Способ время-импульсного аналого-цифрового преобразования переменных сигналов и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК H03K13/20 

Недостатком данных способа и устройства является наличие динамической погрешности преобразования. Цель изобретения - уменьшения динамической погрешности преобразования. Поставленная цель достигается тем что в способ время-импульсного аналого-цифрового преобразования переменных сигналов, заключающийся в том, что в кахсдом цикле преобразуемый сигнал уравновешивают образцовым линейно-изменяющимся сигналом, начало которого в первом цикле синхронизируют тактовым импульсом, выделяют интервал времени от начала формирования образцового линейноизменяющегося сигнала до момента его равенства с преобразуемым сигнгшом, квантуют иртульсами опорной частоты выделенный интервал времени, отсчет относят к моменту появления тактово го импульса, во втором цикле формирование образцового линейно-изменяющегося сигнала осуществляют с опережением второго тактового импульса, наинтервал времени, выделенный в первом цикле, введены новые операции в течение калсдого цикла, начиная со второго, определяют изменение преобразуемого сигнала, формируют интер вал времени, втечение которого образцовый сигнал достигает значения, равного изменению преобразуемого сигнала в этом цикле, в каждом посл Дующем цикле преобразования, начиная с третьего, формирование образцового линейно-изменяющегося сигнала осуществляют с опережением очередного тактового импульса на интервал време ни, равный сумме выделенного и сформированного в предыдущем цикле интервалов, если изменение преобразуемого сигнала в предыдущем цикле положительное, или на -интервал време ни, равный разности выделенного и сформированного интервалов, если изменение преобразуемого сигнала в . предыдущем цикле отрицательное. Причем в устройство, содерхсащее генератор образцового линейно-изменяющегося сигнала, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с входной шиной, а выход - с управляющим входом первого регистра и первым входом первого элемента управления ключом, выход которого соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого соединен с первым входом второго ключа и с выходом генератора опорной частоты, выход первого ключа соединен с первым счетным входом первого счетчика, выход которого соединен с информационными- входами первого регист ра и с первым входом блока сравнени кодов, вторые входы которого соединены с выходами второго счетчика, счетный вход которого соединен с выходом второго ключа, второй вход которого соединен с выходом второго элемента управления ключом, первый вход которого соединен с шиной тактовых импульсов, а выход первого блока сравнения кодов соединен с управляющим входом генератора образцового линейно-изменяютегося сигнала, с управляющими входагга первого и второго счетчиков и со вторыми входами первого и второго элемента управления ключом, введены второй регистр, блок вычитания, инвертор, первый и второй элементы совпадения, второй блок сравнения кодов, третий счетчик, блок управления, третий элемент управления ключом и третий ключ, первый вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, второй вход - с выходом третьего элемента управления ключом,.первый вход которого соединен с первым выходом первого элемента управления ключом и с управляющим входом второго регистра, а второй вход - с управляющим входом третьего счетчика и с выходом второго блока сравнения кодов, первый вход которого соединен, с выходом блока вычитания, а второй - -с выходом третьего счетчика, счетный вход которого соединен с выходом третьего ключа и с первыми входами первого и второго элемента совпадения, выходы которых соединены соответственно со вторым и третьим счетными входами первого счетчика, при этом второй вход первого элемента совпадения соединен с выходом инвертора, вход которого соединен со вторым входом второго элемента совпадения и со знаковым выходом блока вычитания, первый вход которого соединен с выходом первого регистра и с информационным входом второго регистра, выход которого соединен с вторым входом блока вычитания, а третий вход первого элемента,совпа-дения соединен с третьим входом второго элемента совпадения и с выходом блока управления, вход которого соединен с шиной тактовых импульсов . На фиг.1 представлена диаграмма, иллюстрирующая способ; на фиг,2 блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.