Аналого-цифровой преобразователь

383206

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическил

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 21.11.1972 (№ 1750005/26-9) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 23.Ч.1973. Бюллетень ¹ 23

Дата опубликования описания 28Х111.1973

М. Кл. H 03k 13/17

Комитет по лелем изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 681.325(088.8) Авторы изобретения

Г. Г. Живилов и Э. П. Тихонов

Заявитель

АНА11ОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано в преобразователях напряжения в цифровой код.

В известном аналого-цифровом преобразователе, содержащем аналоговое запоми н ающее устройство, сравнивающее устройство, цифро-аналоговый преобразователь, регистр памяти, источник дополнительных образцовых напряжений, содержащий цифро-аналоговый преобразователь и масштабирующий делитель, логическое устройство, устройство управления, реверсивный счетчик и счетчик, в связи с тем, что время интервала квантования может достигать значительной величины при низкочастотных входных сигналах, погрешность измерения в этом случае будет возрастать пропорционально росту интервала квантования из-за разряда запоминающего конденсатора; кроме того, в известном устройстве задается приведенная ошибка восстановления входного сигнала, а с умен|ьшением измеряемого сигнала по амплитуде необходимо более точно автоматически устанавливать интервал квантования (не выдавая излишней и нформации о сигнале) и более точно восстанавливать функцию измеряемого сигнала, что может быть осуществлено при задан ии относительной погрешности восстановления входного сигнала, В предлагаемом устройстве, с целью повышен ия точности измерений и расширения частотного диапазона входных сигналов при их квантовании и автоматическом выборе интервала квантования при лин ейной экстраполяции, в преобразователь дополнительно введе. ны цифро-аналоговый преобразователь — умножитель, состоящий из дискретного делителя, измерительных ключей, двух разнополяр10 ных источников образцового напряжения и схем совпадений для подключения кодовых сигналов к измерительным ключам, а также регистр памяти с входными и выходными схемами совпадений, схемы совпадений управле15 ни я измерительными ключами и схемы

«ИЛИ», причем выход регистра памяти соединен соответственно через схемы совпадений управления измерительными ключами с одним из входов схем «ИЛИ», через входные схемы

20 совпадений — с входами дополнительного регистра памяти, одни выходы которого соеди иены со схемами совпадений источника дополнительн ых образцовых напряжений, другие выходы — через выходные схемы совпадений

25 с другими входами схем «ИЛИ», выходы которых соединены с управляющими входами и змерительных ключей цифро-аналогового преобразователя, а также через схемы совпадений для подключения кодовых сигналов к

30 измерительным ключам — с управляющими

383206 у(t) входами измерительных ключей цифро-ан алогового преобразователя — умнсжителя, выход которого соединен с выходами цифро-аналогового преобразователя и источника дополнительных сбразцовых н апряжений, а также одним из входов сравнивающего устройства.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство, как и известное, осуществляет квантование измеряемого сигнала U,„ïî амплитуде с автоматическим (адапTHBHlbIM) выбором временного интервала квантования при линейной экстраполяции сигнала, Текущая погреши ость восстановления сигнала при линейной экстраполяции определяется по формуле: я — 2у//+ 31 у1) g(t+-.) (, 2 J

rye у (t + —, — значение измеРяемого сигиа2, ла, задержанного на половину интервала квантования; зн ачение измеряемого сигнала, задержанного на полный интервал квантования; текущее значение измеряемомого сигнала.

Устройство работает следующим образом.

Измеряемый сигнал подается на аналоговое запоминающее устройство 1. По команде

«Пуск» от устройства 2 управления в аналоговое запоминающее устройство подается управляющий сигнал, по которому осуществляется аналоговое запоминание мгновенного значен|ия измеряемого сигнала U, которое затем преобразуется в код. B этом преобразовании участвуют аналоговое запоминающее устройство 1, сравнивающее устройство 8, устройство 2 управления и цифро-аналоговый преобразователь 4, состоящий из дискретного делителя 5, двух источников б и 7 образцового разнополярного напряжения, измерительных ключей 8 и регистра 9 памяти, дополнительного регистра 10 памяти, входных 11 и выходных 12 схем совпадений, схем 18 совпадений управления измерительными ключами и схем

«ИЛИ» 14.

