(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
Изобретение относится к цифровой измерительной и вычислительной технике и может быть использовано для кодирования широкополосных сигналов и определения функции распределения этих сигналов.
Известно аналого-цифровое устройство последовательного действия для определения функции распределения, содержащее амплитудно-импульсный модулятор, компаратор и .счетчик 1 J.
Недостатком указанного устройства является пониженное быстродействие.
Известен также аналого-цифровой преобразователь, содержащий генератор стробимпульсов, вход которого соединен с шиной сигналов запуска, декады компараторов, измерительные входад которых соединены с входной шиной, а опорные входы - с выходами соответствующих декадных делителей, источник опорного напряжения, пропорционального величине 10, между выходом которого и общей шиной включен декадный делия ель старшего разряда, преобразователи единичного кода в напряжение с п-го до предпоследнего младшего разряда, к выходу каждого из которых подключен декадный делитель соседнего более младшего разряда,выходы компараторов данного разряда соединены с входами преобразователя . единичного кода в напряжение этого же разряда, соответствующий выход которого подключен к опорному входу преобразователя единичного кода в напряжение соседнего более младшего разряда, счетчик
Недостатками известного устройст10ва являются относительная сложность и ограниченность функциональных возможностей, так как оно обеспечивает только кодирование сигналов без их дополнительной обработки (анализа).
15
Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем определения функции распределения измеряемой величины.
Поставленная цель достигается
20 тем, что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий генератор строби№1ульсов, вход которого соединен с шиной сигналов запуска, декады компараторов, измерительные входы
25 которых соединены с входной шиной, а опорные входы - с выходами соответствующих декадных делителей, источник опорного напряжения, пропорциоНсшьного величине 10, между выхо 30 дом которого и общей шиной включен
декадный делитель старшего разряда, преобразователи единичного кода в напряжение с п-го до предпоследнего младшего разряда, к выходу каждого иэ которых подключен дека1дный деитель соседнего более младшего разряда, выходы компараторов данного разряда соединены с входами преобразователя единичного кода в напряжение этого же разряда, соответствующий выход которого подключен к опорному входу преобразователя единичного кода в напряжение соседнего более младшего разряда, счетчик, введены элементы И, НЕ, счетчики, ополнительные источники опорных напряжений, прйпорциональных веичинам от до 10, распределитель, элемент временной задержки, риггеры, матричные дешифраторы кодов, к выходам которых подключены выходы триггеров соответствуюих разрядов, а выходы каждого матичного дешифратора кода более старшего разряда соединены с соответствующими входами матричного деифратора Соседнего младшего разяда, за исключением матричного деифратора самого младшего разряда, к выходам которого .подключены вхоы счетчиков, управляющие входы которых подключены к шине сигнала конца цикла преобразования и через элемент временной задержки - к последнему выходу распределителя, остальные выходы которого соединены с входами стробирования декад компараторов соответствующих разрядов и пер выми входами триггеров тех же разрядов, входы которых соединены через, элементы И и НЕ с выходами соответствующих компараторов, за исключением компаратора в каждой декаде, соответствующего старшему разряду декады, выход которого подключен к второму входу соответствующего триггера непосредственно, информационный вход и вход сбр.оса распределителя соединены соответственно с вы ходом и входом генератора стробим-. пульсов, а каждый дополнительный источник опорного напряжения подключен параллельно к декадному делителю соответствующего разряда.
На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит входную шину 1, шину 2 сигнала запуска, декадные делители 3, источник 4 опорного напряжения, пропорционального величине Ю (п - число десятичных разрядов выходного кода) преобразователи 5 единичного кода в напряжение (ПЕКИ) от п-го старшего разряда до предпоследнего младшего разряда соответственно; декады компараторов б, начиная с п-го старшего разряда до млад1иего разряда соответственно, генератор 7 стробимпульсов, распределитель 8, триггеры 9, элементы НЕ 10, элементы И 11, дополнительные источники 12 опорного напряжения, пропорциональные величинам от до 10
5 соответственно; элемент 13 временной задержки, шину 14 сигнала конца цикла преобразования, матричные дешифраторы 15 кодов с п-го до младшего разрядов соответственно, счетчики 16.
