Аналого-цифровое устройство Советский патент 1981 года по МПК H03K13/02 

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике. По основному авт. св. № 7О6925 известен аналого-41и4)ровой преобразователь, содержаишй управляемый делитель, аналого- хифровой преобразователь считывания, цифровую схему сравнения ключ, счетчик, генератор тактовых импульсов, блой ключей, множительное устройство, соединенные между собой определенным образом l. Одйако указанный преобразователь имЪет относительно низкое быстродействие, так как определение точного отсчета аналоговой величины производится пора&« рядным способом. Цель изобретения - повышение быстро действия преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровое устройство, содержащее цифровой управляемый делитель, первый вход которого соединен со входной шиной, вторые входы соединены с выходами счетчика и с первыми входами бло ка ключей, а выход - со входом аналогоцифрового 1фвобразователя, выходы которого соединены со входами множительного блока, входы которого соединены с выходами блока ключей, второй вход которого соединен с первым выходом блока управления, второй выхоа соединен ,с первым входом цифрового блока сравнения, второй вход которого соединен стгитым выходом аналого-иифровогопреобразователя, а -с первым входом ключа, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход - с первым входом счетчика, введены дополнительный ключ Н шшертор, причем первый вход дополнительного ключа соединен с первым входом ключа, второй вход через инвертер соединен со вторым входом ключа, а выход - со вторым входом счетчика. На чертеже представлена хгтруктурная схема аналогонош овога устройства. Устройство содержит цифровой управляемый делитель 1, г реверсивный счет-; чик 2, ключ 3-1, дополнительный ключ 3-2,, генератор тактовых импульсов 4, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5, множительный блок 6, блок 7 ключей, 1ш4ровой блок 8 сравнения, блок 9 управ ления и инвертор 10, Устройство работает следующим образом. Преобразование аналоговой величины в цифровой эквивалент осуществляется по формуле ) причем N V „: т гр ; 1 хтах1 V. N,d -Nrp-Nc4-, где N - код преобразованного значения входного аналогового сигнала; Nfp - код грубого отсчета аналоговой величины; тоц °Д точного отсчета аналоговой величины; U% - входное преобразуемое напряжение; , - максимальное значение входного преобразуемого напря жения; гп - разрядность аналохчэ-иифрО вого щэеобразования считывания; d- - ве личина шага дискретизации, изменяющего коэффициент делениЯ) (с i число разрядов счетчика); Nc4 - текущее значение кода в счетчике. Аналого-цифровой преобразователь, работает в двух режимах - выход устрой ства на следящий f режим преобразования и работа преобразователя в следящем ; режиме. . I режим. Формирование кода в соответствии с фор мулой(1)-осуществляется в два такта. На первом такте определяется Npp с помощью аналогонаифрового преобразова1«ля (параллельное преобразование). V поступает на вход цифрового управляемог делителя, который в. данном такте делит входной аналоговый сигнал f. в отношен 1;Д.,Затем Оу. проходит на АЦП, где . и преобразуется в код Мгр- код грубого отсчета в десятичной системе счисления, С выхода АЦП код заносится в множи тельный блок в качестве первогч) сомножителя. На этом первый такт преобразов ния заканчивается. На Втором такте определяется (. Черео открытый ключ 3-1 импульсы с генератора 4 поступают в режиме слеже ния на реверсивный счетчик 2, так как сигнал на выходе цифрового блока сравнения отсутствует. Счетчик управляет цифровым делителем, коэффициент деления которогчэ определяется по формуле , где К-О; 1, 2 ..., н - разрядность счетчика; Д| -коэффициент деления цифрового делителя на К-том шаге; л - входной анало1Х)Вый сигнал; - величина шага дйскретизации;идj,, напряжение на выходе цифрового управляемого делителя. Формирование Мсц осуществляется изменением состояния счетчика, управляющего изменением коэффициента деления до тех пор, пока значение ослабленного (уменьшаемого) сигнала на входе делителя не достигнет такой величины, при которой изменяется код на выходе аналого-ци(|рового преобразователя. Это изменение улавливается (фиксируется) цифровым блоком сравнения как изменение состояния младшего разряда аналого-цифро- / вого преобразователя. Цифровой блок сравнения посылает гфи этом сигнал на прекращение счета в счетчике. В итоге в счетчике формируется код. Затем открывается блок 7 ключей .и содержимое счетчика заносится в множительное устройство в качестве второго сомножителя. По окончанию умножения на выходе множительного блока имеем код точного отсчета преобразуемой аналоговой величины. Таким образом, в результате преобразования на выходе АЦП есть код целой части преобразуемой аналоговой величины. а на выходе множителыюго блока - код дробной части аналоговой величины. На этом заканчивается первый режим работы аналого-цифрового преобразователя. . II режим. Рассматривают три возможных случая работы преобразователя связа ньш с входным аналоговым сигналом. 1, Входной аналоговый сигнал не из меняет свою величину. Из вышеизложенного видно, что в конце преобразования на выходе цифрового блока qpaвнeш я появляется сигнал, который за1фывает ключ 3-1 и открывает ключ 3-2. Следовательно, следующий тактовый импульс от генератора А уменьшает содержимое счетчика на единицу, т.е. сигнал на выходе цифрового блока сравнения исчезает, а это приводит к тому, что закрывается ключ 3-2 и открывается ключ 3-1. Следующий тактовый импульс переводHt счетчик в новое соетояние. Затем, открыв блок ключей 7, содержимое счетчика заносится в множителный блок в качестве второго сомножите- Л5и Таким образом, при x rvsi происходит слежение за значением U в

