Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1988 года по МПК H03M1/38 

05

;о со

Изобретение относится к технике аналоге - цифрового преобразования сигналов с функциональным преобразованием кодов и предназначено для использования в информационно - измерительных системах.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет реализации операций определения и отбраковки аномальных маловероятных значений измеряемой величины

На чертеже изображена функциональная схема преобразователя.

Преобразователь содержит входную шину 1, шину 2 запуска, блок 3 анало го - цифрового преобразования, информационные выходные шины 4, шину 5 сигнала признака аномального результата, дешифратор 6, элементы ИЛИ 7 и 8, элемент И 9, триггеры 10 и 11, формирователи 12 и 13 задержанных сигналов, формирователь 14 одиночного сигнала, шину 15 готовности, вычитающие счетчики - регистры 16, группу 17 триггеров, группу 18 элементов И, элементы ИЛИ 19-21, элементы И 22 - 25, элементы НЕ 26 и 27, счетчик 28 объема выборки, триггер 29, кодовые входные шины 30.

Устройство работает в следующих режимах: 1 - определения гистограммы уровней измеряемой величины; 2 - облучения распознавать уровни измеряемой величины, неразрешенные по вероятности для дальнейшей обработки (например, по результатам предвари тельного анализа измеренной гисто- граммь в ЭВМ); 3 - кодирования дискретных значений измеряемой величины (с распознаванием и маркировкой неразрешенных для обработки маловероятных значений) и их передачи в ЭВМ.

В исходном (статическом) состоянии устройства элемент 9 блокирован соответствующим нулевым выходным сигналом триггера 11, выходной сигнал триггера 10 равен, например, также нулю. Переключение триггеров 10 и 11 в исходное состояние можно осуществить, например, вручную от соответствующей кнопки (цепи сброса не обозначены) либо предварительной установки кода на кодовых входных шинах 30 со значащей цифрой хотя бы в одном из разрядов с последующей установкой нулевого кода. В послед0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

нем случае перепадом 1/О выходного сигнала элемента 19 запускается формирователь 14 и этим сигналом переключаются триггеры 10 и 11 в исходные состояния. Кодовые входные шины 30 могут быть подключены, например, к выходному регистру ЭВМ.

Если на кодовых входных шинах 30 установлен код нуля, то после переключения АЦП Б исходное состояние с поступлением на шину 2 сигнала внешнего запуска (например, от ЭВМ) устройство начинает работать в первом из режимов - определения гистограммы уровней измеряемой величины. С поступлением первого сигнала запуска переключается триггер 10 и запускается (только определенным перепадом выходного сигнала триггера, например, 0/1) формирователь 13, которым переключается триггер 11, деблокируя элемент 9, переключаются в исходные нулевые состояния счетчик 28, триггеры 17 и 29 (если они не переключились предварительно сигналом сброса формирователя 14), а S счетчики 16 записывается нулевой код. Далее с задержкой относительно сигнала формирователя 13 сигналом формирователя 12 запускается блок 3. Этим и каждым последующим сигналом, переданным через элементы 9 и 7, запускается блок 3, и выполняется кодирование текущего дискретного значения измеряемой величины. Выходной код АЦП, например, 2 , преобразуется дешифратором 6 в позиционный код с числом разрядов 2 , в котором номер ПОЗИ1ДИИ равен номеру уровня квантований, соответствующего текущему дискретному значению измеряемой величины. По сигналу конца цикла измерения блока 3, переданному на управляющий вход дешифратора, на соответствующем выходе дешифратора появляется единичный сигнал, который передается на соответствующий вычитающий счетчик - регистр 16. Вычитающие счетчики - регистры 16 имеют входы для предварительной параллельной записи числа по соответствующему сигналу, формируемому формирователем 13. Количество циклов измерений АЦП (объем выборки) под- считьгеает счетчик 28, емкость которого обусловливает интервал времени наблюдения, необходимый для определения гистограммы уровней измеряемой

величины. С пояя. теинем cnriia:ia переполнения на выходе счетчнка 28 в BhPinTaHininx счетчиках - регистрах 16 оказывается зафиксирована в дог1ол1Г1т- тельном коде искомая гистог рамма. При этом номер позиции данного вычитающего счетчика - регистра 16 эквивалентен соответствующему уровню измеряемой величины, а число записанное в этом счетчике, соответствует частоте наблюдения данного уровня. Выходной сигнал переполнения счетчика 28 переключает триггер 29, изменившийся выходной сигнал которого деблокирует элементы 24 и 25.

