается элемент И 5 и по входу - поступают импульсы ГТИ 17 непрерывно. Режим заканчивается импульсом q, характеризующим обнуление реверсивногсчетчика 1 и U 0. Этот импульс через элемент ИЛИ 9 обнуляет триггер 8 и устанавливается режим пбиска (обнаружения), как и первоначально до появления помехи.

Аналогично работает устройство при появлении импульса помехи отрицательной полярности, с той лишь разницей, что-теперь сигнал по вход + от ГТИ 7, увеличивая прямой код реверсивного счетчика 1, снижает, а не увеличивает, как в предьщущем случае И , что тем не менее ведет к неравенству U U и к установке компаратора 3 в О, а это ведет к заполнению по входу - реверсивного счетчика 1. При возрастании -и„ по амплитуде число импульсов по входу - будет больше, чем по входу +. Код и падает, а амплитуда растет. При уменьшении U в моменты после прохождения входных импульсов по входу + реверсивного счетчика 1, которые ведут к дисбалансу схемы и снижению UOOP (фиг.2) должно возникать равенство и,, Uh ведущее к новому импульсному сигналу по входу +, поскольку компаратор 3 в этом случае имеет состояние 1.

При происходит переполнение реверсивного счетчика 1 и сброс триггера 8 в О.

При появлении на входе Ug, по длительности превьппающего UQ, , срабатывает блок 10 индикации входного сигнала и светодиодный индикатор 14 сигнализирует о том, что преобразуется сигнал. В этом случае, как и при измении И, устанавливаются устойчивые колебания реверсивного счетчика 1 вокруг среднего значения сигнала.

Принцип слежения за U состоит в том, что при достижении равенства

При срабатывании любого из одноUg Up и установке компаратора 3 в

1 импульс управления на- 50 вибраторов 17 или 18 и обязательном

состояние

правляется в сторону увеличения кода и нарушения равенства Ug UQ . При этом, если в промежутке времени между импульсами генератора 7 U не достигсрабатьшании блока 10 индикации входного сигнала подготавливается к работе либо элемент И 21, либо элемент И 22. Поскольку длительность

нет UQ, то компаратор 3 ввиду . 55 импульсов с выхода ждущих одновибустанавливается в состояние О и следующий импульс проходит в навправ- лении уменьшения кода. Если и дальше

5

условие и,,, 15 не достигается, то импульсы генератора 7 продолжают поступать R направлении уменьшения кода до нуля и появления импульса пере- с носа q, сбрасываюш;его схему в режим обнаружения.

Именно поэтому первый импульс де- баланса (при U U ) направляется в сторону увеличения кода, как бы вы- O ставляя границу для сигнала U, следующего за изменением U . Если дей- .ствительно в этом момент изменится в ту же сторону, что и U , то вновь достигается равенство U Uop, и де- 5 лаетс новый шаг в сторону увеличения кода. Слежение за U, изменяющегося в другом направлении, осуществляется по входу - реверсивного счетчика 1. Отличительная особенность схемы 0 предлагаемого АЦП состоит в том, что измерения считаются достоверными только после команды, которую вырабатывает цифровой делитель 27 блока 16 фильтрации и усреднения измерений.

При неизменном входном сигнале (или достаточно длительной помехе) устанавливаются устойчивые вынужденные колебания в зоне +1- ед.мл разряда ЦАП. Важным является тот факт, 0 что при изменении сигнала на величину, соответствующую хотя бы +1 ед, мл.разряда ЦАП в момент измер ений, что вполне возможно, то эти колебания нарушаются, и этот признак принят в 5 предлагаемом объекте как запрет выдачи измерительной информации. Основу этого блока 16 фильтрации и усреднения измерений составляют два ждущих одновибратора 17 и 18, вырабатывающих 0 импульсы положительной по/тярности и запускаемых от задних фронтов ГТИ 7, поступающих на входы + и - реверсивного счетчика 1. Импульсы ГТИ 7 через инверторы 19 и 20 поступают на входы 5 элементов И 21-24. В статическом состоянии ждущие одновибраторы 17 и 18 находятся в состоянии О и бЛокиру- ют все четыре элемента И 21-24.

При срабатывании любого из односрабатьшании блока 10 индикации входного сигнала подготавливается к работе либо элемент И 21, либо элемент И 22. Поскольку длительность

раторов 17 и 18 примерно равна периоду частоты импульсов ГТИ 7, то при появлении импульса по входу реверсивного счетчика 1, противоположного тому, которьй работал до него и запустил одновибраторы 17 и 18, он проходит на вход элемента ИЛИ 25 и соответственно на счетный вход Цифрового делителя 27, Tie, устройство работает по принципу ожидания импульса по противоположному входу реверсивного счетчика 1. Если этот импульс поступил, то он проходит через элемент ИЛИ 25 на счетный вход цифрового делителя 27 и, таким образом, при соответствующей установке цифрового делителя 27 через определенное число таких импульсов отражающих число вынужденных колебаний реверсивного счетчика 1 при измерениях, появится команда на разрешение съема информации с регистра результата.

