Аналого-цифровой преобразователь в системе остаточных классов Советский патент 1991 года по МПК H03M1/28 

1

(21)4782477/21 (22)27.11.89 (46)15.12.91. БЮЛ. №46

(72)С.Н.Литвшюв (53)681.325(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР Г 1372620, кл. Н 03 М 1/28, 1986.

Авторское свидетельство СССР № 1368989, кп. Н 03 М 1/28, 1986. (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ В СИСТЕМЕ ОСТАТОЧНЫХ КЛАССОВ

(57)Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике м может быть использовано в составе устройста ввода аналоговой информации в вь числительные системы, функционирующие в кодах системы остаточных классов (СОК), Цель изобре2

тения - повышение достоверности преобразования. Преобразователь содержит аналого-цифровые преобразователи 1.1-1.П, блок 2 коррекции, сумматоры 3.1-З.п, шифраторы 4,1-4.п, выходные регистры 5.1-5.П, элемент 6 задержки, входную аналоговую шину 7, шину 8 управления, выходные шины 9 остатков. Блок коррекции 2 содержит первые 10 и вторые 11 входы, первый 12 выход и второй 13 выход Ядро числа, первую группу шифраторов, первый сумматор, вторую группу шифраторов, второй сумматор, шифратор и третий сумматор. Сущность изобретения заключается в том, что величина ядра и искаженных остатков однозначно определяет величину коррекции, которая определяется в блоке 2 коррекции. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

(Л

С

сь ю

00

ю ю

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для сопряжения датчиков аналоговой информации с вычислительными устройствами, функционирующими в системе остаточных классов (СОК), а также для преобразования мгновенного значения аналогового сигнала в код СОК.

Известен аналого-цифровой преобразователь в системе остаточных классов, содержащий п аналого-цифровых преобразователей по модулю, п сумматоров по модулю, (п-1) блоков коррекции, два счетчика по модулю и блок управления.

Такой преобразователь имеет большую сложность и низкую скорость коррекции ошибок преобразования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является аналого- цифровой преобразователь в код системы остаточных классов, содержащий блок выделения остатка по наибольшему основанию, первый выход которого является выходной шиной остатка по наибольшему основанию, вход является аналоговой входной шиной и объединен с входами п-1 аналого-цифровых преобразователей, где п - число оснований ететемы остаточных классов, выходы которых подключены к первым входам соответствующих п-1 сумматоров, вторые входы которых объединены и являются шиной коррекции, а выходы подключе- ны к информационным входам п-1 соответствующих шифраторов, выходы которых подключены, к первым входам соответствующих п-1 блоков коррекции, вторые входы которых являются шинами кодов соответствующих оснований кода СОК, выходы являются выходными шинами остатков по соответствующим основаниям, а также содержащий одновибратор, регистр, п-й шифратор, п-1 коммутаторов, первые информационные входы которых объединены и подключены к первому выходу блока выделения остатка по наибольшему основанию, выходы п-1 коммутаторов подключены к третьим входам соответствующих блоков коррекции, управляющие входы объединены с управляющими входами п-1 шифраторов, входом одновибратора, четвертыми входами блоков коррекции и являются шиной управления, вторые информационные входы п-2 коммутаторов подключены к вторым выходам блоков коррекции соответственно с второго по п-1, второй информационный вход п-1 коммутатора подключен к выходу n-го шифратора, информационный вход которого подключен к второму выходу блока выделения остатка по наибольшему основанию, управляющей

вход подключен к шине потенциала логической единицы, при этом второй выход первого блока коррекции подключен к информационному входу регистра, управляющий вход которого подключен к выходу одновибратора, а выход является выходной шиной ядро числа.

Однако такой преобразователь обладает низкой достоверностью преобразования,

так как коррекция остатков производится по остатку эталонного основания, который также может искажаться, а определяемая вели- ч(4на ядра преобразуемой величины для повышения достоверности преобразования

не используется.

Цель изобретения - повышение достоверности преобразования путем использования позиционной характеристики непозиционного кода-ядра числа.