Во время преобразования от устройства 2 управления поступает разрешающий сигнал на схемы 18 совпадений управления измерительными ключами, благодаря чему кодовые сигналы с регистра 9 памяти управляют дискретным делителем 5, преобразуя сигнал U, Остальные управляющие входы схем совпадений во время преобразования заперты, По окончании преобразования запомнен ного зн ачения сигнала U., в устройстве 2 управления одновременно формируются сигналы: перезаписи кода регистра 9 памяти в дополнительный регистр 10 памяти и перезаписи кода реверсивного счетчика 15 в счетичк 16. Сигнал перезаписи кода реги стра 9 памяти поступает на управляющие входы входных схем 11 сов5

Зо

65 падений. После этих сиги алов измеренное значение U в коде хранится в дополнительном регистре 10 памяти. Результат измерения

U,„, как будет показано ниже, будет задержан на интервал квантования и принят за значегние g(t+-ò). Код реверсивного счетчика 15, а следовательно, и счетчика 16, соответствует половине интервала квантования т/2. После перезаписи кода в счетчик 16 на последний подаются тактовые импульсы для определения половины интервала квантования т/2.

Сигнал со счетчика 16, соответствующий по времени концу половины интервала квантовани т/2, поступает в устройство 2 управления, которое формирует сигнал на следующее преобразование измеряемого сигнала U,, По этому сигналу, как и после команды «Пуск», аналоговым запоминающим устройством 1 запоминается мгновенное значение сигнала U, которое затем преобразуется в код аналогично предыдущему преобразованию, т. е. снова подается разрешающий сигнал на схемы 18 совпадений управления измерительными ключами|, а остальные схемы совпадений выключаются. После этого преобразования сигнала

U код его остается в регистре 9 памяти. Этот результат измерения задержан на время половины интервала квантования т/2 и в дальнейшем будет принят за значение g(t+ /2).

По окончании измерения сигнала U,, задержанного н а полови ну интервала квантования -,. 2, определяется вторая половина интервала т. Для этого переписывается код реверсивного счетчика 15 в счетчик 16, на который затем cr устройства 2 управления подаются тактовые импульсы. Сигнал со счетчика

16, соответс1вующий второй половине интервала квантования т, поступает в устройство 2 управления, которое формирует сигнаал на аналоговое запоминание текущего значен ия

g(t) аналоговым запоминающим устройством

1. Одновременно с указанным сигналом в устройстве 2 управления формируется общий управляющий сигнал на схемы 17 совпадений и выходные схемы 12 совпадений дополнительного регистра 10 памяти . Схемы 17 совпаден ий для подключения кодового сигнала к измерительным ключам 18, измерительные ключи 18, дискретный делитель 19 и два разнополярных источника 20 и 21 образцового напряжения образуют цифро-аналоговый преобразователь-удвоитель 22. Выходное напряжени е в цифра-аналоговом преобразователе-удвоителе 22 удваивается или за счет выбора источников 20 и 21 образцовых напряжений вдвое большими по сравнению с источниками б и 7, или за счет различн ого масштабирования дискретных делителей 5 и 19. Таким образом, .измвренное значение у(1+т/2), код которого хранится в регистре 9 памяти, преобразуется в цифро-аналоговом преобразователеудвоителе 22 в аналоговое значение, равное

2у (t+zj2) .

В дополнительном регистре 10 памяти хранится кодовое значен|ие и|змеряемого сигнала

383206

15 го

25 у(1+т). Выходные схемы 12 совпадений подключен ы к регистру 10 таким образом, что на их выходе образуется кодовое значение сигнала у(/+т) с противоположным знаком. При подаче управляющего сигнала на выходные схемы 12 совпадений код сигнала у(+т) с противоположным знаком, проходя схемы

«ИЛИ» 14, подается на измерительные ключи 8 цифро-аналогового преобразователя 4, в котором на выходе дискретного делителя 5 образуется аналоговое значение измеряемого сигнала у(Г+т) с противоположным измеренному значению знаком. Измеренные значения

2у(1+т/2) и y(t+z),вычитаются на выходах дискретных делителей 5 и 19 и подаются на вход сравнивающего устройства 3, н а другой вход которого подано измеренное текущее значение входного сигнала у(/).

