Многоканальное устройство ввода аналоговых данных Советский патент 1989 года по МПК G06F3/05 

Изобретение относится к информационно-измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в сист эмах сбора и обработки данных, в системах управления промьшшенными объектами и в аналого-цифровых вычислительных системах.

Цель изобретения - повьшение. помехозащищенности устройства за счет подавления поперечных помех высокочастотной части спектра входных сигналов

На фиг, 1 приведена схема устрой™ ства; на фиг. 2 - схема работы цепочк

повторителей; на фиг. 3 - схема вто- рого повторителя; на фиг 4 - временные диаграммы устройства.

Многоканальное устройство ввода аналоговых данных содержит мультиплек .сор t, аналого-цифровой преобразова™ тель 2, буферньй регистр 3,, перв1 1й повторитель 4 напряжения, ключ 5, ре- зистивный делитель 6 напряжения5 второй повтсфитель 7 напряжения, первый и второй 9 накапливающие элементы в виде конденсаторов., третий новтори- тель to напряжения, триггер 11, первы элемент 12 задержки, элемент И 13, одновибратор 14 и второй элемент 15 задержки. . ;

Устройство работает следующим образом

Входные аналоговые сигналы поступающие на входы мультиплексора 1j коммутщ) по каналу 5 определяемо- му кодом на адресной стине мультиплексора ,1 в момент прихода синхроимпуль са. Этим лее синхроимпульсом взводится триггер 1tо Так как разница амплитуд сигналов, соседних по времени комму- тации каналов мультиплексора 1 может достигать максимального амплитудного значения, то в общем случае на выходе мультиплексора 1 наблюдается скачок напряжения. Взведение в момент ком- мутации триггера 11 приводит к замыканию ключа 5. Следовательно, в момент переключения последовательно с мультиплексором t оказывается включенной цепочка из повторителя 4 напряжения, RC-цепи, состоящей из плеча резистивного делителя 6 и конденсатора 8, повторителя 7 напряжения и повторителя tO напряжения. Причем часть указанной последовательной цепочки, состоящая из RC-цепи и повторителя 7, оказьшается охваченной конденсатором 9о Схема, поясняющая работу цепочки повторителей напряжения,

g

5

0 5 О

5 0 5

0

5

приведена на фиг 2, а на фиг. 3 приведена в качестве примера схема повторителя 7 с ограничением тока выхода, имеющего сигнальный выход Перегрузка,

Полагая., что доминирующим полюсом передаточной функции цепочки из повторителей 4, 7 -и 10 является согласно фиг 2 RC-цепочка из ключа резистивного делителя 6 и конденсатора 8j можно подобрать такое соотношение .вь ходного тока повторителя 4 напряжения и повторителя 7 напряжения, чтобы скачок напряжения, передаваемый через конденсатор 9 на вход повторителя 10 напряжения, вводил выход повторителя 7 напряжения в режим ограничения тока. При зтом на выходе

Перегрузка повторителя 7 напряжения формируется сигнал, которьй бло- кирует на время своего существования прокождение сигнала с выхода тригге- ра 11 через элемент И 13, Первьп1 элемент 12 задержки необходш- для подавления эффекта задерлски появления сигнала Иерегрз зка после взведения триггера 11.

При достаточно большой, емкости конденсатора 9 и малом токе выхода повторителя 7 напряжение конденсатора 9 протекает достаточно медленно, чтобы сохранить достаточно плоскую вершину продифференцированного m-t- пульса за время установления сигнала .на выходе RC-цепочки и повторителя 7 .В момент вьфавнивания напряжения во внутренней структуре повторителя 7 напряжения и на его выходе сбрасывается сигнал на выходе Перегрузка. Б результате формируется с выхода элемента И 13 управляющий сигнал для однс1вибратора 14, с выхода которого формируется сигнал сброса триггера 11 и через элемент 15 задержки сигнал запуска аналого-цифрового преобразователя 2. Сброс.триггера 11 приводит к размыканию ключа 5. Вели- чизг1а задержки элемента 16 выбирается такой, чтобы окончательно завершился процесс установления сигнала на вы- ходе аналого-цифрового преобразователя 2 с учетом переключения ключа 5 и заданной точности. Важно отметить, .что величина задерхоси элемента .15 не зависит от величины скачка напряжения на выходе мультиплексора 1, а является величиной постоянной для всех ситуаций переходов. После замыкания

ключа 5 совокупность элементов - зистинного делителя 6, конденсатора 8, конденсатора 9 и повторителя 7 напряжения - образует НЧ-фильтр второго порядка. По сигналу Запуск АЦП с выхода элемента 15 задержки начинается процесс преобразования в аналого-цифровом преобразователе 2. В завершения преобразования полученные данные в цифровой форме переписываются в буферный регистр 3, где они хранятся до занесения новых данныхо Одновременно усиливается сигнал Конец преобразования на одноименном выходе устройства.

