Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1980 года по МПК H03K13/02 

Изобретение относится к области вычислительной и измерительной техники и может быть использовано для преобразования аналоговых величин в цифровые. Известен аналого - цифровой преоб разователь, содержащий усилитель, многопороговый блок сравнения, преобразователь параллельного кода, цифро-аналоговый преобразователь, блок управления, входной блок и выходной блок 1. Такие аналого-цифровые преобразователи не позволяют получить точное значение результата преобразования при воздействии помех. Из известных устройств/ наиболее близким по технической сущности является аналого-цифровой преобразо.ватель, содержащий (К - 1) уоилителей, (К-1) цифро-аналоговых преобразователей, многопороговый блок сравнения, первый выход котороТ-о соединен с входом преобразователя парал лельного кода, выход i - того цифроаналогового преобразователя соединен со вторым входом i - того усилителя первый вход которого соединен с выхо дом ( i - 1) - го усилителя, первый вход первого усилителя подключен к входной клемме аналого-цифрового преобразователя и блок управле-л ния 2 , Недостатком такого аналого-цифрового преобразователя является значительное отличие конечного результата преобразования от истинного при воздействии импульсных помех в аналоговой части и сбоев в дискретной части. Цель изобретения - повышения информационной надежности. Это достигается тем, что аналогоцифровой преобразователь содержит (К-1) усилителей, (К-1) .цифроаналбговый преобразователей многопорогрвый блок сравнения, первый выход которого соединен со входом преобразователя кода, выход i-того цифроаналогового преобразователя соединен со вторым входом i - того усилителя, первый вход которого соединен с выходом ( i - 1 ) г го усилителя, первый вход первого усилителя подключен к входной клемме аналого-цифрового преобразователя, и блок управления, аналоговый коммутатор, первый и второй цифровые коммутаторы,преобразователь ,последовательного кода, счетчик и

ГВлок контроля, причем выходы (К-1) усилителей соединены со второго по К-й входами аналогового коммутатора, выход которого соединен со входом многопорогового блока сравнения, первый выход многопорогового блока сравнения соединен со входом преобразователя последовательного кода, выход которого соединен со входом второго цифрового коммутатора, второ выход многопорогового блока сравнени соединен с первым входом блока контроля, выход преобразователя параллелного кода соединен со вторым входом блока контроля и входом первого цифрового коммутатора, i - и выход которого соединен со входом i - того дифроаналогового преобразователя, выходы второго цифрового коммутатора соединены с входами счетчика, вызод которого соединен с третьим входом блока контроля и подключен к выходной клемме аналого-цифрового преобразователя, первый вход аналогового коммутатора соединен с первым входом первого усилителя, вторые выходы цифроаналоговых преобразователей соединены с четвертого по (К+2)- и входами блока контроля, выход которого соединен со входом блока управления, управляющие входы аналогового коммутатора, первого и цифровых коммутаторов, многопорогового блока сравнения, цифроаналоговых преобразователей и счетчика соединены .с соответствующими выходами блока управления.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого аналого-цифрового преобразователя.

Он содержит вход 1, на который подается измеряемая величина, усилители 2,3,4, которых соединены со входами аналогового коммутатора 5. Выход аналогового коммутатора 5 соединен со входом многопороговозго блока сравнения 6, который осуществляет преобразование аналоговой величины в параллельный унитарный код. Этот код преобразуется в минимальный р-код преобразователем параллельного кода 7, выход которого через первый цифровой коммутатор 8 соединен со входами цифро-аналоговых преобразователей 9,10,11.

Выход блока 6 также соединен со входом преобразователя последовательного кода 12, осуществляющего преобразование параллельного унитарного кода в послё Ьвательный унитарный код. Выход преобразователя 12 через второй цифровой коммутатор 13 соединен с входом счетчика 14. Выход счетчика 14 является выходом 15 аналогоцифрового преобразователя.

Алгоритм преобразования обеспечивается блоком управления 16, а контроль правильной работы блоком контроля 17.

Процесс преобразования входной аналоговой величины в п - разрядный минимальный р-код происходит за k циклов, в каждом из которых формируеся m разрядов кода. В i - м цикле участвуют (i-1) усилителей, (i-1) цифроаналоговых преобразователей, i-й канал аналогового коммутатора и (i-1)-и канал первого и второго цифровых коммутаторов и остальные узлы схемы.

Аналого-цифровой преобразователь при отсутствии импульсных помех в преобразуемом аналоговом сигнале, а ,также сбоев в цифровых узлах преобразователя работает следующим образом.