Гистограмма содержимого вычитающих счетчиков - регистров 16 может быть считана в ЭВМ для анализа, например, для оценки редко повторяющихся (аномальных) отсчетов. Цепи передачи кода из вычитающих счетчиков - регистров 16 на чертеже не обозначены, но они могут быть известным образом совместно с цепями первых выходов блока 3 подключаться к входному регистру ЭВМ через коммутатор, управляемьш сигналом машины. Гистограмму можно определить и в ЭВМ передачей кодов с первых выходов блока 3 по сигналам окончаний циклов измерений, которые передаются через деблокированньп1 элемент 23 и элемент 20 на шину 15 в качестве сигналов готовности. При этом ЭВМ синхронно со счетчиком 28 подсчитывает объем выборки. С деблокированием элемента 25 сигналом триггера 29 (после переполнения счетчика 28, подсчитывающего объем выборки) на выходе этого элемента появляется единичный сигнал (на втором входе элемента 25 при нулевом коде на кодовых входных шинах 30 присутствует единичньп сигнал элемента 27), KOTopbihi переключаются в исходные состояния триггеры 10 и 11 и блокируется элемент 9.

При нулевом коде }ia кодовых входных шинах 30 с поступлением текущих сигналов запуска работа устройства повторяется аналогично описанному, причем не обязательно только с целью определения гистограммы. Код, который устанавливают на кодовых входных шинах 30 (этот код может быть задан, например, оператором вручную либо автоматически ЭВМ), соответствует вероятности маловероятных значений измеряемой велич1 ны, которые не

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

должны п дЛо тьнет лием передаваттчся л ЭВМ для (обработки, п этот код (полученный, например, в результате анлли- за гистограммы) записывают п вычитл - счетчики - регистры 16 для обучения устройства распознавать эти урив- ни., Код может быть в частном случае и нулевым. Второй режим работы устройства - его обучение распознавать разрешенные (в соответствш1 с установленным на кодовых входных шинах 30 кодом) для последующей обработки значения измеряемой величины, реализуется аналогично nepBONry, но с поступлением первого сигнала запуска в вычитающие счетчики - регистры 16 записывается отличньп от нулевого код, установленньпг на кодовых входных шинах 30. В этом режиме по мере запуска сигналы с выходов дешифр; .- тора 6, поступаю1дие в соответствующие счетчики - регистры 16, уменьшают их содержимое. Когда при вычитании содержимое данного счетчика становится равным нулю, выходной сигнал счетчика переключает подсоединенньш к этому счетчику триггер 17, вследствие чего деблокируется соответствующий элемент 18, В послед тощем сигналы дешифратора, переданные через деблокированные элементы 18, элементы 21, деблокированньп элемент 24 и элемент 20 на шину 15, являются признаками готовности и сигнализируют о допустимости ввести в ЭВМ для обработки соответствующее кодированное значение измеряемой величины (третий режим работы устройства). Второй режим работы устройства (обучение) завершается с появлением сигнала переполнения счетчика 28, KOTopbtfi переключает триггер 29, вследствие чего деблокируется элемент 24, но элемент 25 остается блокированным нулевым сигналом элемента 27 и поэтому триггеры 10 и 11 не переключаются в свое исходное состояние. В этом состоянии устройства продолжается запуск блока Л1Ш, но устройство работает теперь в третьем режиме - кодирования и передачи в ЭВМ разрешен- ньгх значений измеряемой величины. Появление на шине 5 единич юго сигнала является признаком аномального отсчета. По этому сигналу код с первых выходов блока 3 может не считываться в ЭВМ, но сам факт отсчета (цикла преобразования) используется

5l

при последующей обработке данных, например, при иосстановпепии итмереи ного сигнала. В третьем режиме устройство работает до изменения кода на кодовых входных ишнах 30. Изменение кода должно вьтолняться с предварительным установлением нулевого кода на этих входах без очередного запуска ЦАП. При этом сигнал на вы- ходе элемента 19 изменяется с единичного на нулевой и только таким перепадом формируется сигнал формирователем 14, который выполняется, например, в виде одновибратора. Сигналом формирователя 14 триггеры 10 и 11, а значит и все устройство в целом, переключаются в исходное состояние.

