Аналого-цифровой интегратор Советский патент 1977 года по МПК G06J1/00 G06G7/18 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено при построении средств аналого-цифрового моделирования.

Известны аналого-цифровые интеграторы.

В одном из известных аналого-цифровых интеграторов входная аналоговая величина преобразуется в код, а интегрирование ведется с помощью цифрового интегратора 1.

Недостатком этого интегратора является низкая точность интегрирования, обусловленная тем, что интегрируется не сама входная величина, а ее цифровой постоянный на интервале интегрирования эквивалент.

Известен также наиболее близкий по техническому решению к изобретению аналогоцифровой интегратор, содержащий интегрирующий усилитель, первый вход которого подключен к источнику входного сигнала, а выход соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 2. Достижение на интегрирующем усилителе порогового значения положительного или отрицательного знака фиксируется реверсивным счетчиком, содержимое разрядов которого преобразуется в эквивалентные значения токов, а последние суммируются с помощью операционного суммирующего усилителя с током, эквивалентным выходному напряжению операционного интегрирующего усилителя. Недостаток прототипа состоит в том, что в процессе интегрирование: производится переключение наиболее ответственных вычислительных элементов, что снижает точность вычислений.

Цель изобретения - повышение точности интегрирования.

Это достигается тем, что в интегратор введены цифро-аналоговый преобразователь и

блок суммирования кодов приращения интеграла, выход которого является выходом интегратора, а вход подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, соединенному через цифро-аналоговый преобразователь с

вторым входом интегрирующего усилителя.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого аналого-цифрового интегратора. Она содержит интегрирующий усилитель 1, обеспечивающий интегрирование входного сигнала и сигнала обратной связи, аналого-цифровой преобразователь 2, подключенный к выходу усилителя 1 и служащий для образования кода приращения интеграла на интервале тага иитегрирования 7 „, , цифро-аналоговый преобразователь 3, подсоединенный к выход ; преобразователя 2, иредназна-ченный для формирования сигнала обратной связи для усилителя 1, бло,к 4 сум1мирования кодов приращения интеграла на интервале Гщ, подключенный к вы:ХоДу преобразователя 2, а вЫходрм - к выходу устройства. Рассмотрим процесс интегрирования из иоходного состояния с момента , если на вход интегратора подано напряжение /вх()В конце -первого интервала интегрирования напряжение на вьгходе интегрирующего усилителя 1 при условии, что f/нач. усл. 0, равно .1 -тт «(.ict- о в этот 1мо:мент преобразователь 2 производит аналого-цифровое преобразование, жод, L/i , преобра зователем 3 давивалентныи преобразуется в напряжение и, , которое подается на второй вход усилителя 1, и он же засылается в блок 4, где суммируется с ранее накопленным значением (на первом шаге - с нулем). В конце второго интервала интегрирования напряжение на выходе усилителя 1 равно I г - u,,(t),уи, -Г,, а процесс преобразований в преобра-зовате гI.. ле 3 и суммирования в блоке 4 повторяется. В конце п-го интервала на выходе усилителя I напряжение равно («-|)„у U,,{t)dt У«-1„у- ш а в блоке 4 фиксируется код, равный ау(м.ме кодов, эквивалентных напряжениям на выходе усилителя I в моменты концов всех npoiiденных интервалов интегрирования , .-пТш -(олТщRocC J Так как в интеграторе задается Кд,.- ,то эта cyiMiMa в точности равна интегралу от входного сигнала за время интегрирования I .- j -(Таким образом, код, полученный на выходе интегратора в моменты ti гТш , где г - 1, 2, 3,..., п, является кодом интеграла, от входного напряжения за время интегрирования от О до // . iKaiK видно из изложенного, расширение ди намического диапазона в пре|Длагаемам инто раторё осуществляется за счет отрицательой обратной связи, благодаря которой на :чередно,м участке интегрирования полностью омпенсируется напряжение преды,Д|}щего частка. Динамический диапазон усилителя а интервале интегрирования 7ш , равен, как обычно, к вых. макс. Для всего устройства этот диапазон расш 5ряется в п раз, пде fnem - полное время интегрирования. Следовательно, Та.к как при аналого-цифровом моделировании интервал интегрирования (обменч) мал, то расщирение динамического диапазона весьма значительно (например в 2000 раз при /реш 200 с и Г ш 0,05 с). Повышение точности интегрирования обусловлено тем, что в предлагаемом интеграторе непрерывно интегрируется непосредственно сам входной сигнал, а не его постоянный на шаге эквивалент. Этому та-кже способствует то, что в про цессе интегрирования в схеме интегрирующего усилителя не производится никаких neptv «лючений, хотя весь диапазон его выходных напряжений используется для представления и огггпсгм ОиМтт тлгчтт/л т-1Оа:отгпг гт ттгт ттпо TTdutir-r приращения интеграла на малом интервала, а не на всем времени интегрирования. Практическое изготовление предложенного интегратора не вызывает трудностей. Схема интегратора строится из стандартных выпускаемых отечественной промышленностью элзментов (преобразователи, интегрирующие усилители и т. п.). Ф о р М у л а изобретения Аналого-цифровой интегратор, содержащий интегрирующий усилитель, первый вход которого подключен ж источнику входного сигнала, а выход соединен с входом аналогоцифрового преобразователя, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности интегрирования, в него введены цифро-аналоговый преобразователь и блок суммирования кодов приращения интеграла, выход которого является ВЫХОДО.М интегратора, а вход подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, соединенно му через цифро-аналоговый преобразователь с вторы1м входом интегрирующего усилителя, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР JVe 397922 кл. G 06G 7/18, 1974. 2. Авторское свидетельство СССР № 301713 юл. G 06G 7/18, 1969.

с.-.

I