Аналого-цифровой интегрирующий преобразователь Советский патент 1980 года по МПК H03K13/20 

1

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике, а именно к преобразователям аналоговой величины в цифровую, и может быть использовано при разработке и изгр- . 5 товлении цифровых измерительных приборов и устройств .связи датчиков аналоговых сигналов с ЭВМ.

Известны интегрирующие аналогоцифровые преобразователи с предвари- tO тельным преобразованием аналогового сигнала в (пропорциональную) частоту следования импульсов с последующим измерением частоты, служащие для преобразования среднего за время измере-15 ния значения аналогового сигнала в цифровую форму 1 .

Известен аналого-цифровой интегрирующий преобразователь, содержащий преобразователь аналоговой вели- 20 чины в частоту следования импульсов, выходы которого подключены к установочным входам триггера знака входного сигнала и элемента ИЛИ, выходом соединенного со счетным входом ре- 25 версивного счетчика, триггер знака интеграла и генератор тактовых импульсов 2 .

С помощью указанных преобразователей нельзя произвести дискрети- v

зацию интеграла непрерывного входного аналогового сигнала большой длительности на интегралы за более короткие отрезки времени. Это объясняется тем, что цикл измерения состоит соответственно из времени измерения и времени индикации. При этом за время ин-г дикации интегрирование входного сигнала не производится и, следователь- но, информация о сигнале теряется, что недопустимо при обработке информации с датчиков, где необходимо получить значение интеграла измеряемой величины в больших интервалах времени.

Целью изобретения является исключение потерь информации при получении интеграла аналоговых сигналов большой длительности.

