Многоканальный аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1982 года по МПК H03K13/17 

1

Изобретение относится к автоматике И вычислительной технике и может быть использовано в различных информационно-измерительных системах, например в системах сбора и хранения информации об однократных быстропротекающих процессах, в системах оптической локации и радиолокации.

Известна многоточечная цифровая измерительная система напряжений низкого уровня, содержащая блок управления, KOMMyraTOpj согласующий блок, аналого-цифровой преобразователь, запоминающие регистры, блок связи, причем выходы блока управления подсоединены к управляющим входам коммутатора, согласующего блока, аналого-цифрового преобразователя, запоминающих регистров, блока связи, информационные входы соединены через коммутатор, согласующий блок, аналого-цифровой преобразователь, запоминающие регистры с блоком связи, информационный, первый, второй упра&ляющие выходы, первый управляющий вход которого соединен соответственно с цифровым информационным вьткодом, со входом блока управления, с ы.1ходом

, команд, со входом синхронизации 1 J .

Недостатком этой системы является низкое быстродействие и точность преобразования, эти недостатки обусдаб- лены-тем, что в качестве коммутаторов

10 используются униполярные транзисторы, имеющие высокое сопротивление и флултуации сопротивления канала открытого транзистора. Кроме того, как правило, на информационные входы устройства

15 поступает аддитивная смесь, полезного сигнала и помехи, причем величина помехи может превыщать величину полезного сигнала в несколько десятков раз и при этом быть неравномерно распредв20 ленной по каналалм. В этом случае ийформация на выходе устройства значительно искажена помехой в распределением помехи по каналам (в озникает так называемая аддитивная погрешность). Значительное искажение информации на выходе устройства возникает также иээа наличия мультипликативной погрешнос ти, возникающей из-за разброса коэффициентов преобразования и передачи как датчиков первичной информации, подключенных к входам устройства. Цель изобретения - повышение быстродействия, точности и надегйности пре образования. Поставленная цель достигается тем, что в многоканальный аналого-цифровой преобразователь, содержащий блок упраь ления, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с управляющим входом коммутатора, с вто рым управляющим входом блока связи, с управляющим входом оперативного ши poBOFO запоминающего блока, информацнонные выходы которого соединены с информационными входами блока связи, первый управляющий вход, первый, второй, управляющие и информационный выходы которого соединены соответственно с шиной синзфонизадйи, с входом блока .управления, с шиной команд, с щиной цифрового информационного выхода, введены многоканальный аналоговый запоминающий узел, аналоговый запоминающий блок,- преобразователи аналог-временной интервал и временной интерваланалог, вентиль, генератор опорной частоты, счетчик импульсов, .компенсатор мультипликативной погрешности, коммутатор разрядного тока, щина аналогавого сигнала, причем четвертый, пятый, щестой, седьмой, восьмой и девятьгй . выходы блока управления соединены соответственно с управляющим входом многоканального аналогового запоминаю щего узла, с первым управляющим вход коммутатора разрядного тока, с управляющим входом преобразователя анало1 временной интервал, с первым yпpaвляю щим входом компенсатора мультипликативной погрещности, с управляющим входом преобразователя временной интервал-аналог, с управляющим входом счетчика импуПьсов, при этом выход коммутатора соединен с входом аналогового запоминающего блока и с выхода ми компенсатора мультипликативной погрешности и коммутатора разрядного тока, второй управляющий вход которого соедш1ен с вторым управляющим входом компенсатора мультипликативной погреш ности и с управляющим выходом преобразователя аналог временной интервал. 9 74 информационный вход которого соединен с выходом аналогового запоминающего блока, а информационный выход с информационнымвходом преобразователя временной интервал-аналог, и с первым входом вентиля, второй вход которого соединен с генератором опорной частоты, выход вентиля соединен с информационным входом с.четчика импульсов, выход которого соединен с информационным входом оперативного цифрового запоминающего блока, причем информационные входы коммутатора соединены с выходами многоканального аналогового запоминающего узла, входы которого, подсоединены к шин.е информационных входов, а выход преобразователя временной интервал-аналог соединен с шиной аналогового сигнала. На чертеже представлена функциональная электрическая схема многоканального аналого-цифрового преобразователя. Преобразователь содержит блок 1 управления, коммутатор 2, оперативный, цифровой запоминающий блок 3, блок 4 связи, шину 5 цифрового информационного выхода, шину 6 синхронизации, шину 7 команд, шину 8 информационных входов, многоканальный аналоговый запомт нающий узел 9, аналоговый запоминающий блок 10, преобразователь 11 аналог-временной интервал, преобразователь 12 временной интервалнаналог, вентиль 13, генератор 14 опорной частоты, счетчик 15 импульсов, компенсатор 16 мультипликативной погрешности, ком- мутатор 17 разрядного тока, шину 18. аналогового сигнала. Устройство работает следующим образом. В момент приход а-на шину 8 анализируемых сигналов на вход блока 4 связи поступает импульс синхронизации и блок 4 связи вьфабатывает сигнал, включающий блок 1 управления, который формирует первый стробимпульс, длительностью равной или несколько превосходящей длительность анализируемых сигналов, подключающий многоканальный аналоговый запоминающий узел 9, в котором поканально записывается информация о величине энергии аддитивной смес.и полезного сигнала и фона в виде пакетов заряда(р-4-(Jd,.,- . По окончанию первого етробимпульса с выхода блока 1 на управляющий вход многоканального аналогового /запоминающего узла 9 поступает второй стробимпульс, длительностью равной длительности первого стробимпульса. В течение длительности второго стробимпульса в многоканальном запоминающем узле 9 производится вычитание в каждом канале из пакета зарядаС|,. пакета заряда cj,- , пропорционального величине фона. Таким образом в многоканальном аналоговом запоминающем узле 9 записывается поканально информация о величине энергии полезного сигнала в виде пакетов , По окончанию второго стробимпуль са блок 1 вырабатывает управляющие импульсы, поступающие на управляющие входы коммутатора 2, преобразователя 11 аналог -временной интервал, компенсатор 16 мультипликативной погрешности. Коммутатор 2 подключает поочередно выходы многоканального аналогового запоминающего узла 9 к входу аналогового запоминающего блока 10, в который переносятся пакеты зйряда . По окончании процесса переноса пакета заряда, например пропорционального величине энергии сигнала на входе первого информационного датчика q/., в аналоговый запоминающий блок 10, на выходе его появится сигнал, который поступает на вход преобразователя аналох временной интервал. В это же время включается коммута- тор 17 разрядного тока и компенсатор 16 мультипликативной погрешности, с выходов которых на вход аналогового запоминающего блока 1О поступают раз рядные токи, и начинается процесс разр да в аналоговом запоминающем блоке 1О. Временной интервал Т равный дли тельности процесса разряда в аналоговом запоминающем блоке 10, пропорцио нален величине энергии сигнала в перво канале. С информационного выхода преоб разователя 21 импульс напряжения длительностью Т , равный времени разряда в аналоговом запоминающем блоке 10 поступает на первый вход-вентиля 13 и информационный вход преобразователя 12. Вентиль 13 отпирается и пропускае в течение времени Т импульсы с выхода генератора 14 на счетчик 15, который осуществляет преобразование вр&менного интервала Т в цифровой код. Далее по команде с выхода блока 1 информация со счетчика 15 переписываетс в оперативный цифровой запоминающий блок 3, с выхода которого через блок 4 связи при необходимости вводится в ЭВМ или на цифроаналоговый преобразователь. Одиовремен}Ю с этим прюи водится преобразование времошого интервала Т в аналоговый сигнал в преобразователе 12. Величина выхо/нюго напряжения (скачок) на выходе преобразователя 12 пропорциональна величшш сигнала на входе первого информацисююго датчика. Преобразование информации в других каналах производится аналогично. Таким образом, на аналоговой шине 18 многоканального аналого-цифрового преобразователя производится развертка во времени амплитудного распределения И-одновременно возникающих анализируекшхсигналов с частотой, определяемой блоком 1, а оперативный запоминак ший блок 3 хранит информацию об а плитудном распределении сигналов в к&налах после око1гчания процесса преобразования. Компенсация аддитивной погрешности осуществляется вычитанием из смеси сигнала, содержащего полезную соста&ляющую и помеху, помехи .ф ({) , которая за время наблюдения в больщинстве случаев является стационарной. Компенсация мультипликативной попрещности, вызываемой разбросом коэф фициентов передачи и преобразования информационных датчиков и элементов самого преобра зования, осуществляется установкой разрядных токов компенсатора мультипликативной погрешности так, чтобы при одинаковых величинах энергии сигналов в каналах скачки напряжения на выходе преобразователя временной интервал--аналог были одинаковыми. Преобразователь позволит обрабатывать широкополосные сигналы с щирийой спектра до 5 О МГц и амплитудой fexOfl- ных сигналов 1О 10 В. Формула изобретен.ия Многоканальный аналого-цифровой преобразователь, содержащий блок упра&ления, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с управляющим входом коммутатора, с вторым управляющим входом блока связи, с управляющим входом оперативного цифрового запоминающего блока, информационные выходы которого соединены с информационными входами блока связи, первый управляющий вход, первый, второй управляющие и информационный выходы которого соединены соответст-венво с шиной синхронизации, с входом блока управления, с шиной команд, с