З - временные диаграмма, поясняющие его работу. Преобразуекый сигнал U уравновешивают образцовым линейно-изменяющимся сигналом UQ (фиг.1), формирование которого начинают с. приходом тактового импульса в момент времени Т, выделяют интервал времени t от начала формирования UQ до его равенства, с преобразуемым сигналом, квантуют его импульсагда опорной частоты, отсчет относят к моменту Т прихода тактового импульса. Во втором цикле преобразования формирование сигнала UQ начинают с опережением очередного тактового импульса, появляющегося в момент времени Т, на интервал времени t. После уравновешивания Ux образцовым линейно-изменяющимся сигналом По определяют изменение преобразуемого сигнала иУ, где значение сиг нала в момент уравновешивания в первом и втором цикле и формируют интервал времени С , в течение кото рого UQ изменяется на значение (и х - 1гх) „ т.е. U , где S - крутизна сигнала UQ. Далее во всех последующи циклах преобразования, начиная с тре тьего (), начало формирования UQ начинают с опережением очередного мо мента поступления тактовых импульсов Т на интервал времени ti-, + |(У- Ilf), если п( или на интервал времени 1 „,(i-i) „(.1-2) ti-1 - |(Ui , ), если ., Все остальные приемы производят аналогично первым двум циклам Устройство (фиг.2) содержит блок 1 сравнения, генератор 2 образцового линейно-изменяющегося сигнала, первый регистр 3, первый элемент 4 управления ключом, первый ключ 5, первый счетчик 6, генератор 7 опорной частоты, первый блок 8 сравнени кодов, второй счетчик 9, второй ключ 10, второй элемент 11 управления ключом, второй регистр 12, блок 13 вычитания, инвертор 14, первый 15 и второй 16 элементы совпадения, третий элемент 17 управления ключом, третий ключ 18, второй блок 19 сравнения кодов, третий счетчик 20, блок 21 управления. При включении устройст ва в первом счетчике 6 устанавливается произвольное значение N,°) во втором счетчике 9 - значение , моцс ЕО - частота следования импульсов генератора 7 опор ной частоты, б - время достижения образцовым сигналом UQ максимального значения ,,,.преобразуемого сигнала, S - крутизна образцового сигнала tl , а третий счетчик 20 устанавливается в нулевое состояние. При поступлении первого тактовог импульса (Т ) на выходе второго эле мента 11 управления ключом появляется напряжение, соответствующее , второй ключ 10 открывается и импульсы сэпорной частоты начинают поступать на вычитающий вход второго счетчика 9. В момент времени , когда значения, зафиксированные счетчиками 6 и 9 становятся равными, т.е. N-° N5, срабатывает блок 8 сравнения кодов, и импульс с его выхода сбрасывает состояние счетчика 6 в нуль, устанавливает в счетчике 9 значение , изменяет состояние элементов 4 и 11 таким образом, что на выходе элемента 4 появляется напряжение, соответствующее , на выходе элемента 11 - О, запускает генератор 2. Следовательно, с момента времени Т ключ 10 закрывается, а ключ 5 открывается, и на первый (суммирующий) вход счетчика 6 начинают поступать импульсы опорной частоты. В момент времени Т, когда Пх UQ, срабатывает блок 1 сравнения, и импульс с его выхода устаналивает на выходе элемента 4 состояние , а на выходе элемента 17 - состояние , в результате чего ключ 5 закрывается, а ключ 18 открывается. Кроме того, импульсом с выхода блока 1 сравнения производится перезапись в регистр 3 информации с выходов счетчика 6. и в регистр 12 с выходов регистра 3. Значение, записываемое в регистр 3, пpoпopциo aльнo значению преобразую емого сигнала /Ф1 f ili fo (т - т) - fo -. Полученный отсчет относят к моменту времени Т +0. С момента времени т, на суммирующий вход счетчика 20 поступают импульсы от генератора 7 через ключ 18. В момент Т н-т , когда состояние счетчика 20 сравнивается с выходным кодовым значением блока 13 вычитания, т.