В первом цикле преобразуемая . аналоговая величина со входа 1 . поступает на первый вход аналогового коммутатора 5, который под действием управляющего сигнала, поступающего из блока управления 16, передает ее на вход многопорогового блока сравнения 6 . Многопорогов:ый блок сравнения б г/ зеобразует входную аналоговую величину в. параллельный унитарный код который преобразуется в параллельный минимальный р-код преобразователем 7 и в последовательный унитарный код преобразователем 12. .Последовательный унитарный код через второй цифровой коммутатор 13 поступает на первый вход счетчика.На втором цикле минимальный р-код с выхода преобразователя 7 поступает через первый цифровой коммутатор 8 под действием управляющего сигнала из блока управления на вход первого цифро-аналогового преобразователя 9. Аналоговая величина соответствующая этому Коду с первого выхода -Цифроаналогового преобразователя 9 подается на второй вход усилителя 2, на первый вход которого подана входная преобразуемая величина..- Разность этих величин д усиливается усилителем в 2 в М раз, где:

oip {;

если m нечетное

о.р4

М если m четное

и подается на второй вход коммутатора 5.

Под действием управляющего сигнала блока 16 величина М передается на вход блока 6. Параллельный унитарный код соответству1ощий этой величине

преобразуется в параллельный минималный р-код преобразователем /ив последовательный унитарный код преобразователем 12. Последовательный уни тарный код передается через цифровой коммутатор 13 на второй вход счетчика 14, тем самым к содержимому счетчика добавляется результат преобразования второго цикла. Йа третьем и четвертом циклах аналого-цифровой преобразователь работает аналогичным образом, причем в работу включаются

циф{зоаналогойый преобразователь 10 и усилитель 3 на третьем цикле, цифр аналоговый преобразователь 11 и усилитель 4 на четвертом цикле. При появлении импульсной помехи отрицательной полярности в аналоговы цепях на данном цикле, на последующих циклах будут появляться максимал ные кодовые комбинации. Признаком неправильной работы является наличие хотя бы двух таких подряд идущих кодовых комбинаций с выхода преобразователя 7 на вход блока контроля 17. При этом блок контроля 17 выраба тывает сигнал, под действием которог блок управления 16 формирует последо вательность сигналов, приводящую ана лого-цифровой преобразователь в исхо ное состояние/ а затем обеспечивающую повторное преобразование. В случае воздействия импульсной помехи положительной полярности на данном цикле, на последующих циклах в блок контроля 17 поступит сигнал со второго выхода многопорогового блока сравнения 6. При этом с выхода блока 17 поступает сигнал на вход блока 16, который в свою очередь вырабатывает сигналы,приводящие аналого-цифровой преобразователь в исходное состояние и обеспечивающие повторное преобразование. Признаком сбоев цифровых узлов является появление неминимальной фор мы представления кодов в этих узлах В этой форме представления, после каждой единицы в р-коде может следовать менее р нулей, что и фиксируется блоком контроля 17. Реакция блока управления 16 на сигнал из блока ко троля 17 та же, что и в предыдущих случаях. Введение новых блоков и связей позволяет повысить информационную надежность аналого-цифрового преобразователя. Формула изобретения Аналого-цифровой преобразователь содержащий (К-1) усилителей, . (К-1) цифроаналоговых преобразователей, многопороговый блок сравнения, первый выход которого соединен со входом преобразователя параллельного кода, выход i - го цифроаналогового преобразователя соединен со вторым входом i - го усилителя, первыя вход которого соединен с выходом (1-1) - го усилителя, первый вход первого усилителя подключен к входной клемме аналого-цифрового преобразователя, и блок управления, отличающийс я тем, что, с целью повышения информационной надежности, в HQFO введены аналоговый коммутатор, первый и второй цифровые коммутаторы, преобразователь последовательного кода, счетчик и блок контроля, причем выходы JK.-1) усилителей соединены со второ|го по К-й входа и аналогового коммутатора, выход которого соединен со входом многопорогового блока сравнения, первый выход многопорогового блока сравнения соединен со входом преобразователя последовательного кода, выход которого соединен со входом второго цифрового коммутатора, второй выход многопорогового блока сравнения соединен с первым входом блока контроля, выход преобразователя параллельного кода соединен со вторым входом блока контроля и входом первого цифрового коммутатора, i - и вы,ход которого соединен со входом i - го .цифроаналогового преобразователя, выходы второго цифрового коммутатора соединены с входами счетчика, выход которого соединен с третьим входом блока контроля и подключен к выходной .клемме аналогоцифрового преобразователя, первый вход аналогового коммутатора соединен с первым входом первого усилителя, вторые выходы цифроаналоговых преобразователей соединены с четвертого по (К+2) - и входами блока контроля, выход которого соединен со входом блока управления, управляквдие входы аналогового коммутатора, первого и второго цифровых коммутаторов, многопорогового блока сравнения, цифро-аналоговых преобразователей и счетчика соединены с соответствующими выходами блока управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Великобритания, заявка 1318775, кл. G 4 Н, 01.08.73 2.Гитис Э. И. Преобразователи информации для ЭЦВЦ, М., Энергия, 1975, с. 319 (прототип).