шиной цифрового информационного выхода, отлвчаюшвйся тем, что с целью повышения быстродействия, точности я надежности преобразования, в него введены многоканальный аналоговый запоминающий узел, аналоговый заломи наюший блок, преобразователи аналогвременной интервал и временной интерн вал-аналог, вентиль, генератор опорной частоты, счетчик вмпульсов, компенсатор мультипликативной погрешности, коммутатор разрядного токи, loitHa аналогового сигнала причем четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый выходы блока управляения соедЕМ нены соответственно с управляюшимвходом Многоканального аналогового запомЕн нйюшего узла, с пер&ьп управляющим входом коммутатора разрядного токи с управляющим входом преобразователя аналог-временной интервал, с первым управляющим входом компенсатора мультипликативной погрешности, с управлякьншм входом преобразователя временной интерва)аналрг с управляющим входом счетчика вмпульсов, при этом выход ком мутатора соединен с входом аналогового запоминающего блока и с выходами KOI пенсатбра мультипликатиеной погрешности и коммутатора разрядно1ч тока, второй управляющий вход которого соединен с вторым управляющим входом компенсатора мультипликативной погрешности и с управляющим выходом преобразователя аналог времейной интервал, информационный вход которого соединен.с выходом аналогового запоминающего блока, а информационный выход - с информационным входом преобразователя-временной интервал-аналог, и с первым входом веатнля,второй вход которого соединен с генератором опорной частоты, выход вентиля соединен с информационным входом счетчика импульсов, выход которого соединен с информационным входом оперативного цифрового запоминающего блок причем информационные входы коммутатора соединены с выходами многоканального аналогового запоминающего узла, вхОды которого подсоединены к шинеинформационных входов, а выход преобразователя временной интервал-аналог соединен с шиной аналогового сигнала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 Многоточечная цифровая измерительная система напряжения низкого уровня (МАЦП). Институт автоматики и электрометрии Сибирскохнэ отделения АН СССР, Ротапринт ИАЭ, 1973,