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

1

Изобретение относится к вычислительной и цифровой измерительной технике и и может быть использовано для преобразования аналоговых величин в цифровой код. ... 5

известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий схему сравнения преобразователь код-напряжение, регистр, распределитель импульсов, генератор импульсов, элемент И, предназ- 10 наченный для поразрядного кодирования входного напряжения 1. ,

Однако такой преобразователь имеет 1етрологический контроль и низкую надежность.15

Известен также аналого-цифровой преобразователь, содержащий блок сравнения, блок управления,цифроаналоговый преобразователь, блок выреления разности, пороговый элемент 20 ц регистр, причем первый вход блока сравнения подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя, второй вход блока сравнения соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, 25 выход блока сравнения соединен с первым входом блока управления, второй вход которого соединен с выходом порогового элемента,первый выход блока управления соедине н с управляющим 30

входом порогового элемента, информационный вход которого соединен с выходом блока выделения разности, вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, второй выход блока управления соединен со входом регистра 2,

Недостатком такого аналого-цифрового преобразователя является низкая надежность метрологического контроля, так как отсутствует;сигнал контроля предела правильного кодирования входной аналоговой величины при расстройке или неисправности определенного количества разрядов.

Цель изобретения - повышение эффективности мтерологического контроля.

Поставленная цель достигается тем, что аналого-цифровой преобразователь содержащий элемент сравнения, первый вход которого подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя, второй вход элемента сравнения сое динен с выходом цифроаналогового преобразователя, выход элемента сравнения соединен с nepBbSvi входом блока управления, второй вход которого соединен с выходом порогового элемента, iпервый выход блока управления соединен с управляющим входом порогового элемента, информационный вход которого соединен с выходом блока вьщеления разности, вход блока выделения разности соединен с выходом цифроаналого вого преобразователя, второй выход блока управления соединен со входом регистра, дополнительно содержит блок свертки и ра звертки кода и блок логических элементов, причем третий выход блока управления соединен с пер вым информационным входом блока сверт ки и развертки кода, выход регистра соединен со вторым информационным входом блока свертки и развертки кода, первым информационным входбм блока логических элементов и третьим входом блока управления, четвертый выход блока управления соединен с управляющим входом блока свертки и развертки кода, выход которого соединен со входом цифроаналогового преобразо вателя, вторым информационным входом блока логических элементов и выходом аналого-цифрового преобразователя, пятый выход блока, управления соединен с управляющим входбм блока логических элементов, быход которого подключен к контрольному выходу аналого-цифрового преобразователя. На чертеже представлена функционал ная схема аналого-цифрового преобразователя. Преобразователь содержит вход 1, на который подается измеряемая величина, элемент 2 сравнения, второй вхо которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя 3, блок 4 выделения разности, осуществляющий вы деление и линейное преобразование величины расстройки разрядов цифроаналогового преобразователя 3, вход блока 4 выделения разности соединен с выходом цифроаналогового преобразователя 3, а выход - с информационным входом порогового элемента 5, фиксирующего расстройку или неисправность разрядов цифроаналогового преобразователя 3, Блок 6 управления, обеспечивает алгоритмы преобразования метро логического контроля и заданный режим работы,первый его выход соединен с уп рав ляюидим Входом порогового элемента 5, третий выход блока управления соединен с первым информационным входом блока 7 свертки и развертки кода, осуществляющего свертку и развертку золотого-кода, второй выход блока 6 у.правления соединен со входом ре, гисагра 8, выхо,; которого соединен со вторым информационным входом.блока 7 свертки и развертки кода,первым инфор мационным входом блока 9 логических элементов и третьим входом блока б уп равления, четвертый выход .блока 6 управления .соединен с управляющим входом.-блока 7 свертки и развертки кода, выход которого соединен со вхо дом цифроаналогового преобразователя 3, вторым информационным входом блока 9 логических элементов и является вь1ходом 10 аналого-цифрового преобразователя. Пятый выход блока 6 управления соединен с упрайляющим входом блока 9 логических элементов, выход которого является контрольным выходом 11 аналого-цифрового преобразователя. Работа аналого-цифрового преобразователя происходит в режиме метрологического контроля и в режиме непосредственного преобразования входной аналоговой величины в цифровой код. В режиме непосредственного преобразования входной аналоговой величины в цифровой код в работе участвуют элемент 2 сравнения, цифрсаналоговый преобразователь 3, блок 6 управления, блок 7 свертки и развертки кода и регистр 8. В режиме метрологического контроля в работе участвуют все узлы устройства. Метрологический контроль аналогоцифрового преобразователя осуществляется на основании определенных соотношений между весе.ш разрядов цифроаналогового преобразователя выполнен-,; ного в кодах с иррациональным осно- i ванием (коды Фибоначчи и коды золо-. три пропорции). В золотом р-коде любое действительное число 1)может быть представлено S « е OSS %cip, (1) f . где d- - двоичная цифра в -м разряде. ( - вес разряда; R:- 0,1,2... otp - является действительным по ложительным корнем уравнения. Г х+« Представление (1) называется минимальной .формой представления в золотом р-коде, если после каждой единицы следует не менее р нулей и является единственным для числаD. Существует также множество неминимальных представлений числа D, в которых не выполняется выщеуказанное условие. Связи между весами разрядов золото- , Р-кода определяется ре суррентным соотнощением На основании этого сротнсяиения над разрядами кода выполняются операции, называемые сверткой и разверткой. Свертка заключается -в замене единицы в (-1)-м и (-р-1)-м разрядах и нуля в -С-м разряде их отрицаниями. Основная особенность этих операций состоит в том, что они не изменяют величины изображаемого кедом числа, а изменятрт лишь.форму представления кода. Невыполнение соотношения (2) является признаком, позволяющем контролировать, расстройку или неисправность-: разрядов

цифроаналогового преобразователя 3.