Достаточно двум импульсам ГТИ 7 пройти по входу + или - PC, чтобы произошел сброс цифрового делителя 27, и измерения не будут выданы на выход АЦП, Это возможно, например, при возникновении помехи, наложенной на сигнал. Тогда работают элементы И 23, 24 и элемент ИЛИ 26, а цифрово делитель 27 сбрасывается в нуль.

Формула изобретения

1. Следящий аналого-цифровой преобразователь, содержащий последовательно соединенные реверсивный счетчик, цифроаналоговый прэобразователь и компаратор, второй вход которого является входной шиной, генератор .тактовых импульсов, выход которого соединен через элемент И с первьт входом реверсивного счетчика, отличающийся тем, что, с цель повышения помехозащищенности и точности преобразования, в него введены триггер, элемент 2И-Ш1И, регистр зультата, блок индикации, элемент ИЛИ, блок фильтрации и усреднения измерений, выход которого соединен с управляющим входом регистра .результата, вьЬсоды которого являются выходными шинами, а информационные входы соединены соответственно с информационными выходами реверсивного счетчика, выходы переполнения и переноса которого соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ, выхо которого соединен с входом установки нуля триггера, вход установки единицы которого соединен с инверсным

выходом компаратора, прямой выход которого соединен с первь м входом элемента 2И-ИЛИ, второй вход которого объединен со вторым входом э лемента И, с входом блока индикации и соединен с прямым выходом триггера, третий и четвертый входы объединены и соединены с выходом генератора тактовых импульсов, пятый вход элемента

2И-ИЛИ Ьоединен с инверсным выходом триггера, а выход - со вторым входом реверсивного счетчика и первым входом блока фильтрадии и усреднения, второй вход которого соединен с выходом элемента И, а третий вход соединен с выходом блока индикации.

2.Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что блок индикации выполнен на трех инверторах, элементе И, светодиодном индикаторе, ждущем одновибраторе, вход которого объединен с входом первого инвертора и является входом блока, а выход соединен с первым входом

элемента И, второй вход которого через второй инвертор соединен с выходом первого инвертора, а выход соединен с первым выводом светодиодного индикатора и входом третьего инвертора, выход которого является выходом блока, а второй вывод светодиодного индикатора является шиной питания .

3.Преобразователь по п.1, о т - личающийся тем, что блок

фильтрации и усреднения выполнен -на двух ждущих одновибраторах, двух инверторах, четырех элементах И, двух элементах ИЛИ и цифровом делителе,

выход которого является выходом блока, а первьй и второй входы соединены с выходами первого и второго элементов ИЛИ соответственно, первый и второй входы первого элемента ИЛИ соединены с выходами первого и второго

элементов И соответственно, а первый и второй входы второго элемента ИЛИ соединены с выходами третьего и четвертого элементов И, первые входы

которых объединены с первыми, входами первого и второго элементов И и являются третьим входом блока, второй вход первого элемента И объединен со вторым входом третьего элемента И и

соединен с выходом первого ждущего мультивибратора, вход которого объединен с входом первого инвертора и является первым входом блока, вторые входы второго и четвертого элементов

И оГ)ъединены и соедине.ны с выходом второго ждущего одновибратора, вход которого объединен с входом второго инвертора и является вторым входом блока, третьи входы первого, второго

и четвертого элементов И объединены и соединены с выходом второго инвертора, а третьи входы второго и третьего элементов И объединены и соединены с выходом первого инвертира.

7 Urrn

2 и.

27

26

%г ЦД

Щос

1ХФи&.2

Состави -ель И.Романова Редактор И.Сегляник Техред В.Кадар

Заказ 7459/58 Тираж 899Подписное

ВНИШШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Корректор М.Пожо

Изобретение относится к области электронной техники, системам автоматической связи ЭВМ с объектами управления, а также к системам обработки аналоговой и цифровой информации. Изобретение позволяет повысить ПО мехозащищенность и точность преобразования за счет введения в устройство, содержащее реверсивный счетчик 1, цифроаналоговый преобразователь 2, компаратор 3, генератор 7 тактовых импульсов и элемент И 5, триггера 8, элемента 2И-ИЛИ 6, регистра 4 результата, блока 10 индикации, элемента ИЛИ 9, блока 16 фильтрации h усреднения измерений. 2з.п. ф-лы, 2 ил. . (Л