Для достижения поставленной цели . в аналого-цифровой интегрирующий преобразователь, содержащий преобразователь аналоговой величины в частоту следования импульсов/ выходы которого подключены к установочным входам триггера знака входного сигнала и элемента ИЛИ, выходом соединенного со счетным входом реверсивного счетчика, триггер знака интеграла и генератор тактовых импульсов., введены дополнительные элементы ИЛИ, элементы И, блок элементов И, вспо могательный триггер, триггер управле ния счетчиком, регистр памяти, формирователи импульсов. Причем выход Основного элемента ИЛИ соединен со Iсчетным входом вспомогательного триг гера, информационный вход которого подключен к шине логического О , а установочный -; к выходу перврго дополнительного элемента ИЛИ и устанЬвочно входу триггера управления счетчиком, счетный вход последнего соединен с выходом первого элемента И, неинвертирующий выход - с входом сложения реверсивного счетчика и первыми входами второго и третьего элементов И, инвертирующий выход с входом вычитания реверсивного счет чика и одним из входов блока элемен.тов И, другие входы которого подключены к выходам реверсивного.счетчика и йнфор 1ационным входам регистра памяти, дополнительный информационный вход регистра памяти соединен с выходом триггера знака интеграла, а вход записи - с первым выходом первого формирователя импульсов, вход последнего подключен к выходу генератора тактовых импульсов/ а второй выход - к установочному входу реверсивного, счетчика и первому входу первого дополнительного элемента ИЛИ ёторой вход которого соединен с выходом блока элементов И и первым . входом второго дополнительного эле- мента ИЛИ,, вторым входом подключенного к выходу второго элемента И, а .выходом - к первому установочному вхбду триггера знака интеграл а, второй установочный вход которого соеди нен с выходом третьего элемента И, в рые входад второгЬ и третьего элементов и соединены соответственно с вы х6дами положительной и отрицательной .полярности преобразователя аналогово величины в частоту следования импуль CUBJвход формирователя импульсов подключен к выходу триггера знака входного сигнала, выход - к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом вспомогательного триггера. На чертеже показана схема предСлагаемого аналого-цифрового преобра ЗОВЁТ ел я. , , , . . .:v- : -;, - е - -- . . , Аналого-цифровой преобразователь - сЬдержи:т преобразователь 1 аналоговой величины в частоту следования импульсов, выходы которого подключе ны к входам триггера 2 энйКй входао го jcHfHajta и элемента ИЛИ 3, элёмен тыИЛИ 4 и 5, первый вход первого и которых соединен с одним из выходов формирователя 6 импульсов, элементы И 7, 8, 9, вспомогательный тризггер счетным входом подсоединенный к юх элемента ИЛИ 3, информационнЕам входом - к шине логического нули, уста новочным входом - к выходу элемента ИЛИ 4, а инвертирующим выходом - к одному из входов элемента И 7, Кроме того, преобразователь содержит триггер знака интеграла 11, установочны ш входами соедин1енный с выходами элемента ИЛИ 5 и элемента И 9, триггер 12 управления реверсивным счетчиком 13 счетным входом подключенный к выходу элемента И 7, а установочным - к выходу элемента ИЛИ 4, причем реверсивный счетчик счетным входом соединен с выходом элемента ИЛИ 3, а управляющими входами - с выходами триггера 12, блок 14 элементов И, йходами соединенный с выходами реверсивного счетчика и Tpai гера 12 а выходом - с вторым входом элемента ИЛИ 4 и первым входом элемента ИЛИ 5, второй вход которого подключен к выходу элетнта И 8. Прёобразрватель включает также регистр памяти 15, информационными йходами соединенный с выходами реверсивн.ого счетчика 13 и триггера знака интеграла 11, генератор 16 тактовых имйульсОв, выход которого подключен к входу формирователя 6 импульсов, одним выходом соединенного с установочным входом реверсивного счетчика, а другим - с входом записи регистра памяти 15, формирователь 17 импульсов. Вход которого подключен к выходу, триггера 2, а выход - к другому вхо- ду элемента И 7.. Преобразователь работает следующим образом. . Входной аналоговый сигнал поступает на вход преобразователя 1 и гфёобразуётся последним в частоту следования импульсов, пропорциональную величине аналогового сигнала, Э зависимЬстй от полярности входного сигнала импульсы выра)батываютсй на соответствующем выходе преобразователя напряжения в yactoTy-, с выхода преобразователя напряжения в частотучерез элемент ИЛИ 3 поступают на вход реверсивного счетчика / 13 и вспомогательного триггер а 1р. Цикл преобразования н.ачинается с установки реверсивного счетчика, триггера 12 управления счетчиком и вспомогательного триггера импульсом сброса, вырабатываемым формирователем 6 импульсов. При этом рев.ерсивный счетчик устанавливается в ноль, триггер управления счетчиком - в положение, разрешайщее сложение в реверсивном счётчике, а вспомогательный триггер в состояние логического О..на инве)Тйрующем выходе. По окончании импульса сброса начинается сложение импульсов в реверсивном счетчике. Одновременно импульсм с преобрд зователя 1 через элементы И 8 и 9 , устанавливают триггер знака янтег- рала 11 .в соответствие с полярностью

входного сигнала. Если за время преобразования происходит смена знака входного сигнала, состояние триггера знака сигнала меняется на противопо|лржное. Ф(:)рмирователь 17 импульсов на каждую смену состояния триггера знака сигнала вырабатывает импульс, который поступает на счетный вход триггера 12 управления счетчиком и перебрасывает последний. При первой смене знака сигнала триггер управления счетчиком переключается в состояние, переводящее реверсивный счетчик 13 на вычитание, и импульсы с преобразователя 1, поступающие на реверсивный счетчик, начинают уменьшать содержимое последнего. Hai время когда реверсивный счетчик находится в положении вычитания импульсов, Сйг налом с триггера управления счетчйком, поступающим на входы элементов И 8 и 9, запрещается прохождение импульсов с преобразователя 1 на триггер знака интеграла 11 и последний сохраняет знак до следующего вкЛючёния режима сложения реверсивного счетчика..

- / .

