Многопредельный аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1980 года по МПК H03K13/17 

I

Изобретение .относится к импульсной электроизмерительной технике, а именно к устройствам аналого-цифрового преобразования быстро изменяющихся сигналов, и может быть использовано 5 в автоматических устройствах контроля.

Известно многопредельное устройство для аналого-цифрового преобразования, содержащее многоканальный 10 дискриминатор напряжения, дешифратор, АЦП, в котором осуществляется параллельный выбор предела измерения за счет использования многоканального дискриминатора напряжения на 5 компараторах, имеющих различные пороги срабатывания, и дешифратора, управляющего коэффициентом передачи входного устройства. На входе дискриминатора включен логарифматор, кото- 20 рый обеспечивает сжатие динамического диапазона измеряеКюго сигнала Щ.

Недостатком устройства является большая погрешность выбора предела измерения и относительно низкое 25 быстродействие.

Известно также многопредельное устройство для аналого-цифрового преобразования, содержащее последовательно соединенные усилитель, ана- 30

лого-цифровой преобразователь и блок управления 2. Недостатком устройства является низкое быстродействие.

Целью изобретения является повышение быстродействия преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее кансШ с последовательно включенными усилителем и ангшого-цифровым пре- образователем и блок управления, дополнительно введены И- 1 каналов, (где п - количество диапазонов измерения), каждый из которых содержит последовательно включенные усилитель .и аналого-цифровой преобразователь, первые элементы И, количество которых равно количеству разрядных выходов ангшого-цифрового преобразователя, многбвходовый элемент И, входы которого соединены с входами первых з лементов И и разрядными, выходгихи аналого-цифрового преобразователя, элемент НЕ, вход которого соединен с выходом многовходового элемента И, второй элемент И, один вход которого соединен с выходом элемента НЕ, выход - со вторыми ( входс1ми первых элементов И и первым выходом устройства, а второй-вход с выходом многовходового элемента И предьщущего канала, и третий элемеыт И, один вход которого соединен с третьими входами второго элемента И всех каналов с выходом блока управления, а второй - с выходом многовходового элемента И последнего ка«ала, причем выходы первых элементов И, соответствующие одному и тому же разряду всех АЦП, соединены со вторым . выходом устройства, выход третьего элемента И соединен с дополнительным выходом устройства/ а входы всех усили,елейподключены к входу устройства.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена функционалная электрическая схема предлагаемого преобразователя.

из каналов устройства содержит последовательно включенные усилитель 1 и АЦП 2. Разрядные выходы последнего соединены с первыми элементами И 3, количество которых равно количеству разрядных выходов АЦП, и миоговходовым элементом И 4. Каждый кансш содержит также элемент НЕ 5, вход которого соединен с выходом многовходового элемента И 4 и второй элемент И б, один вход котрого соединен с выходом элемента НЕ 5, вкход - с объединенными вторыми в;1{одами первых элементов ИЗ, (1 первым выходом 7 преобразователя, другой вход - с выходом многовходовго элемента И.4 предыдущего канала, а третьи входы соединены с одним из входов элемента И 8 и выходом блока 9 управления, формирующим сигнал считывания, другой вход которого содинен с выходом многовходового элемента И 4 последнего канала, выходы первых элементов И 3, соответствующие одному и тому же разряду всех АЦП, объединены и соединены с вторым выходом 10 преобразователя, выход дополнительного элемента И 8 соединен с дополнительным его выходом 11, а выходы всех усилителей 1 подключены к входу 12 преобразователя .

Входное напряжение, которое лежит в диапазоне 0 ( 10)-В, поступает с входа 12 на усилители 1 и далее на ангшого-цифровые преобразователи 2, разрешающая способность которых составляет 2slO, где Р количество двоичных разрядов АЦП. Каждый из усилителей 1 работает в одном из h поддиапазонов, число

которых равно: (vin-e)l-(r--i) ,

акаждый из поддиапазонов охватывае 10 изменений входного напряжения. Коэффициенты усиления Kf, усилителей 1 выбираются такими, чтобы входное напряжение UR в каждом из поддиапазонов, умноженное на Кц, равнялось входному напряжению АЦП.

Устройство работает следующим образом.

Входное напряжение 1 поступает с входа 12 на усилители 1 и далее на аналого-цифровые преобразователи 2, которые осуществляют одновременное преобразование входного сигнала в цифровую форму.. Многовходовые элементы И 4 анализируют АЦП на переполн ние и своими выходными сигналами, поступающими на входы элементов И 6 следующего канала, разрешают про- , хождение сигнала считьавания с выхода блока управления 9 на съем информации с АЦП в этом кансше, а инвертированны с помощью элементов НЕ 5 выходы элементов И 4 запрещают прохождение сигнала считывания на съем информации с АЦП в предыдущем канале. В конце цикла преобразования по сигналу считывания в зависимости от того, в каком из поддиапазонов находится Ug ,только на выходе 7 одного, из элементов И б будет присутствовать сигнал, поступающий на первые элементы И 3. При этом все цифры результата в параллельном коде поступают из одного из АЦП на выход 10 устройства. Одновременно сигнал на выходе 7 указывает номер поддиапазона, в котором находится измеряемое напряжение. Наличие сигнала переполнения на выходе 11 элемента И 8 служит признаком того, что входной сигнал Ue .

Таким образом, независимо от того, в каком из поддиапазонов находится измеряемое напряжение, за один цикл работы АЦП обеспечивается преобразование входного сигнала в цифровую форму и автоматический выбор предела измерения.

Формула изобретения

Многопредельный аналого-цифровой преобразователь, содержащий канал с последовательно включенными усилителем и аналого-цифровым преобразователем, и блок управления, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия преобразоэателя, в него дополнительно введены у - 1 каналов, где п- количесво пределов измерения, каждый из которых содержит последовательно включенные усилитель и аналого-цифровой преобразователь, разрядные выходы которого подключены к первым входам первых элементов И и входам многовходового элемента И, элемент НЕ, вход которого соединен с выходо многовходового элемента И, второй элемент И, один вход которого соединен с выходом элемента НЕ, второй вход - с выходом многовходового элемента И предыдущего канала, а .выход подключен ко вторым входам

первых элементов И и первому выходу устройства, и третий элемент И, один вход которого соединен с третьими входами вторых элементов и всех каналов и выходом блока управления, а второй вход - с выходом многовходового элемента И последнего канала, причем выходы первых элементов и, соответствующие одному и тому же разряду всех аналого-цифровых преобразователей, соединены со вторым выходом преобразователя, выход третьего элемента И соединен с дополнительным выходом его, а выходы всех усилителей подключены к входу преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Прянишников В.А., Чекова Л.Ф. и Губанов Н.Н. Быстродействующее устройство автоматического выбора предела измерения. - Приборы и системы управления, 1978, 8.

2.Вольтметр универсальный циф- ровой В7-18.Техническое описание

и инструкция по эксплуатации, 1972 {прототип).