Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1988 года по МПК H03M1/50 

(Л

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения характеристик случайных процессов.

Цель изобретения- расширение области применения.

На фиг. 1 изображена функциональная схема аналого-цифрового преобразователя; на фиг. 2 - функциональная схема блока выделения временных соотношений; на фиг. 3-5 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства, когда временные эквиваленты входной величины соответственно больше, меньше или равны временному эквиваленту кода генератора случайных чисел.

Аналого-цифровой преобразователь (фиг. 1) содержит преобразователь 1 напряжение - время, вьтолненный на зарядном устройстве 2, формирователь 3 интервалов времени, счетчик 4 импульсов, элемент И 5, генератор 6 кодовых импульсов, преобразователь 7 код - временной интервал, генератор 8 случайных чисел, цифровой сумматор 9, входную шину 10, шину 11 Начало измерения, шину 12 Формирование временного интервала, выход 13 преобразователя 1, блок 14 вьщеления временных соотношений, преобразователь 15 прямого кода в дополнительный, выполненный на элементе И 16, инверторе 17, элементе И 18, элементе ИЛИ 19. Устройство имеет вход 20 блока 14, выходы 21-24 блока 14.

Блок 14 содержит элементы И 25 - 27, триггеры 28 - 30, элементы И 31 и 32, элементы ИЛИ 33 и 34, двухразрядный счетчик 35 импульсов. U,, U, U-, , и„, и,- напряжения в соответствующих узлах устройства (фиг. 3-5)

Преобразователь работает следую- mjiM образом.

В связи с тем, что входное напряжение и выходной код генератора случайных чисел являются случайными величинами, равновероятными являются соотношения (фиг. 3-5)

t, (1) ti - (2)

t, t,, (3)

I

где t - интервал времени, сформированный формирователем 3; t7 - интервал времени, сформированный преобразователем 7.

На выходе цифрового сумматора 9 (фиг. 3) получается число

- N,N,+Ng(t,-t,)f6+Ng, (4)

где N - число, записанное в счетчике 4;

N - число на выходе генератора 8; 10 ft частота генератора 6.

С учетом, что t -, получают

15

N, (t,- )f,,. f,.

(5)

5

Задним фронтом импульса напряжения с преобразователя 7 по входу 20 блока 14 через первый вход элемента 25, на второй вход которого подано

0 разрешение с инверсного выхода триггера 29, триггер 28 устанавливается в единичное состояние и через элемент 33 в двухразрядный счетчик 35 записывается единица. Единичное сос5 тояние триггера 28 и нулевые состояния триггеров 29 и 30 через первый элемент 31 обуславливают разрешающий уровень на выходе 23 блока 14 и через элемент И 34 на выходе 22

0 блока 14. На выходе 21 блока 14 разрешающий уровень присутствует до тех пор, пока в двухразрядный счетчик 35 не поступят два импульса. Задним фронтом напряжения с преобразовате ля 1, поступающим на второй вход блока 14, через первый 33 двухвходовый элемент ИЛИ в двухразрядный счетчик 35 добавляется единица. На выходе 21 блока 14 появляется запрещаюQ щий уровень, которым блокируется

прохождением кодовых импульсов через элемент 5 в счетчик 4. Таким образом, при выполнении соотношения (1) результат в цифровом сумматоре 9 получается в соответствии с (4), (5), так как на вход сумматора 9 со счетчика 4 при разрешающем уровне на выходе 23 блока 14 через элементы 16 и 19 подается прямой код.

Q В случае условия (2) задним фронтом импульса напряжения с выхода преобразователя 1 по второму входу блока 14 через первый вход элемента 26, на второй вход которого подано разr решение с инверсного выхода триггера 28, триггер 29 устанавливается в единичное состояние и через элемент 33 в двухразрядный счетчик 35 записывается единица. Единичное состояние триггера 29 и нулевые состояния триггеров 28 и 30 через элемент 32 обуславливают разрешающий уровень на выходе 24 блока 14 и через элемен 34 на выходе 22 блока 14. Задним фронтом импульса напряжения с преобразователя 7, поступающим на вход 20 блока 14, через злемент 33 в двухразрядный счетчик 35 добавляется единица. На выходе 21 блока 14 по- является запрещающий уровень, которым блокирует прохождение кодовых импульсов через элемент 5 в счетчик 4. Так как на выходе 23 блока 14 устанавливается запрещающий уровень, а на выходе 24 блока 14 - разрешающий уровень, на вход цифрового сумматора 9 через инвертор 17, элементы 18 и 19 поступает обратный код счетчика 4. Наличие на четвертом входе цифрового сумматора 9 единицы с выхода 24 блока 14 преобразует обратный код счетчика 4 в дополнительный Проводят сложение с дополнительным кодом эквивалентно вычитанию прямого кода. Это необходимо для получения того же результата, что и по формулам (4), (5) Для случая t t-.