е. N5 , срабатывает блок 19 сравнения кодов, устанавливая на выходе элемента 17 напряжение, соответствующее О и ключ 18 закрывается. Во втором цикле работа устройства аналогична первому циклу, за исключением того, что начало запуска генератора 2 происходит в момент времени T,j+e-t, Т,+0- , а на выходе блока 21 управления устанавливается в результате чего состояние импульсы с выхода ключа 18 проходят на второй (суммирующий) вход счетчика 6 через первый элемент 15 совпадения или на третий (вычитающий) вход счетчика 6 через второй элемент 16 совпадения в зависимости от напря- жения на знаковом выходе блока 13, Таким образом, в момент времени в счетчике б будет зафиксиро вано значение | uxi(U.x- х) а во всех остальных циклах, начиная с третьего (), начало запус ка генератора 2 осуществляется в моменты TtVi-(MO.c-br) ..iI.e. с опережением момента отнесения отсчета на интервал вре;мени ,tT.. . Формула изобретения 1. Способ время-импульсного ана лого-цифрового преобразования пере менных снгнашов, заключающийся в том, что в каждом цикле преобразуе маЛ сигнал уравновешивают образцовым линейно-изменяющимся сигналом, начало которого в первом цикле син хронизируют тактовым импульсом, , в деляют интервал времени от начала формирования образцового линейноизменяющегося сигнала до момента его равенства с преобразуемом сигналом, квантуют импульсами опорной частоты выделенный интервал, времен отсчет относят к моменту появления тактового импульса, во втором цикл формирование образцового линейно-изменяющегося сигнала осуществляют с опережением второго тактово го и.мпульса на интервал времени, выделенный в первом цикле, о т л , ча1рщ,ийся тем, что, с целью уменьшения динa JIИчecкoй погрешности преобразования, в течение каждог цикла, начиная с второго, определяют изменение преобразуемого сигна ла, формируют интервал времени, в течение которого образцовый сигнал достигает значения,.равного изменен преобразуемого сигнала в этом цикле, в каждом последующем цикле преобразования, начиная с третьего, формирование образцового линейноизменяющегрся сигнала осуществляют с опережением очередного тактового импульса на интервал времени, равны сумме выделенного и сформированного в предыдущем цикле интервалов, если изменение преобразуемого сигнала в предыдущем цикле положительное,или на интервал времени, равный разност выделенного и сформированного интервалов, если изменение преобразуе мого сигнала в, предыдущем цикле отрицательное . 2. Устройство для реализации способа по П.1, содержащее генератор образцового линейно-изменяющегося сигнала, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с входной шиной, а выход - с управляющим входом первого регистра и первым входом перво- . го элемента управления ключом, выход которого соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого соединен с первым входом второго ключа и с выходом генератора опорной частоты, выход первого ключа соединен с первым счетным входом первого счетчика, выход которого соединен с информационным входом первого регистра и с первым входом блока сравнения кодов, вторые входы которого соединены с выходом второго счетчика, счетный вход которого соединен с выходом второго ключа, второй вход которого соединен с выходом второго элемента управления ключом, первый вход которого соединен с шиной тактовых импульсов, а выход первого бЛока сравнения кодов, соединен с управляющим входом генератора образцового линейно-изменяющегося сигнала, с управляющими входами первого и второго счетчиков и со вторыми входами первого и второго элементов управления ключом, отличающееся тем., что в него введены второй регистр, блок вычитания, .инвертор, первый и второй элементы совпадения, второй блок сравнения кодов, третий счетчик, блок управления, третий элемент управления ключом и третий ключ, первый вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, второй вход - с выходом третьего элемента управления ключом, первый вход которого соединен с первым входом первого элемента управления ключом и с управляющим входом второго регистра, а второй вход - с управляющим входом третьего счетчика и с выходом второго блока сравнения кодов, первый- вход которого соединен с выходом блока вычитания, а второй - с выходом третьего счетчика, счетный вход которого соединен с выходом третьего ключа и с первыми входами первого и второго элемента совпадения, выходы которых соединены соответственно со BTojMM и третьим счётными входами первого счетчика, при этом второй вход первого элемента совпадения соединен с выходом инвертора, вход которого соединен со вторым входом второго элемента совпадения и со знаковым выходом блока вычитания, первый вход которого соединен с выходом первого регистра и с информационным входом второго регистра, выход которого соединен с вторым входом блока вычитания, а третий вход первого элемента совпадения соединен с третьим входом второго элемента совпадения и с выходом блока управления, вход которого

соединен с шиной тактовых импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2745529/21, кл. Ы 03 К 13/20, 28.04,80 (прототип) .