Одновременно сигнал с триггера 12 управления счетчиком поступает на блок 14 элементов И и разрешает анализ состояния реверсивного счетчика 13. Если в режиме вычитания содержимое реверсивного счетчика станобйтся равным нулю, на выходе блока элементов И появляется сигнал, который через элемент ИЛИ 4 устанавливает триггер управления счетчиком 1 режим сложения в реверсивном счетчике. Одновременно этим же сигналом вспомогательный 10 устанавливается в состояние логического О. на инвертирующем выходе.

Вспомогательный триггер слуйсит дл запрещения прохождения импульса с формирователя 17 импульсов на триггер 12 управления счетчиком после установки-его в режим сложения до поступления первого импульса с преобразователя 1 в реверсивный счетчик 13. После прохождения импульса

с преобразователя 1 в реверсивный счетчик во вспомогательном триггере 10 записывается логический О, соответственно разрешается прохождение импульсов с формирователя Iv. импульсов на триггер 12 управления счетчиком. Таким образом, с помощью вспомогательного триггера исключается переключение реверсивного счетчика в режим вычитания в ситуации, когда вслед за импульсами с формиро- вателя 17 импульсов и блока элементов И, устанавливающими триггер управления счетчиком Врежим сложения, может появиться сигнал смены знака сигнала с триггера 2 знака входного сигнала, а импульсы в реверсивный

lassisi - i счетчик 13 еще не поступали и его содержание равно нулю.

Цикл преобразования заканчивается записью содёрлсймого рёвёрсивногЬ счетчика и триггера знака интеграла в рёгистрё памйТй 15 с помощью импульса переноса, вырабатываемого формирователем б импульсов.

.Время преобразования определяется периодом следования йШульсов, вырабатываемых генератором 16 так0товых импульсов.

На каходый импульс с генератора тактовых импульсов формирователь 6 импульсов вырабатывает импульс переноса и импульс сброса.

5

Формула изобретения

Аналого-цифровой интегрирующий

20 преобразователь, содержащий преобразователь аНалОговой величины в ; частоту следования импульсов, выходы которого подключены к установочным входам триггера знака входного

25 сигнала, и элемент, ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом ре. версивного счетчика, триггер знака ййтеграла игейёратор тактовых импульсов, от л и Ча ю щ и и с я тем,

30 , с целью исключения потерь информации при получений интеграла аналоговых

: сигналов большой длительности, И него

введены дополнительные элементы ИЛИ, элёмёйтй И, блок элементов И, вспОг могатеЛьный триггер, -триггер управления счетчиком, регистр памяти, формирователи импульсов, причем выход основного элемента ИЛИ соединен со

счетным входом вспомогательного триггера, информационный вход которого

0 подключен к шине логического. О-,

а Установочный - к выходу первого Дополнительного элемента ИЛИ и уста новочйОму входу триггера управления счетчиком, счетный вход последнего

5 соединен с выходом первого элемента И, неинвертирующий выход - с входом сложения реверсивного бчётчика и первыми входами второго и третьего

элементов И, инвертирующий выход -

Q с входом вычитания реверсивного счетчика и одним из входов блока элемен- . тов И, другие входы которого подключены к выходам ревёрсибного счетчика и информационным входам регистра паJ. мятй, дополнительный информационный вход которого соединен с выходом триггера знака интеграла, а вход записи с первым выходом первого формирователя .импульсов, вход последнего подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а второй выход - к установочному входу реверсивного счетчика и первому входу первого дополнительного элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом блока элеI ментов И и первым входом второго до-.

полнительного элемента ИЛИ, второй (вход которого подключен к выходу второго элемента И,- а выход -, к первому установочному входу триггера знака интеграла, второй установочный вход последнего соединен с выходом третьего элемента И, вторые входы второго и третьего элементов И соединены соответственно с выходами положительной и отрицательной полярности преобразователя аналоговой величины в частоту следования импульсов, вход второго формирователя импульсов подключен к выходу триггера знака входного сигнала, выход - к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен, с выходом вспомогательного триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 9 3778794, кл. 340-347, 11.12.73.

2.Прянишников И.А. Интегрирующие цифровые вольтметры постоянного тока Энергия, 1976, с. 170, рис. 4-24 (прототип).