Преобразователь аналоговых величин в код Советский патент 1982 года по МПК H03K13/20 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АНАЛОГОВЫХ ВЕЛИЧИН В.КОД

I

Изобретение относится к устройствам преобразования эпектрических величин, в частности периода и частоты следования импульсов, в цифровую форму.

Прюобрааователъ может использоваться при создании измерительных приборов и датчиков, работающих на фоне шумов и помех в широком, диапазоне скоростей изменения измеряемых величин.

Известен преобразователь аналоговых величин в код, содержащий источники преобразуемых величин и генератор образцовых частот, выходы которых соединены со входами блока управления, первый и второй выходы которого соединены со входами ключа, а третий - со входом формирователя импульсов, выход которого подключен к управляющему входу выходного регистра и через элемент задержки к управляющему входу счетчикарегистра, выход ключа соединен со счетным входом счетчика-регистра tl .

Недостатком этого преобразователя smnaeTca то, что за счет жесткой уста-

новки коэффициента осреднения К, его использование оправдано только в узком диапазоне скоростей изменения преобразуемых величин, так как при увеличении скорости изменения преобразуемой величины его точность падает за счет увеличения динамической погрешности преобразования, а при относительно медленном изменении преобразуемой величины фиксированный К ограничивает возможность уменьшения погрешности преобразования, вызванной наличием случаЙ11ой составляющей (шумами, помехами и т. д.).

Цель изобретения - повышение точности преобразования величин, изменяющихся во времени с различной скоростью.