Таким образом, установка в многоканальном устройстве ввода аналоговых данных группового НЧ-фильтра с реконфигурацией структуры, зависимой от момента операции опроса каналов и от состояния входных сигналов, позволяет при сохранении быстродействия систеья 1 получить уровень помехозащищенности-входа в высокочастотной части спектра не хуже 40 дБ,

Для системь промьпЕпенного применения класса точности 0,5 время установления составит менее 5. мкс, что находится примерно на одном уровне с многоканальными .системами без группового НЧ-фильтра,

Кроме того, в устройстве благодаря использованию механизма вращения выхода повторителя 7 напряжения имеется возможность применить переменн временной шаг опроса каналов. Если входные сигналы соседних по очередности опроса каналов мало разняться один от другого, то схема автоматически меняет величину вьщержки времени между синхроимпульсом начала о

р

мула

и

6 э о

бретения

5

0

5

0

5

0

Многоканальное устройство ввода аналоговых данных, содержащее мультиплексор , аналого-цифровой преобразователь, буферный регистр, информационные входы мультиплексора являются информационными входами устройства, информационные выходы аналого- цифрового преобразователя соединены с информационными вxoдa m буферного регистра, выходы которого являются информационными выходами устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности устройства, в него введены первый, второй и третий повторители напряжения, резистивный делитель напряжения, первый и второй накапливающие элементы на первом и втором конденсаторах, ключ, триггер, первый и второй элементы задержки, элемент И и одновибратор, выход мультиплексора соединен с входом первого повторителя напряжения, выход которого соединен с первыми входами ключа и резистив- ного делителя напряжения, второй вход которого соединен с входом второго повторителя напряжения и с первой об- клая;кой первого конденсатора, вторая обкладка которого подключена к шине нулевого потенциала, выход резистив- ного делителя напряжения соединен с вторым входом ключа и с первой обкладкой второго конденсатора, вторая обкладка которого соединена с первым выходом второго повторителя напряжения и с входом третьего повторителя напряжения, выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, адресные входы мультиплексора являются адресными входами устройства, синхровход

Изобретение относится к области информационно-измерительной и вычислительной техники и может быть использовано в системах сбора и обработки данных, в системах управления промышленными объектами и в аналого-цифровых вычислительных системах. Целью изобретения является повышение помехозащищенности устройства. Устройство содержит мультиплексор 1, первый 4, второй 7 и третий 10 повторители напряжения, ключ 5, резистивный делитель 6 напряжения, первый 8 и второй 9 накапливающие элементы в виде конденсаторов, аналого-цифровой преобразователь 2, буферный регистр 3, триггер 11, первый 12 и второй 15 элементы задержки, элемент И 13 и одновибратор 14. Помехозащищенность устройства обеспечивается установкой биквадратного группового фильтра на выходе мультиплексора, а быстродействие сохраняется за счет реконфигурации в момент переключения каналов фильтра в буферный повторитель, наиболее узкополосный каскад которого к тому же шунтируется ускоряющим конденсатором. Время состояния реконфигурации фильтра регулируется автоматически в зависимости от величины скачка сигнала на выходе мультиплексора. Поэтому устройство при сохранении быстродействия на уровне устройств без группового фильтра обеспечивает подавление помех по входу в высокочастотной части сигналов не хуже 40 дб. 4 ил.

роса и импульсом запуска АЦП, так как 45 мультиплексора соединен с установочна установление сигнала на входе АЦП требуется меньше времени. Этот эффект, усредняясь, еще более приближает устройство по быстродействию к устройствам без НЧ-фильтра на входе АЦПо

Следует отметить, что размыкание ключа 5 не приводит к каким-либо длительным переходным процессам в схеме, так как в момент замыкания потенциалы на входе и выходе повторителя 7 напряжения, как и на обеих обкладках конденсатора 9 практически равны.

ным входом триггера и является синх- ровходом устройства, прямой выход триггера соединен с управляющим входом ключа и с входом первого элемен-

5Q та задержки, выход которого соединен с прямым входом элемента И, инверсный вход которого соединен с вторым выходом второго повторителя напря жения, выход элемента И соединен .с

,, входом одновибратора, выход которого соединен с входом сброса триггера и с входом второго элемента задержки, выход которого соединен с входом запуска аналого-цифрового преобразованым входом триггера и является синх- ровходом устройства, прямой выход триггера соединен с управляющим входом ключа и с входом первого элемен-

та задержки, выход которого соединен с прямым входом элемента И, инверсный вход которого соединен с вторым выходом второго повторителя напря жения, выход элемента И соединен .с

входом одновибратора, выход которого соединен с входом сброса триггера и с входом второго элемента задержки, выход которого соединен с входом запуска аналого-цифрового преобразователя, выход конца кодирования которого соединен с синхровходом буферf-fff

fflwx.

I

j-jD {./ ywiwftf

&

фи. j

ного регистра и является выходом конца кодирования устройства.