Устройство для ввода аналоговых сигналов

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах сбора и обработки данных. Целью изобретения является повьппение надежности устройства. Цель достигается за счет введения в устройство , содержащее мультиплексор, блок выборки и хранения в АЦП, анализатора входных сигналов, в состав которого входят компаратор, формирователь , три триггера, три элемента И, элемент ИЛИ и счетчик. Анализатор входных сигналов на основании оценки периода входных сигналов вырабатывает сигналы управления работой узла выборки и хранения в АЦП, обеспечивая точность измерения амплитудного значения сигналов синусоидальной формы в среднем в 3-4 раза вьше по сравнению с аналогом, частотньй диапазон входных сигналов расширен. 3 ил. с в сл

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (1I) (50 4 G 06 F 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3821448/24-24 (22) 04 ° 12.84 (46) 30. 12.86. Бюл. В 48 (71) Херсонский филиал Головного специализированного конструкторскотехнологического бюро "Прибор" (72) В.Н. Захаров (53) 681 ° 327.21(088.8) (56) Смолов В.Б. и др. Микроэлектронные, цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи информации.—

Л.: Энергия, 1976, с.315. рис.11- 1.

Электроника, 1978, т.51, М 2, с.38-48. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА АНАЛОГОВЫХ

СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к вычисли тельной технике и может быть использовано в системах сбора и обработки данных. Целью изобретения является повьппение надежности устройства. Цель достигается за счет введения в устройство, содержащее мультиплексор, блок выборки и хранения в АЦП, анализатора входных сигналов, в состав которого входят компаратор, формирователь, три триггера, три элемента И, элемент ИЛИ и счетчик. Анализатор входных сигналов на основании оценки периода входных сигналов вырабатывает сигналы управления работой узла выборки и хранения в АЦП, обеспечивая точность измерения амплитудного зна" чения сигналов синусоидальной формы в среднем в 3-4 раза вьппе по сравнению с аналогом, частотный диапазон входных сигналов расширен. 3 ил.

Устройство работает следующим образом. .В исходном состоянии мультиплексор

1 закрыт, узел 2 выборки и хранения находится в режиме хранения, АЦП 3 не работает, блок 4 интерфейса ожидает команды микроЭВМ, триггеры 20 и 13 находятся в состоянии "0", счетчик

17 обнулен (цепь сброса счетчика 17 на фиг.2 не показана), генератор 21 импульсов не работает.

На выходах " 0" и "=0" счетчика

17, "Признак", "Пуск" блока 4 интерфейса сигналы соответствуют "0".

При поступлении из микроЭВМ по шинам 8 адреса (фиг.1) кода одного из аналоговьгх входов мультиплексора

1, а также одного из сигналов управления по шинам 9 управления блок 4 интерфейса выдает сигналы управления и код аналогового входа 6 на мультиплексор 1. Аналоговый сигнал, например, синусоидальной формы от источника переменного напряжения с соответствующего входа 6 поступает на. вьгход -мультиплексора 1 (момент времени t, фиг.3 а), узел 2 выборки и хранения и анализатор 5.

Через время (t, — t ), необходимое для окончания переходных процессов в мультиплексоре 1, блок 4 интерфей.са вырабатывает сигнал "Пуск".

Изобретение относится к вычисли тельной технике в может быть использовано в системах сбора и обработки данных, Цель изобретения — повышение надежности устройства путем увеличения полосы пропускания.

На фиг.1 показана схема устройства; на фиг.2 — временная диаграмма работы устройства; на фиг.3 — временная диаграмма работы анализатора входньгх сигналов.

Схема устройства (фиг.1) включает мультиплексор 1, узел 2 выборки и хранения, АЦП 3, блок 4 интерфейса, анализатор 5 входных сигналов, входы

6 аналоговых сигналов, шины микроЭВМ данных 7, адреса 8, управления 9, шину 10 данных АЦП, компаратор 11, формирователь 12, первый триггер 13, второй и-третий элементы И 14 и 15, третий триггер 16, счетчик 17, элемент ИЛИ 18, первый элемент И 19, второй триггер 20, генератор 21 импульсов.