0 Устройство работает следующим образом.
С приходом сигнала запуска на шину 2 распределитель подключает генератор стробимпульсов к своему первому выходу, а все ПЕКИ 5 сбрасываются в нулевое положение (цепи сброса не обозначены).
Измеряемая величина поступает на входы всех декад компараторов, в которых последовательно (разряд за разрядом) по стробимпульсам сравнивается с наборами параллельных уровней различных разрядов, образованных соответствующими источниками опорноjf. го напряжения на декадных делителях 3. Все делители 3 являются идентичными, равноступенчатыми. По стробимпульсу, поступившему в ком- . параторы 6 (декады п-го старшего разряда), измеряемая величина сравнивается в них с набором опорных
уровней напряжения с шагом, пропорциональным , образованных источником 4. Полученный единичный код п-го старшего разряда преобразуется
5 обратно в соответствующее напряжение в ПЕКИ 5.
Выходное напряжение ПЕКН 5 суммируется с постоянным напряжением источника 12, равным единице старшего
0 п-го разряда кода, т.е. шагу . При этом на подключенном в ПЕКН 5 декадном делителе 3 образуется всегда набор уровней напряжения с более мелким шагом, про.порциональным величине строб5 импульсу, поступившему в компараторы б, формируется код второго (n-l)-ro разряда измеряемой величины. Этот код передается в ПЕКН соседнего младшего разряда, где преобразуется в эквивалентное напряжение . При этом выходное напряже аие ПЕКН соседнего младшего разряда оказывается пропорциональным двум старшим разрядам кода, что может быть обеспечено одним из двух вариантов.
5 в первом варианте используют ПЕКН различной разрядности (количество входных разрядов последующих ПЕКН последовательно возрастает на одну декаду) с передачей кода первого
0 старшего разряда из одноразрядного ПЕКН 5 первого разряда в двухразрядный ПЕКН второго старшего разряда и т.д.
Во втором варианте все ПЕКН являются однодекадными с уменьшающимся знечением разряда кода и соответствующего выходного Напряжения. При этом напряжение ПЕКН каждого последующего разряда суммируется с напряжением всех ПЕКН предыдущих более старших разрядов. Оба варианта отображены на чертеже связью между ПЕКН соседних разрядов. Таким образом, последовательно формируются коды и остальных разрядов вплоть до младшего разряда. Относительное приращение (шаг) опорных напряжений на ступенях декад ных делителей сохраняется всегда неизменным и пропорциональным едини цам соответствующих разрядов кода, а абсолютные значения этих уровней изменяются в соответствии с текущим зн чением измеряемой величины. Период стробимпульсов задают с учетом времени задержки формирования кода одного разряда и преобразования его в соответствующее напряжение (задержка переключения ПЕКН), исключающим неправильную работу устройств Формируемые коды передаются в триг гера У соответствующих разрядаа. Позиция каждого триггера данного разря да однознаяно соответствует числу единиц кода данного разряда. При появлении единичных сигналов соседних |Компараторов, фиксирующих равенство или превьошение измеряемой величиной соответствующих опорных уровней напр жения на делителе, -в триггеры данного разряда записывается только одна единица, соответствующая более высокому соседнему опорному уровню, равному измеряемой величине с точностью до единицы данного разряда. Это достигается использованием элементов НЕ 10 и И 11 на входе каждого из триггеров данного разряда, за исключением триггера старшей позиции (соответствует десяти единицам разряда), сигнал на вход которого с компаратора передается непосредственно. Таким образом, в триггерах всех разрядов фиксируется позиционный десятичный код, эквивалентный текущему значению измеряемой величины. Запись кода в триггеры происходит разряд за разрядом (по-мере формирования кода) по соответствующим стробимпульсам, которые передаются в триггеры с соответствующих выходов распределителя 8. После завершения цикла преобразования распределитель выдает на шину 14 с задержкой в элементе 13 сигнал конца цикла, который формируется в соответствии с позицией последнего выхода распределителя,По этому сигналу выполняется считывание кода из всех триггеров памяти, напри мер, В ЦВМ, откуда после завершения считывания поступает очередной сигнал запуска. Одновременно позиционный код с триггеров соседних разрядов передается в матричные дешифраторы 15.