В зависимости от последующего кода на кодовых входных шинах 30 - нулевого или отличного от нуля, устройство начинает работать соответственно в первом режиме или во втором режиме с автоматическим переходом в третий режим описанным образом.

Формула изобретения

Аналого - цифровой преобразова- . тель, содержащий блок аналого - ци- фрового преобразования, информационный вход которого является входной шиной, а первые выходы соединены с соответствующими информационньп ш входами дешифратора и являются информационными выходными шинами, вхо- ды дешифратора соединены с соответствующими счетными входами вычитающих счетчиков - регистров, управляющий вход дешифратора соединен с вторым выходом блока аналого - цифрового преобразования, отличающий- с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения дополнительной функции контроля аномальных маловероятных значений измеряемой величины, введены пять элементов Ultti, два элемента НЕ, пять элементов И, группа элементов И, группа триггеров, три триггера, два формирователя задержанных сигналов, формирователь одиночного сигнала и счетчик объема выборки, счетный вход которого объединен с входом запуска блока аналого - цифрового преобразования и соединен с выходом первого элемента ШШ, пер- вьй вход которого через первьм элемент И объединен с входом установки

Q

0 5

Q

0

5

0

. 36

первого трип ера и ян.тяется iiiHuoCi запуска, второГ вход первгм о тлемен- та HJDI через первый формирователь задержанного сиг нала объединен с вxoдa и установки второго триггера, счетчика объема выборки, третьего триггера, триггеров группы, вычитаю- цих счетчиков - регистров и соединен с выходом второго формирователя задержанных сигналов, вход которого соединен с выходом первого триггера, информационна вход которого объединен с информационным входом второго триггера и соединен с выходом второго элемента ИЛИ, выход второго триггера соединен с вторым входом первого элемента И, первый вход второго элемента ИЛ-1 соединен с выходом второго элемента И, второй вход через формирователь одиночного сигнала объединен с входом первого элемента НЕ и соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, входы которого поразрядно объединены с кодовыми входами вычитающих счетчиков - регистров и являются соответственно кодовыми входными шинами, выходы вычитающих счетчиков - регистров соединены соответственно с информационными входами триггеров группы, выходы которых соединены соответственно с первыми входами элементов И, группы, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами дешифратора, а выходы - с соответствующими входами четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого объединен с первым входом второго элемента И и соединен с выхо дом третьего триггера, выход третьего элемента И соединен с входом второго элемента НЕ и первым входом , пятого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, третий в-ход пятого элемента ИЛИ соединен с выходом пятого элемента И и является шиной сигнала признака аномального результата, а выход пятого элемента ИЛИ соединен с первым входом пятого элемента И и является шиной готовности, второй вход пятого элемента И соединен с выходом второго элемента НЕ, причем первый вход четвертого элемента И соединен с ьторым выходом блока аналого - цифрового преобразователя, второй вход объединен с вторым входом второго элемента

14067938

И н соединен с выходом первого зле- объема выборки соединен с информа- мента НЕ, при гэтом пыход ционным входом третьего триггера.

Изобретение относится к технике аналого - цифрового преобразователя сигналов с функциональным преобразователем кодов и предназначено для использования в информационно - измерительных системах. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности за счет определения аномальных маловероятных значений измеряемой величины и их отбраковки. Цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок 3 аналого - цифрового преобразователя, дешифратор 6, вычитающие счетчики - регистры 16, введены элементы ИЛИ 7, 8, 19, 20, 21, элементы И 9, 22-25, элементы НЕ 26, 27, группа триггеров 17, группа элементов И 18, триггеры 10, 11, 29, формирователи 12, 13 задержки сигнала, формирователь 14 одиночного сигнала, счетчик 28 объема выборки. 1 ил. о ел