Устройство аналого-цифрового преобразования с автоматическим выбором предела измерения Советский патент 1982 года по МПК H03K13/18 

I

Изобретение относится к цифровой /1нформационйо-измерительной технике и может 6bitb использовано для преобразования аналоговых сигналов в цис ровой код в информационно-измерительных и управляющих системах, а также для сопряжения цифровых вычислительных машин с аналоговыми каналами, имеющими большой динамический диапазон сигнала.

Известно аналого-цифровое устройство для измерения аналоговых величин с автоматическим масштабированием, содержащее блок измерения масштаба, выход которого через аналогоцифровой преобразователь соединен через дешифратор минимального значения с первым входом счетчика, а через дешифратор максимального значения с первым входом блока совпадения, а вход через селектор шкалы соединен с выходом счетчика, второй вход которого соединен с выходом блока совпадения, второй вход кото

рого подключен к генератору синхроимпульсов ГПНедостатки этого устройства - малое быстродействие за счет многократного предварительного кодирования сигнала для выбора оптимального предела кодирования и отсутствие учета масштаба кодируемого сигнала в выходном коде.

Целью изобретения является повышение быстродействия преобразования аналогового сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство аналого-цифрового преобразования с автоматичес- КИМ выбором предела измерения, содержащее блок аналого-цифрового преобразования, блок масштаба, вход которого соединен с входной шиной, а вторые входы соединены с выходами блока выбора масштаба; введены регистр масштаба, блок синхронизации, логический блок и блок аналогового запоминания, первый вход которо33го соединен с выходом блока масштаба и первым входом блока выбора масштаба, второй вход соединен с вторым входом- блока выбора масштаба и первым выходом блока синхронизации, а выход через блок аналого-цифрового преобразования соединен с первыми входами логического блока, причем второй вход блока аналого-цифрового преобразования соединен со вторым выходом блока синхронизации, третий выход которого соединен с первым вхо дом регистра масштаба, а вход его подключен к шине Запуск, при этом выходы регистра масштаба подключены ко вторым входам логического блок а вторые входы подключены к выХо дам блока выбора масштаба. Кроме Того, блок выбора масштаба выполнен в виде адаптивного блока , состоящего из узла выделения модуля, двух пороговых элементов, трех элементов НЕ, дбух элементов И реверсивного счетчика и дешифратора, примем вход узла выделения модуля соединен с первым входом блока а выход соединен с входами пороговых элементов, выходы которых соеди нены с первыми входами элементов И, вторые входы которых через первый и второй элементы НЕ соединены соответственно с первым и последним выходами дешифратора, а третьи входы через третий элемент НЕ соединены со вторым входом блока, выходы элементов И соединены с суммирующим и вычитающим входами реверсивно го счетчика, выходы которого через дешифратор соединены с выходами блока. . На чертеже представлена структурная схема устройства аналого-циф рового преобразования с автоматичес ким выбором предела измерения. Устройство содержит блок 1 маештаба, блок 2 выбора масштаба, блок 3 аналогового запоминамия, пороговый элемент , узел 5 выделения модуля, элемент И 6, реверсивный счетчик 7, дешифратор 8, элемен НЕ 9, блок 10 синхронизации, регист 11 масштаба, блок 12 аналого-цифрового преобразования, логический блок 13, входную шину 1, шину Запуск 15В исходном состоянии устройства блоком 1 масштаба совместно с блоком 2 выбора масштаба осуществляется а втоматическое поддержание уровня сигнала на входе блока 3 аналогового запоминания таким образом, чтобы измеряемый сигнал находился в заданных пределах, определяемых настройкой порогов срабатывания пороговых элементов k. Настройка пороговых элементов Ц может производиться согласно выражениям где значение верхнего порога; Хпн значение нижнего порога, Х, - значение измеряемого сигнала, соответствующее полной разрядной ceTKCi аналогоцифрового преобразования, К - основание системы счисления, принятой в блоке аналот го-цифрового преобразования oL- коэффициент, определяемый из выражения - f где Уц - максимальная скорость изменения измеряемого сигнала на выходе блока масштаба при максимальном коэффициенте передачи последнего (на входе блока 3 аналогового запоминания); время прерывания процесса слежения за уровнем измеряемого сигнала. Устройство работает следующим образом. Измеряемый сигнал с выхода блока 1 масштаба через узел 5 выделения модуля поступает.