Адаптивный аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1987 года по МПК H03M1/18 

1

Изобретение относится к ана юго-цифро- вой вычислительной и измерительной технике, может быть использовано при автоматическом измерении параметров широкопо- .юсных периодических сигналов и является усовершенствованием известного устройства по авт. св. № 822349.

Цель изобретения - уменьшение динамической погреп1ности при преобразовании периодических сигналов.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы, пояс- няюпше его работу.

Преобразователь содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1 считывания, сумматор 2. первый регистр 3. блок 4 сравнения кодов, второй регистр 5, цифро- аналоговый преобразователь 6, генератор 7 импульсов, вычитающие устройства 8 и 9, мультиплексор 10, генератор 11 пилообразного напряжения, элемент 12 сравнения, генератор 13 ступенчато из.меняюшегося напряжения, дешифратор 14 нулей, дешифратор 15 единиц, элемент И 16 и третий регистр 17.

.ЛЦП 1 считывания, сумматор 2, первый 3 и второй 5 регистры, блок 4 сравнения, циф- роаналоговый преобразователь 6, мульти- ii.icKcop 10 с вычитаюшими устройствами 8 и 9 образуют следящую измерительную систему, обеспечивающую адаптивный режим квантования на основе анализа кодов, полученны.х на данном и предыдущем такта.х.

Введем следующие обозначения:

Х-полный код мгновенного значения преобразуемого сигнала, полученный на к-м такте;

Пк код на выходе АЦП 1 считывания;

, поступающий на цифроана.тОговый преобразователь 6 с регистра 5 на к-м такте;

qвеличина кванта преобразования

10 амплитуде;

число квантов в АЦП 1

считывания.

К началу к-го такта на управляющий вход .ЛЦП 1 считывания поступает напряжение, равное ак-q, с цифроаналогового преобразователя 6. в результате чего икала занимает положение от ак q до (ак + N)-q. При поступлении импульса опроса с первого выхода генератора 7 импульсов на выходе АЦП 1 считывания фиксируется код Пк соответственно, на выходе сумматора формируется код хк nk - ак и сравнивается с кодом Хм, полученным аналогичным путем на предыдущем такте и хранящимся в первом регистре 3. В зависимости от результата сравнения блоком 4 сравнения на входы регистра 5 через муль- тип.пексор 10 подается один из следующих кодов:

127332

ак..| Хк-1, если Хк Хк-|, aKt| Хк - N4- 1. если Хк-|, ам, Хк - N/2, если Хк Хк. Данные коды формируются из кодов ре5 гистра 3 с помощью вычитающих устройств 8 и 9. Задержанным импульсом с второго выхода генератора 7 импульсов коды Хк и Зк заносятся соответственно в регистры 3 и 5, и после окончания переходного процесса установления выходного напряжения цифроаналогового преобразователя 6 устройство готово к следующему такту преобразования. Таким образом, если сигнал нарастает (), щкала АЦП 1 считывания к следующему такту занимает положение от

J5 ак-1 до ак-| + N, т.е. простирается вверх от измеренного на предыдущем такте значения; если сигнал спадает (Хк Хк-|), щкала простирается от ак i до ак-| - N, т.е. от измеренного значения, а если Хк с: Хк-|, т.е. сигнал остается постоянным,

20 шкала располагается симметрично относительно Хк.

Дещифратор 14 нулей, дешифратор 15 единиц, элемент И 16 и третий регистр 17 образуют схему формирования выходного

25 кода. Код Хк в регистр 17 записывается задержанным импульсом с генератора 7 импульсов только в том случае, если на выходах дешифраторов 14 и 15 присутствуют уровни «1, т.е. код Пк не минимальный («000...О), что соответствует ситуации, ког3Q да преобразуемый сигнал меньше шкалы), и не максимальный («111...1), что соответствует ситуации, когда сигнал больше шка- л ы.