N, (t,-t,)-f6 ,-t,. f.

С учетом дополнительного кода N4 на выходе цифрового сумматора 9 получают

М N -I-N - - -(-t 1 4 8 f

О

,.f,,

т.е. то же, что и для случая t. t..

В случае выполнения условия (3) два совпадающих по времени фронта импульсов наряжения с выходов преобразователей 1 и 7 через элемент 27 устанавливают в единичное состояние триггер 30, при этом через элементы 31 и 32 выставляется запрещающий уровень с инверсного выхода триггера 30 и независимо от состояния остальных триггеров 28 и 29 на выходах 22 - 24 блока 14 устанавливаются запрещающие уровни. Поэтому число, поступающее со счетчика 4 на сумматор, N 0, в результате на сумматоре 9 получают

N, f,t,-f,, (8)

т.е. то же, что и в двух предыдущих случаях. Перед каждым циклом преобт , .

10

15

20

25

30

35

.

740

45

50

55

разования триггеры 28 - 30 и счетчик 35 обнуляются.

Формула изобретения

1.Аналого-цифровой преобразователь, содержащий преобразователь напряжение - время, выполненный на последовательно соединенных зарядном устройстве и формирователе интервалов времени, первый вход зарядного устройства является входной шиной, второй вход объединен с первыми входами преобразователя код - временной интервал, счетчика импульсов, цифрового сумматора и является щиной начала измерения, второй вход формирователя интервалов времени объединен

с вторым входом преобразователя код - временной интервал и является шиной формирования временного интервала, а выход формирователя интерваиггов времени соединен с вторым входом цифрового сумматора, третий вход которого объединен с третьим входом преобразователя код - временной интервал и соединен с выходом генератора случайных чисел, четвертый вход преобразователя код - временной интервал объединен с первым входом элемента И и соединен с выходом генератора кодовых импульсов, выход элемента И соединен с вторым входом счетчика импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, в него введены преобразователь прямого кода в дополнительный блок и блок выделения временных соотношений, первый вход которого соединен с выходом преобразователя код - временной интервал, второй вход объединен с вторым входом цифрового сумматора, первый выход блока выделения временных соотношений соединен с вторым входом элемента И, второй выход соединен с третьим входом элемента И, третий выход - с первым входом преобразователя прямого кода в дополнительный, четвертый выход соединен с четвертым входом цифрового сумматора и вторым входом преобразователя прямого кода в дополнительный, третий вход которого соединен с выходом счетчика импульсов, а выход соединен с пятым входом цифрового сумматора.

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

выделения временных соотношений выполнен на трех триггерах двух элементах ИЛИ, двухразрядном счетчике импульсов, -пяти элементах И, первые входы первого и второго элементов И и первого элемента ИЛИ оС5ъединены и являются первым входом блока вы деления временных соотношений, вторы входом которого является первый вход третьего элемента И и вторые входы второго элемента И и первого элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом двухразрядного счетчика импульсов, выход второго разряда которого является первым выходом блока временных соотношений, вторым выходом которого является выход второго элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом чет вертого элемента И и является четвертым выходом блока выделения временных соотношений, второй вход соединен с выходом пятого элемента И и является третьим выходом блока выде- ления временных соотношений, первый вход пятого элемента И соединен с прямым выходом первого триггера, второй вход объединен с вторым входом первого элемента И и соединен с инверсным выходом второго триггера, третий вход объединен с первым входом четвертого элемента И и соединен с инверсным выходом третьего триггера, второй вход четвертого элемента

И объединен с вторым входом третьего элемента И и соединен с инверсным выходом первого триггера, третий вход соединен с прямым выходом второго триггера, S-вход которого соединен с выходом третьего элемента И, причем S-входы первого и третьего триггеров соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И R-входы первого, второго и третьего триггеров и вход установки в О двухразрядного счетчика импульсов объединены и являются шиной установ- ки в нулевое состояние.

3. Преобразователь по п. 1, о т - личающийся тем, что преобразователь прямого кода в дополнительный выполнен на двух элементах И, элементе ИЛИ и инверторе, вход которого объединен с первым входом первого элемента И и является третьим входом преобразователя прямого кода в дополнительный, первым входом которого является второй вход первого элемента И, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, а выход является выходом преобразователя прямого кода в дополнительный, вторьм входом которого является первый вход второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом инвертора.

W

ЦзигЛ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения характеристик случайных процессов. Изобретение позволяет расширить область применения устройства. Это достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий преобразователь 1 напряжение - время, счетчик 4 импульсов, элемент И 5, цифровой сумматор 9, преобразователь 7 код - временной интервал, генератор 8 случайных чисел, генератор 6 кодовых импульсов, введены блок 14 выделения временных соотношений и преобразователь прямого кода в дополнительный. 2 3 . п. ф-лы, 5 ил.

ihk

«t

ft