От устройства 2 управления на сравнивающее устройство 3 подается стробирующий импульс, в результате чего определяется знак разности между текущим значением измеряемого сигнала у(/) и алгебраической суммой удвоенного значения измеряемого напряжения через половину интервала квантования

2y(t+ /2) и значением измеряемого сигнала с противоположным знаком через интервал квантования у(t+x). Результат сравнения при определении знака разности записывается в логическое устройство 28 в виде «Нуля» или

«Единицы». Логическое устройство 23 по команде от устройства 2 управления в зависимости от знака разности, включает напряжение ошибки восстановления Ле(t) с соответствующим знаком. Это напряжение снимается с источника 24 дополнительных образцовых напряжений, состоящего из дискретного делителя 25, измерительных ключей 2б, схем 27 совпадений, управляющих включением измерительных ключей 2б и масштабирующего делителя 28. Код относительной ошибки восстановления подается с дополнительного регистра 10 памяти и соответствует модулю измеренного значения у(/+т). Масштаб (величина) относительной ошибки восстановления выбирается масштабирующим делителем 28 и определяет ошибку восстановления входного сигнала. При отрицательной разности включается — Ле(1), при положительной разности

+Лв(t). Сигнал включения напряжения

Лв(1) подается на схемы 27 совпадений от устройства 2 управления.

Значение напряжения ошибки восстановления Ле(1) суммируется на выходах дискретных делителей 5 и 19. Образуется алгебраическая сумма напряжений 2y(t+ /2), g(t+T) с противоположным знаком и Ле(/), которая сравнивается сравнивающим устройством 8 с текущим значением у(1), запомненным аналогoBbIM запоминающим устройством. При сравнении этих напряжений могут вози|икнуть различные варианты, в зависимости от которых логическое устройство 23 принимает решение об изменении (уменьшении или увеличении) интервала квантования измеряемого зю

65 сигнала т на величину Лт (вычитает или прибавляет единицу в реверсивным счетчик 15).

Далее с помощью устройства 2 управления считывается код с дополнительного регистра

10 памяти, который соответствует измеренному значению у(1+т), и измеряется ранее запомненное напряжение у(1), которое для следующего (нового) цикла измерения будет соответствовать напряжению у(1+т) .

Дальнейшая работа устройства не отличается от описан ной ранее, т. е. после измерения запомненного значения g(t) следует определение половины скорректированного интервала квантования и т. д. В начале измерения код реверсивного счетчика 15 равен нулю, что соответствует минимально возможному и нтервалу квантования т (с реверсивного счетчика

15 в счетчик 16 считывается обратимый код).

По мере увеличения числа циклов измерения код на реверсивном счетчике 15 увеличивается и начинает флуктуировать около определенного оптимального для данного процесса интервала квантования до тех пор, пока не изменится спектр (или соответственно антикорреляцион ная функция) входного сигнала.

Предмет изобретения

Аналого-цифровой преобразсватель, содержащий аналоговое запоминающее устройство, сравнивающее устройство, цифро-аналоговый преобразователь, регистр памяти, источник дополнительных опорных напряжений, содержащий цифро-аналоговый преобразователь и масштабирующий делитель, логическое устройство, устройство управления, реверсивный счетчик и счетчик, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения частотного диапазон а входных сигналов при их квантовании и автоматическом выборе интервала квантования при линейн|ой экстраполяции, в преобразователь дополнительно введены ци фро-аналоговый преобразователь-умножитель, состоящий из дискретного делителя, измерительных ключей, двух разнополярных источников образцового напряжения и схем совпадений для подключения кодовых сигналов к измерительным ключам, а также регистр памяти с входными и выходными схемами совпадений, схемы совпадений управления измерительными ключами и схемы

«ИЛИ», причем выход регистра памяти соединен соответственно через схемы совпадений управления измерительными ключами с одним из входов схем «ИЛИ», через входные схемы совпадений — с входами дополнительного регистра памяти, одни выходы которого соединены со схемами совпадений источника дополнительных образцовых напряжений, другие выходы — через выходные схемы совпадений с другими входами схем «ИЛИ», выходы которых соединены с управляющими входами измерительных ключей цифро-аналогового преобразователя, и также через схемы совпа383206

Составитель А. Белов

Техред Л. Грачева

Корректоры; В. Федулова и E. Талалаева

Редактор P. Солод

Заказ 2333/4 Изд. № 681 Тираж 780 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

7 деций для подкл1очения кодовых сигналов к измернтельныв! ключам — с управляющими входами измерительных ключей цифро-аналогового преобразователя — умножителя, Выход которого соединен с,выходами цифро-аналогового пуеобразователя и источника дополни- тельных образцовых напряжений, а также одним из входов сравнивающего устройства.