80638 2

Анализатор 5 в момент времени t> выдает сигнал на узел 2 выборки и хранения, по которому последний переходит в режим отслеживания входного

5 сигнала. Одновременно в анализаторе

5 определяется длительность полупериода сигнала. Затем с момента времени t (смены знака входного сигнала) .анализатор 5, учитывая определенную длительность полупериода сигнала, через время, равное четверти периода входного сигнала, формирует импульс "Пуск АЦП". Узел 2 выборки и хранения переходит в режим хранения амплитудного значения сигнала, запускается АЦП 3. По сигналу "Конец преобразования" от АЦП 3 блок 4 интерфейса считывает информацию с шин

10 данных АЦП и передает ее по шинам

7 данных в микроЭВМ.

Рассмотрим работу анализатора 5.

В анализаторе 5 входной сигнал поспоступает на компаратор 11, который

25 ормирует прямоугольные импульсы с частотой входного сигнала. Переключение компаратора 11 происходит в момент перехода входного сигнала через ноль. Формирователь 12 вырабатывает

30 короткие импульсы каждый раз при смене состояния компаратора 11. Первый импульс с выхода формирователя 12 через элемент ИЛИ 18, элемент И 19 (при пействительном сигнале "Пуск" ) перебрасывает триггер 20 из состояния "0" в состояние "1". При этом триггер 13 остается в состоянии "0". Запускает" ся генератор 21 импульсов, и импульсы с его выхода через элемент И 15 поступают на вход счетного триггера

16, где их число делится на 2, и, таким образом, на вход прямого счета счетчика 17 поступают импульсы частотой в два раза меньше частоты генератора 21 импульсов. В момент прихода первого импульса на вход прямого счета счетчика 17 на его выходе ">О" появляется " 1", по которой узел 2 выборки и хранения переходит в режим отслеживания входного (измеряемого) сигнала. При поступлении от формирователя 12 второго импульса в момент времени t, свидетельствующего об окончании первого полупериода входного сигнала, счетный триггер 13 переходит из состояния

"0" в состояние "1". Импульсы генератора 21 импульсов через элемент

И 14 поступают на вход обратного

12806 счета .четчика 17. Если эа время н счетчике накопителя М им9 .. пульсов, то эти 1» импульсов нычтутся эа счет счетчика 17 за время

1 — — Т,„„7 . где Т „„„— период частоты входного сигнала.

На выходе "=0" счетчика 17 появляется импульс и момент, когда входной сигнал на выходе мультиплексора 10

1 (на входе узла 2 выборки и хранения) достигает своего максимального значения. Одновременно на выходе 0" счетчика 17 появляется "0" и узел 2 выборки и хранения переходит в режим 15 хранения. С выхода узла 2 выборки и хранения напряжение, равное амплитудному значению входного сигнала, поступает на аналоговый вход АЦП 3. Импульсом с выхода "=О" счетчика 17 за- 20 пускается АЦП 3. Триггер 20 и затем счетный триггер 13 переходят н состояние "0", прекращает работу генератор 21 импульсов. Блок 4 интерфейса после выдачи сигнала "Пуск" переходит 25 в режим анализа сигнала "=0" счетчика 17 и при его появлении снимает сигнал Пуск" и переходит в режим анализа сигнала "Конец преобразования" АЦП 3. После прихода этого сиг- 30 нала блок 4 интерфейса считывает информацию с шин 10 данных АЦП и передает ее по шинам 7 данных н микроЭВМ.

На этом цикл измерения по одному аналоговому входу 6 заканчивается, На фиг.2а для примера показаны случаи ввода еще двух синусоидальных сигналов. В общем случае время, необходимое для определения амплитуды входного сигнала, не превышает 1 — 40 периода сигнала плюс время преобразования АЦП 3. Тип АЦП 3 и его быстродействие не играют существенной роли при определении амплитуды синусои45 дального сигнала. Частотный диапазон измеряемых сигналов синусоидальной формы ограничен лишь разрядностью счетчика 17 и частотой генератора

21 импульсов.

Рассмотрим случай когда измеряются входные сигналы 6 от источников постоянного напряжения или тока (фиг.2б и. фиг.3).