Поставленная цель дост1П ается тем, что преобразователь аналоговых величин в код, содержащий источники преобразуемых величин и генератор образцовых частот, выходы которых соединены со входами блока управления, первый и второй выходы которого соединены со вхо3924дами ключа, а третий - со входом формирователя импульсов, выход которого подключен к управляющему входу выход пого регистра и через элемент задержки к управляющему входу счетчика-регистра выход ключа соединен со счетным входом счетчика-регистра, введены преобразователь в дополнителыатй код, управляемый делитель, преобразователь кода и сумматор, первые входы которого соединены с выходами управляемого делителя, вторые входы с выходами выходного регистра и через преобразователь в дополнительный код - с входами счетчика-регистра, выходы которого соединены с информационными входами и через п;)ербразователь кода с управляющими входами управляемого делителя, а выход сумматора соединен со входами выходного регистра. На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство содержит генератор 1 образцовых частот, подключенный к блоку управления, который состоит из переключателей 3 и 4, задающих требуемый режим работы, преобразователь 5 в дополнительный код, ключ 6, формирователь 7 импульсов, счетчик-регистр 8, элемент 9 задержки, управляемый делитель 1О, преобразователь 11 кода, сумматора 12 и выходной регистр 13. Ко входам блока управления подключены источники преобразуемых величин. Переключатели 3 и 4 показаны в положении преобразования длительности импульса в код. Преобразователь работает следующим образом. Передним фронтом преобразуемого импульса открывается ключ 6 и импульсы заполняющей частоты с генератора 1 образцовых частот суммируются счетчиком-регистром 8, в который прецваритель. но записан результат предыдущего преоб разования в дополнительном коде, т. е. счетчик-регистр 8 одновременно измеряе преобразуемую величину и производит операцию вычитания из значения этой ве личины значение величины предыдущего преобразования. Задним фронтом преобразуемого импульса ключ 6 закрывается и на выходе счетчика-регистра 8 имеет место-код разности между значением последующего измерения и предыдущего преобразования. В зависимости от знака этой разности код на выходе счетчика-регистра 8 будет прямым или дополнительным, причем икформагппо о том, какой код имеет место в данный момент, МОЖНО получить, например, используя дополнительный старший разряд в счетчике-регистре 8. Разность, нол ченная на выходе счетчика-регистра 8, говорит об изменении входной величины за время, прощедшее после предыдущего преобразования, и несет информацию о сумме двух составляющих : скорости изменения преобразуемой величины случайной со- Ставл1пощей, вызванной шумами, помехами аппаратуры и т; п. Код разности со счетчика-регистра 8 поступает на вход управляемого делителя 10 и преобразователя 11 кода, логи- , ческой организацией которого определяется зависимость между величиной этой разности и коэффициентом деления (осреднения) KQ. Преобразователь кода может быть организован, например, на лопгческих элементах и реализовать «зависимость коэффициента деления (К) от разности, например, такую: а)если разность находится в пределах трех среднеквадратических отклонений (3 ) от среднего значения случайной составляющей входного сигнала, то преобразователь 5 кода выдает код, соответствующий мaкcимaльнo fy К; б)если разность стремится к 4 , то К стремится к единице; в)если разность выходит за пределы 4б , то К будет равным единице. ° Код, соответствующий К, покупает на управляющие входы управляемого делителя Ю, выполненного, например, на логических элементах в виде сдвигающего блока, управляемого кодом. Далее разность, уменьшенная в К раз, прибавляется (вычитаеах;я, в случае поступления разности в- дополнительном коде) сумматором 12 к результату предыдущего преобразования, код которого имеется на входах второго слагаемого сумматору 12. С приходом заднего фронта преобразуемого импульса формирова- чвлем 7 импульсов вырабатывается импульс, который записьгоает результат преобразования с выходов сумматора 12 в выходной регистр 13 и код полученного результата, преобразуясь преобразователем 5 в дополнительный код, записывается в счетчик-регистр 8 тем же импульсом, задержанным элементом 9 задержки. Следующий цикл преобразования происходит аналогично. При увеличении скорости изменения преобразуемой величины увеличивается разность между последующим измерением и предыдущим преобразованием и К стре- 5 мится к единице, а при уменьшении этой скорости - разность уменьшается и К стремится к своему максимальному значению, следствием чего имеет место уменьшение динамической составляющей погрешности преобразования, которая в первом случае доминирует за счет пренебрежения случайной составляющей, а во втором случае значительно снижается влияние случайной составляющей на точносТь преобразования за счет пренебрежения динамической составляющей погреш ности, которая в этом случае мала. Преобразование периода следования импульсов в код производится при переключении переключателя 3 в блоке управ ления 2. В этом случае на первый вход ключа 6 все время поступает разрешени на прохождение импульсов, что обеспечи вает непрерывность преобразования, ко- торое идет аналогично предыдущему случаю. Запись кода в выходной регистр 13 осуществляется задним фронтом преобразуемых импульсов. Преобразование частоты следования импульсов в код осуществляется при переключении переключателей 3 и 4 блока 2 управления. В этом случае с генератора 1 образцовых частот на формирователь 7 импульсов поступают импульсы, например, частотой F 1 Гц, а на второй вход ключа 6 поступают импульсы преобразуемой частоты f . В остальном работа преобразователя аналогична предыдущим случаям. 556 Формула изобретения Преобразователь аналоговых величии в код, содержащ1 Й источники преобразуемых величин и генератор образцовых частот, выходы которых соед1шены с входами блока управления, первый и второй выходы которого соединены с входами ключа, а третий - с входом формирователя импульсов, выход которого подключен к управляющему входу выходного регистра и через элемент задержки - к yпpaвляющe fy входу счетЧ1жа-регистра, выход ключа соединен со счетным входом счетчика-регистра, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования величин, изменяющихся во времени с раз- Л1ЯНОЙ скоростью, в него введены преобразователь в дополнительный код, управляемый делитель, преобразователь кода и сумматор, первые входы которого соединены с выходами управляемого делителя, вторые входы с выходами выходного регистра и через преобразователь в дополнительный код - с входами счетчика-регистра, выходы которого соед1шены с и формационными входами и через преобразователь кода с управляющими входами управляемого делителя, а выход сумматора соединен с входами выходного регистра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 764127, кл. Н ОЗ К 13/20 (прототип).