хфоцессе которого состояние меняется на -11.

2.Входной аналоговый сигнал уменьшает свою величину.

Через открытый ключ 3-2 тактовые импульсы уменьшают состояние счетчика 2 до тех пор, пока на выходе цифрового блока сравнения присутствует сигнал. Исчезновение сигнала на выходе цифрового блока сравнения цриводит к тому, что следующий тактовый импульс увеличит содержимое счётчика на единицу. Затем открывается блок 7 ключей и содержимое счетчика заносится в множительный блок в качестве второго сомнсоки- теля. Если в дальнейшем Уу СОпэЬ то процесс продолжается аналогично слу, чаю 1.

3.Входной аналоговый сигнал увеличивает свою величину.

Так как входной аналоговый сигнал увеличивает свою величину, т.е. сигнал на выходе ци4рового блока сравнения исчезает, следующий тактовый импульс увеличивает содержимое счетчика. На выходе цифрового блока сравнения появляется, сигнал, который закрывает ключ 3-1 и открывает ключ 3-2. Затем открывается блок 7 ключей и содержимое счетчика заносится в множительный блок в качестве второго сомножителя.

Введение в схему дополнительного ключа, инвертора и соответствующих связей обеспечивает работу устройства в режиме следующего преобразования и повыш)ает быстродействие. Действительно, в известном устройстве общее фемя преобразования определяется временем, необходимым на преобразованяе полного значения измеряемого параметра Предлагаемое устройство в режиме статики исключает цикличность преобразования, свойственную известному а время гфеобразования определяется временем, необходимым для отработки 1фиращения значения измеряемого параметра. В результате быстродействие предлагаемого преобразователя выше, чем быстродействие известных схем.

Формула изобретения

Аналогонди4чровое устройство по авт. св. № 7О6925 отличающееся тем, что, с целью повьпиешш быстродействия цреобразователя введены дополнительный ключ и инвертор, причем первы вход дополнительного ключа соединен с первым входом ключа, второй вход через инвертор соединен со вторым входом ключа, а выход - со вторым входом счетчика.

Источники информации, 1фШ1ятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 706925 кл. Н 03 К 13/О2, 14.О6.78.

,2

,7 Л.

ч .

и

3-f

«-I

Л

5

ГГГ-

6

17