Генератор 11 пилообразного напряжения, элемент 12 сравнения и генератор 13 сту35 пенчато изменяющегося напряжения образуют систему автоматического сдвига синхроимпульсов (фиг. 26), сопровождающих периодический входной сигнал (фиг. 2а). Синхроимпульсы (фиг. 26) запускают генератор 11 пилообразного напряжения, выход40 ное напряжение которого Un сравнивается элементом 12 сравнения с напряжением и генератора 13 ступенчато изменяющегося напряжения (фиг. 2в). В момент сравнения формируется строб-импульс (фиг. 2г),

дс задержка которого 1к определяется напряжением и. Строб-импульс запускает генератор 7 импульсов, в результате осуществляется такт преобразования мгновенного значения напряжения.

На фиг. 2а показана ситуация, когда

50 имеет место резкий скачок напряжения U(t). До точки А сигнал U(t) характеризовался малыми изменениями, поэтому в этой точке шкала АЦП 1 считывания занимает положение 1, симметричное относительно измеренного значения. При

55 запуске АЦП 1 с задержкой t (точка Б) шкала по-прежнему занимает положение I, сигнал (t) находится вне шкалы и код Пк будет максимальным

При этом на выходе дешифратора 15 единиц сформируется уровень «О, запрещающий запись кода Хк в регистр 17 через элемент И 16 и прохождение импульса на генератор 13 ступенчато изменяющегося напряжения.

В результате к следующему периоду входного сигнала напряжение U не изменяется, задержка {к также остается без изменений (преобразуется все та же точка Б), а шкала смещается вверх на величину и занимает положение II (фиг. 2а). Далее, в следующих тактах шкала последовательно занимает положения III и IV, пока сигнал U(t) не попадает в зону шкалы; при этом дешифраторы 14 и 15 нулей и единиц формируют уровень «1 на своих выходах, разрешая запись кода точки Б в регистр 17 задержанным импульсом с генератора 7 импульсов (фиг. 2д) и изменение состояния генератора 13 ступенчато изменяющегося напряжения, что приводит к увеличению напряжения и на величину Л (фиг. 2в) и изменение задержки строб-импульса (фиг. 2г) до величины IK-I, т.е. далее будет преобразовываться точка В выходного сигнала.

Аналогичным образом устройство функционирует и при резком отрицательном перепаде входного сигнала, т.е. задержка строб-импульса не меняется, а шкала скачками, равными q(N-1), перемещается в ди0

намическом диапазоне до совпадения с сигналом, после чего разрешается изменение задержки.

Формула изобретения

Адаптивный аналого-цифровой преобразователь по авт. св. № 822349, отли- чающийся тем, что, с целью умен ьщения динамической погрещности при преобразовании периодических сигналов, введены элемент сравнения, третий регистр, дещифра- тор нулей и дешифратор единиц, элемент И, генераторы пилообразного и ступенчато изменяющегося напряжения, выходы которых

5 соединены с соответствующими входами элемента сравнения, выход которого подключен к управляющему входу генератора импульсов, входы дешифраторов нулей и единиц подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя считывания, а выхо0 ды - к первому и второму входам элемента И соответственно, третий вход которого соединен с вторым выходом генератора импульсов, а выход - с входом генератора ступенчато изменяющегося напряжения

г и тактовым входом третьего регистра, ин- фор.мационный вход которого подключен к. выходу сумматора, выход является выходом устройства, а вход генератора пилообразного напряжения является шиной синхронизации.

Фиг.г

Составитель В. Махнанов

Редактор А. ШандорТехред И. ВересКорректор Е. Рошко

Заказ 1849/55Тираж 902Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, , Раушская наб.. д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, -4

Изобретение может быть использовано при автоматическом измерении параметров широкополосных периодических сигналов. Цель изобретения - уменьшение динамической погрешности прн преобразовании периодических сигналов. В адаптивный аналого-цифровой преобразователь (АЦЦ) введены генераторы пилообразного 11 и ступенчато изменяющегося напряжения 13, элемент сравнения 12, третий регистр 17, дешифраторы нулей 14 и единиц 15, v. ie- мент И 16. В устройстве в каждом нерио- де преобразуемого сигнала производится преобразование одного мгновенного зна.чения. Причем изменение задержки в системе происходит только после того, как будет обеспечено сравнение сигнала со шкалой считывания АЦЦ и получен правильный отсчет. 2 ил. Вымд { (Л Оо to ОЭ 00 N