В режиме метрологического KOHTpioв первом такте блок б управлениявырабатывает ijepByro серию команд, записывая единицу в первый .(старший) разряд блока 7 свертки и развертки кода обеспечивая тем самым включение первого (старшего) разряда цифроаналогового преобразователя 3. Вторая серия команд обеспечивает выполнение операции развертки первого разряда цифроаналогового преобразователя 3. Блок 4 выделения разности осуществляет линейное преобразование разности первого и суммы второго и ( разряда цифроаналогового преобразователя 3. В случае превышения этой разности допустимого предела происходит срабатывание порогового элемента 5 и запись единицы в первый разряд регистра 8. В конце первого такта происходит сброс в нулевое состояние блоКа 7 свертки и развертки кода. На втором такте блока б управления первой серией команд записывает единицу во второй разряд блока 7 свертки и развертки кода, обеспечивая тем самым включение второго разряда цифроаналогового преобразователя 3 Вторая серия команд обеспечивает выполнение операции развертки второго разряда Щ1фроаналогового преобразователя 3. Так же как и в первом такте блока 4 выделения разности и пороговый элемент 5. вырабатывают соответствующий сигнал, подаваемый в блок 6 управления.В оставшихся (И-2) тактах схема работает аналогичным образом, обеспечивая последовательное включение и развертку оставшихся Ch -2) разрядов цифроаналогозого преобразователя, а также проверку выполнения соотношенияС2).

Если на -м такте пороговый элемент 5 срабатывает первый раз, то в и-й разряд регистра 8 записывается единица, а в остальных разрядах остаются нули Если пороговый элемент 5 срабатывает и на +1 -м такте, то в ( +l)-и разряд регистра 8 записывается единица, а в разряд записывается ноль. Запись единиц, в последующие рез.ряды и нулей в предыдущие разряды происходит до тех пор, пока не перестанет срабатывать пороговый элемент 5. . Прекращение срабатывания порогового элемента свидетельствует о выполнении соотношения 2 , Таким образом, в регистре оказываются записаны номера расстроенных разрядов. Метрологический контроль заканчивается проверкой возможности правильного преобразования входной величины в цифровой -код. Аналого-цифровой преобразователь осуществляет правильное преобразование входной аналоговой величины в цифровой код, -если после каждой группы из Yn(l tnf-p} подряд расположенных

(неисправных или расстроенных разрядов

следует не менее Рп + 1 младших настроенных разрядов или, если имеется не более одной группы из (т|(гуль р) расстроенных или неисправных разрядов.

Контроль происходит следующим образом.

По сигналу блока 6 управления в блок 7 свертки и развертки кода заносится максимальное число, которое можно представить в минимальной фор0 и производится полная развертка кода. Затем производится .операция/ свертки кода, причем свертка кода в разряды, номера которых зафиксированы в регистре 8, запрещается. Бели хотя бы в одном разряде блока 7 сверт5ки и развертки кода,номер которого зафиксирован в регистре 8,по окончании выполнения операции свертки записывается единица,блок 9 логических элементов вырабатывает контрольный сигнал,

0 указывающий на невозможность правильного преобразования входной аналоговой величины в цифровой эквивалент

В режиме непосредственного преобразования входной аналоговой вели5чины в цифровой код аналого-цифровой преобразователь работает по методу поразрядного кодирования, причем в процессе уравновешивания входной аналоговой величины разряды, номера которых зафисированы в регистре 8, не

0 включаются.

Формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь

5 содержащий элемент сравнения, первый вход которого подключен ко входу аналого-цифровой преобразователь,второй вход элемента сравнения соединен с выходом цифроаналогового преобразова0теля, выход элемента сравнения соединен с первымвходом блока управления второй вход которого соединен с выходом порогового элемента.первый выход блока управления соединен с управляю|щим входом порогового элемента,инфор5мацио.нный вход которого соединен с выходом блока выделения разности,вход блока вЕДЦеления разности соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, второй выход блока управле0ния соединен со входом регистра, о тличающийся тем, что, с целью повышения эффективности метрологического контроля, он дополнительно содержит блок свертки и развертки

5 кода, и блок логических элементов, причем третий выход блока управления соединен с первым информационнЕзГМ входом блока свертки и развертки кода, выход регистра соединен со вторым

0 информационным входом блока свертки и развертки кода, первым информационным входом блока логических элементов и третьим входом блока управления, четвертый выход блока управления соединен с управляющим входом блока

5

свертки и развертки кода, выход когорого соединен со входом цифроаналогового преобразователя, вторым информационным входом блока логических элементов и выходом аналого-цифровогс преобразователя, .пятый выход блока Апрвления .соединен с управляющим входом блока логических.элементов, выход которого подключен к контрольному выходу аналого-цифрового преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Гитис Э.И. Преобразователи для электронных цифровых вычислительных устройств, Энергия. М., 1975,, с,

с.298.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2624305/18-21,

кл. Н 03 К 13/02, 1979.