Каждый дешифратор представляет собой матричный набор двухвходовых элементов И, количество которых равно произведению входов матрицы, а элементы И включены в узловых точках матрицы. Количество элементов И и, следовательно, количество выходов последней из матриц 15 равно Ю., к каждому выходу этой матрицы подключен счетчик 16. Благодаря такому включению матриц в каждом цикле преобразователя единичный сигнал появляется только на одном из выходов последней из матриц 15, а позиция каждого выхода однозначно связана с уровнем квантования. Тем самым позиционный десятичный код, представляемый в триггерах, преобразуется в позиционный единичный код. Первый из счетчиков 16 фиксирует число, показывающее сколько раз за определенное количество циклов преобразования измеряемая величина принимает значение, не превышающее двух уровней квантования. Аналогичным образом фиксируется все распределение измеряемой величины, вплоть до последнего уровня квантования в счетчике 16, абсолютное значение которого пропорционально величине 10 . Запись информации в счетчики происходит по сигналу конца цикла преобразования. Зону анализа можно задавать выбором соответствующих выходов матричных дешифраторов. Таким образом, помимо кодирования текущих значений измеряемой величины, предлагаемый аналого-цифровой преобразователь определяет ее функцию распределения, т.е. вероятности того, что измеряемая величина не превышает определенных уровней.Эти вероятности записаны в :виде ненормированных чисел в счетчиках 16. Формула изобретения Аналого-дифровой преобразователь, содержащий генератор стробимпульсов, вход которого соединен с шиной сигналов запуска, декады компараторов, измерительные входы которых соединены с входной шиной, а опорные входы - с выходами соответствующих декадных делителей, 1 сточник опорного напряжения, пропорционального величине 10 , между вьйходом которого и общей шиной включен декадный делитель старшего разряда, преобразователи единичного кода в напряжение с п-го до предоследнего младшего разряда,к выходу каждого из которых подключен декадный делитель соседнего более млад-г шего разряда, выходы компараторов данного разряда соединены с входами преобразователя единичного кода в напряжение этого же разряда, соотве :ствующий выход которого подключен JK |9ДОрному входу преобразователя aaifiu4Horo кода в напряжение сосед eFO более младшего разряда, счетчик «31гличающийчзя тем, что, /S :целью расширения функциональных рможностейГ путем определения функ i H распределения измеряемой величи.ны, введены элементы И, НЕ, счетчики полнительные источники опорных напряжений, пропорциональных величинам рт Ю до 10, распределитель, элемент временной задержки, триггеры, матричные дешифраторы кодов, к входам которых подключены выходы триггеров соответствующих разрядов, а выходы каждого матричного дешифратор кода более старшего разряда соединены с соответствующими входами матричного дешифратора соседнего младшего разряда, за исключением матричного дешифратора самого младшего разряда, к выходам которого подключены входы счетчиков, управляющие входы которых подключены к шине сигнала конца цикла преобразования, и через элемент временной задержки - последнему выходу распределителя, остальные выходы которого соединены с входами стробирования декад компараторов соответствующих разрядов и первыми входами триггеров тех же разрядов, вторые входы которых соединены через элементы И и НЕ с выходами соответствующих компараторов, за исключением компаратора в каждой декаде, соответствующего старшему разряду декады, выход которого подключен к второму входу соответствующего триггера непосредственно, информгщнонный вход и вход сброса распределителя соединены соответственно с выходом и входом генератора стробимпульсов, а каждый дополнительный источник опорного напряжени подключен параллельно к декадному делителю соответствующего разряда.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
с. 484-487, рис 9.27.