После коммутации входного сигнала постоянной величины мультиплексором

1, блок 4 интерфейса в момент времени t< вырабатывает сигнал "Пуск" и

38 4 однонременво импульсньп» сигнал Приз- . нак . Как и в случае, описанном выше, импульсный сигнал "Признак" через элемент ИЛИ 18, элемент И 19 поступает на вход триггера 20, который переходит в состояние "1". Начинает работу генератор 21 импульсов. Импульсы поступают на вход прямого счета четчика 17, на выходе ">О" которого появляется сигнал, по которому узел выборки и хранения переходит в режим отслеживания входного сигнала, Блок 4 интерфейса с задержкой времени, равной t - t, вырабатывает второй импульс "Признак". Триггер 13 переходит в состояние "1", и импульсы генератора 21 импульсов поступают на вход обратного счета счетчика 17. При появлении импульса на выходе "=0" счетчика 17 запускается АЦП 3, узел

2 выборки и хранения переходит в режим хранения входного сигнала; который одновременно подается на аналоговый вход АЦП 3, триггеры 20 и 13 с сбрасываются в "0", генератор 21 импульсов прекращает работу, блок 4 интерфейса снимает сигнал Пуск" и переходит в режим состояния сигнала

"Конец преобразования" АЦП 3. После прихода этого сигнала блок 4 интерфейса считывает информацию с шин 10 данных АЦП и передает ее по шинам 7 данных в микроЭВМ. На этом цикл измерения заканчивается.

Предлагаемое устройство ввода аналоговых данных для микроЭВМ может функционировать в режиме отслеживания входных сигналов. В этом режиме блок 4 интерфейса работает так же, как и в режиме измерения постоянного напряжения. Отличие заключается в том, что после передачи информации от АЦП 3 и микроЭВМ блок интерфейса снова вырабатывает два импульса

"Признак" и АЦП 3 измеряет тот же самый входной сигнал, который поступает от мультиплексора 1, и так до тех пор, пока от микроЭВМ не поступят управляющие сигналы и адрес следующего аналогового входа 6.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает ввод аналоговых сигналов любой формы, но при этом точность измерения амплитудного значения сигналов синусоидальной формы у предлагаемого устройства в среднем выше в 3-,4 раза, а частотный диапазон входных сигналон расширен.

1280638

Формула и з обре т е н и я

Устройство для ввода аналоговых сигналов, содержащее узел выборки и хранения, мультипле .,сор и аналогоцифровой преобразователь, адресные и информационные входы мультиплексора являются соответствующими входами устройства, выход подключен к информационному входу узла выборки и хранения, выход которого подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразователя, выходы которого являются выходами устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства за счет увеличения полосы пропускания, в него введен анализатор входных сигналов, содержащий компаратор, элемент ИЛИ, формирователь, генератор импульсов, счетчик, триггеры и элементы И, один вход компаратора подключен к шине нулевого потенциала устройства, другой подключен к выходу мультиплексора, выход через формирЬватель подключен к одному входу элемента ИЛИ, другой вход которого является первым управляющим входом устройства, а выход соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого является вторым управляющим входом с. ройства, а выход соединен с синхрозходом первого и с входом установки в "1" второго триггеров, неинвертирующий и инвертирующий выходы первого триггера подключены соответственно к первым входам второго и третьего элементов И, вторые входы которых соединены с выходом генератора импульсов, вход которого подключен к неинвертирующему выходу второго триггера, инвертирующий выход которого соединен с входом "Сброс" первого триггера, выход второго. элемента И соединен с вычитающим входом счетчика, выход третьего элемента И

20 подключен к счетному входу третьего триггера, выход которого соединен с суммирующим входом счетчика, один выход которого подключен к входу

"Сброс" первого триггера и к управ 5 ляющему входу аналого-цифрового пре-. образователя, а другой выход — к входу управления узла выборки и хранения.

i.280638

Фиг. Ю

Риз. 2

Составитель И. Алексеев

Редактор М. Дылын Техред JI.Cåðäîêîâà Корректор А. Тяско

Заказ 7068/55 Тираж 671

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

„буся"

Дща щ(4 фен МАГ ранен

jiðåаф аИаниу". Юусн

Ю имИ

pguAl 3 4 а ,Игнац а вРюа аьиа с ,Русн

ЯИКИ

1а,1

17(„p . Ксн с АЦП