Поставленная цель достигается тем, что аналого-цифровой преобразователь в системе остаточных классов, содержащий п аналого-цифровых преобразователей, где п -число оснований кода системы остаточных

классов, первые входы которых объединены и являются входной аналоговой шиной, первые выходы п-1 из которых подключены к первым входам соответствующих п-1 сумматоров, п шифраторов, блок коррекции

и первый выходной регистр, дополнительно содержит n-ый сумматор, п-1 выходных регистров и элемент задержки, причем первый выход n-го аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом n-го сумматора, вторые входы сумматоров подключены к выходам соответствующих шифраторов, входы которых объединены и подключены к первому выходу блока коррекции, второй выход которого является вы-.

ходной шиной ядро числа, первые и вторые входы соединены с первыми и вторыми выходами п аналого-цифровых преобразователей, вторые входы которых являются шиной управления и объединены

со входом элемента задержки, выход которого соединен с управляющими аходами п выходных регистров, информационные входы которых соединены с выходами соответствующих сумматоров, а выходы являются

выходами остатков по соответствующим основаниям.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 - функциональная схема блока коррекции.

Аналого-цифровой преобразователь в системе остаточных классов содержит аналого-цифровые преобразователи 1.1-1.П, блок коррекции 2, сумматоры 3.1-З.п, шифраторы 4.1-4.П, выходные регистры 5.1-б.п,

элемент 6 задержка, входную аналоговую

шину 7, шину 8 управления, выходные шины 9 остатков, блок коррекции 2 содержит первые 10 и вторые 11 входы, первый 12 и второй 13 выход, две группы 14 и 15 по п шифраторов каждая, первый 16 и второй 17 сумматоры, шифратор 18 и третий сумматор 19, причем выход 13 блока является выходом Ядро числа устройства.

Аналого-цифровой преобразователь в системе остаточных классов работает следующим образом,

В коде СОК цифровой эквивалент преобразуемой аналоговой величины А должен

представляться остатками си , aiOn по

основаниям Pi, 2Рп, причем

A N А±#,

где А- шаг квантования по уровню;

в- погрешность преобразования, удовлетворяющая условию в 0,5 А.

Приняв А 2° 1, остаток а любого числа Н из диапазона представится как

Oj N-jWP| Pi ±1,

О)

где - целая часть.

Вычисление значений N/PI может быть произведено с довольно высокой точностью, в то же время получение вместо а величин OS ± 1 приводит в СОК к большим погрешностям.

Выберем п - коэффициенты

ядра диапазона, тогда ядро числа N в СОК может быть найдено по формуле

RN - N/Pi ri N/P2 г2 +.. г„. (2), а ядро диапазона Р по формуле

RD P/Piri + P/P2-r2+...+ P/Pn- rn (3).

Число N может быть найдено ядру и остаткам а

RN Р + § ъ P/Pi di

i 1

N RD

Перепишем это выражение в следующем виде:

NRo RwP + J г, P/P,d i (4).

i - 1

Очевидно, что левая и правая части выражения (4) по модулю RD должны быть тождественны нулю. Отличие от нуля правой части (4) (при правильном определении RN) свидетельствует о наличии искажений в остатках

0

5

0

5

0

5

0

5

0

сц , а ее величина характеризует адрес искажения.

Так как варианты возможных искажений заранее известны, для конкретной СОК можно составить таблицу погрешностей $ ± 1 , их адресов и корректирующих сигналов. Пусть задана СОК pi 7, р2 11, рз 13, Р 1001 и Ti -2, ri 5,, тогда Ro 15.

Преобразуем аналоговую величину А в ее цифровое представление в СОК. Величина А подается на входную аналоговую шину 7 и поступает на аналого-цифровые преобразователи 1.1-1.П, которые по сигналу на шине управления 8 преобразуют ее в остатки сц по соответствующим основаниям и величины N/PiJ, поступающие соответственно на пераые и вторые выходы преобразователей 1. Остатки подаются нз первые входы сумматоров 3.1-З.п и первые входы 10 блока коррекции 2, а величины на вторые входы блока 2.