на входы соответственно настроенных пороговых элементов k. Если значение модуля измеряемого сигнала окажется выше верхнего порога Хпв или ниже нижнего порога Хрн Т° соответствующий пороговый элемент через элемент И 6 выдает сигнал на соответствующий вход реверсивного счетчика 7, который изменяет свое состояние и через дешифратор 8 изменяет коэффициент передачи блока масштаба таким образом,- чтобы сигнал на выходе блока масштаба снова оказался в заданных пределах. В случае, если выбран один из крайних пределов измерения, т.е. когда коэффициент передачи блока 1 масштаба принимает минимальное или максимальное значение, сигнал с соответствующего выхода дешифратора 8 через один из элементов НЕ 9 закрывает соответствующий элемент И 6 Таким образом, исключается ложное срабатывание реверсивного счетчика и образование ложных комбинаций на выходе дешифратора 8. Сигналы запуска поступают на вход блока 10 синхронизации, который формирует команды для блока 3 ,аналогового запоминания на выборку с. последующей фиксацией измеряемого сигнала. Этой же командой через Эле мент НЕ 9 закрываются элементы И 6 на время, равное длительности коман ды выборки. Это исключает переключе ние реверсивного счетчика 7 и, соответственно, блока 1 масштаба в течение длительности команды выборки, а следовательно, в момент фикса ции измеряемого сигнала исключаются переходные процессы, связанные с из менением коэффициента передачи блока 1 масштаба. Другим сигналом с блока 10 синхронизации код масштаба, соответствующий значению зафиксированного измеряемого напряжения вблоке 3 аналогового запоминания, заносится в регистр 11 масштаба. Далее, блоком 10 синхронизации формируется сигнал, по которому начинается процесс преобразования в блоке 12 аналого-цифрового преобразования. Код с выхода блока аналого-цифрового преобразования после окончания процесса преобразования поступает на одну группу входов логического блока 13, на другую группу входов которого поступает фиксированное значение кода масштаба с регистра 11 масштаба. - Логическим блоком 13 обеспечивает ся выдача кода, соответствующего зна чению сигнала на входе устройства в момент подачи сигнала запуска. Если коэффициенты передачи блока 1 мае штаба выбраны кратными основанию принятой системы счисления, например 2 или 10, то учет информации кода масштаба в логическом блоке 13 сводится к сдвигу кода, поступающего из блока аналого-цифрового преобразования, на соответствующее число разрядов в разрядной сетке выходного кода. 476 формула изобретения 1. Устройство аналого-цифрового преобразования с автоматическим выбором предела измерения, содержащее блок аналого-цифрового преобразования, блок масштаба, вход которого соединен со входной шиной, а вторые входы соединены с выходами блока выбора масштаба, отличающ ё ё с я тем, что, с целью повышения быстродействия преобразования аналогового сигнала, введены регистр масштаба, блок синхронизации, логический блок и блок аналогового запоминания, первый вход которого соединен с выходом блока масштаба и первым входом блока выбора масштаба , второй вход соединен со вторым входом блока выбора масштаба и первым выходом блока синхронизации, а выход через блок аналого-цифрового преобразования соединен с первыми входами логического блока, причем второй вход блока аналого-цифрового преобразования соединен со вторым выходом блока синхронизации, третий выход которого соединен с первым входом регистра масштаба, а вход его подключен к шине Запуск, при этом -выходы регистра масштаба подключены ко вторым входам логического блока, а вторые входы подключены к выходам блоков выбора масштаба. 2. Устройство по п.. 1 , о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок выбора масштаба выполнен в виде адаптивного блока, состоящего из узла выделения модуля, двух пороговых элементов, элементов НЕ, двух элементов И, реверсивного счетчика и дешифратора, причем вход узла выделения модуля соединен с первым входом блока, а выход соединен со входами пороговых элементов, выходы которых соединены с первыми входами элементов И, вторые входы которых через первый и второй элементы НЕ соединены соответственно с первым и последним выходами дешифратора, а третьи входы 4epie3 третий элемент НЕ соединены со вторым входом блока, выходы элементов И соединены с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика , выходы которого через дешифратор соединены с выходами блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 318723, кл. , 1965.

: i.ifc:v

- . , .

.-Ш