Шифратор 14.1 преобразует остаток О( в величину ( а P/Pi ZijRo, а шифратор 16,1 величину N/Pij- в величину . Таким образом нз выходе второго сумматора 17 появится позиционный код ядра числа N, поступающий на выход 3 аналого-цифрового преобразоаь ГЕ.ЛЯ . оОК и us вход шифратора 18, поеобрлуощьтс код числа RN в сод ( Р)о, MepBL ii сумматор 15 образует сумму re;ii 4i:n, осгупающм с шифраторов i4..n первоГ rijyni,bi. Названные величины ло алгоритму (4) суммируются в третьем сумма,осе 19 л если получаемая величина не рарна нулю п; .модулю RO, зна- чит,О получены с ис ч-ниямя и требуется их коррекция. Если по..,е.я сумм равна нулю по модулю RD, то ошибок нет и остатки Oi проходят черя ьумуэ 3, j 3.1-З.п (сигналы с выходов иифратсфса .;--4.п равны нулю) / подаются ИР иь чормзционные входы выходных регк-трс1.- 5,1-5.л, на управляющий вход которых с выхода элемента задержки поступит сигнал, разрешающий запись остатков я соответствующие выходные регистр;. и далее на выходные шины 9 аналого-цйфрс зого преобразователя в СОК. Есл-/ про.изошло искажение, то аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом.

Пусть для выбранной СОК получили

55

N/Pj 7I,N/P2

и «т 2,,

45, 38

тогдс ядро 71х(-2) + 4Ьх5 + 38х(-2) 7, получаемое гр/s noMOL-in шифраторов 16 второй групг.ы и вторе 1 ;ч/м,маторв 17 блока 2, подается на выход 13 Ядро числа аналого-цифрового преобразователи и поступит на вход шифратора 18, на выходе которого полумаем(7x1001)15 2. Невыходе перэого сумматора 15 получаем соответственно 2х(-1) + 5s(-4) 8, с учетом знака

где

«1} 1 + +оз)й, yi -А| P/PI/RD

На выходе 12 третьего сумматора 19 получаем число десять. Оно соответствует 18-ой строке таблицы. По величине плюс десять с шмфратороо 4.1-4.3 выдаются соответст- аенно величины 1, 10 и 1, которые в сумматорах 3.1-3,3 складываются с остатками, выдаваемы 4и с аналого-цифровых преобразователей 1,1 -1.3. Сумматоры 3.1-3.3 работают по соответствующим модулям системы, в результате на их выходах получаем откорректированный код эквивалента аналоговой величины в СОК, т.е.

N-N1 -f(0i,6k,6b) (2,6,5) + 0, 10, 1) (3,5,6).

В зависимости от конкретной СОК и построения шифраторов 4.1-4.П первый 15 и третий 19 сумматоры не обязательно должны выполняться модульными (работать по модулю RD). Достаточно, чтобы при величине К х По на выходе 12 блока 2 коррекции сигнал с выходов шифраторов 4,1-4.п равнялся нулю, где к- целочисленная переменная, а при других значениях на выходе 12 бло.-ча 2 обеспечивалась верная коррекция ошибок преобразования.

Такое построение аналого-цифрового преобразователя позволяет получать цифровой эквивалент аналоговой величины с точностью до единицы, используя ядро-позиционную характеристику, которая более полно описывает все число в СОК, чем отдельный вычет. Кроме того, такое построение устройства обеспечивает коррекцию остатков одновременно с их получением, что также увеличивает быстродействие по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

п аналого-цифровых преобразователей, где п - число оснований кода системы остаточных классов, первые входы которых объединены и являются входной аналоговой

шиной, первые выходы п-1 из которых подключены к первым входам соответствующих п-1 сумматоров, п шифраторов, блок коррекции и первый выходной регистр, отличающийся тем, что, с целью повышения

достоверности преобразования, в него введены n-й сумматор, п-1 выходных регистров и элемент задержки, причем первый выход п-го аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом п-го сумматора, вторые входы п сумматоров подключены к выходам соответствующих шифраторов, входы которых объединены и подключены к первому выходу блока коррекции, второй выход которого является выходной шиной Ядро числа, первые и вторые входы соединены соответственно с первыми и вторыми выходами п аналого- цифровых преобразователей, вторые входы которых являются шиной улравления,и объединены с входом элемента задержки, выход которого соединен с управляющими входами п выходных регистров, информационные входы которых соединены с выходами соответствующих п сумматоров, а

выходы являются выходными шинами остатков по соответствующим основаниям.

второй групп, выходы п шифраторов первой группы соединены с соответствующими входами первого сумматора, а выходы п шифраторов второй группы соединены с соответствующими входами второго сумматора.