Способ преобразования кода в постоянный сигнал

 

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике, автоматике и автоматизированным системам управления и является усовершенствованием способа, известного из авт.св. СССР № 836791, основанного на преобразовании кода в m сдвинутых друг относительно друга на Т/т последовательностей широтно-импульсного сигнала, их суммировании и усреднении. Цель изобретения - повышение быстродействия и преобразования . Цель достигается тем, что формируют (т+1)-ую последовательность широтно-импульсного сигнала, осуществляют ее суммирование с дополнительным постоянным сигналом, высокочастотную фильтрацию полученной суммы сигналов и дальнейшее суммирование с m последовательностями широтноимпульсного сигнала. Кроме того, конкретизируются параметры (т+1)-ой i последовательности широтно-импульсного и дополнительного постоянного (Л сигналов. Способ позволяет на 2-3 порядка повысить быстродействие преобразования . 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А2 (19} (И} (я} 4 " 03 М 1!66

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТ

К А8ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 836791 (21) 3843416/24-24 (22) 11.01.85 (46) 15.11.86. Бюл. У 42 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) Ю.А.Пасынков и А.А»Чайка (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 836791, кл. Н 03 К 13/02, 1979. (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ КОДА В

ПОСТОЯННЫЙ СИГНАЛ (57) Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике, автоматике и автоматизированным системам управления и является усовершенствованием способа, известного из авт.св. СССР У 836791, основанного на преобразовании кода в m сдвинутых друг относительно друга на

Т/m последовательностей широтно-импульсного сигнала, их суммировании и усреднении. Цель изобретения — повышение быстродействия и преобразования. Цель дбстигается тем, что формируют (m+1)-ую последовательность широтно-импульсного сигнала, осуществляют ее суммирование с дополнительным постоянным сигналом, высокочастотную фильтрацию полученной суммы сигналов и дальнейшее суммирование с m последовательностями широтноимпульсного сигнала. Кроме того, конкретизируются параметры (m+1)-ой последовательности широтно-импульсного и дополнительного постоянного сигналов. Способ позволяет на 2-3 порядка повысить быстродействие преобразования. 3 ил.

1270896 2

Изобретение относится к технике преобразования цифровых величин в аналоговые, может быть использовано в высокоточных калибраторах напряжения, цифровых измерительных приборах и системах и является дополнительным к основному авт.св. 9 836791.

Цель изобретения — повышение быстродействия преобразования.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, реализующая предлагаемый способ; на фиг. 2 — амплитудно-временные диаграммы, его поясняющие: на фиг. 3 — пример выполнения .преобразователя кода в управляющие широтно-импульсные сигналы.

Устройство (фиг. 1) содержит генератор 1 импульсов образцовой частоты, преобразователь 2 кода в управляющие широтно-импульсные сигналы, источник

3 образцового напряжения,,блок 4 переключателей, сумматор 5, фильтр 6 нижних частот (ФНЧ), шину 7 выходного постоянного сигнала, шины 8 и 9 соответственно входного преобразуемого кода и входного сигнала записи кода, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 10, переключатель 11 и фильтр 12 верхних частот (ФВЧ), выполненный на резисторах с сопротивлениями R, и R и конденсаторе емкостью С.

Выход генератора t соединен с импульсным.входом преобразователя

2,п-информационных входов которого связаны шиной 8 преобразуемого кода, а m выходов соединены с ш управляющими входами блока 4 переключателей, один из аналоговых входов которого подключен к выходу положительного напряжения источника 3, а второй связан с общей шиной устройства, при этом m аналоговых выходов блока

4 переключателей соединены с m входами сумматора 5, (ш+1)-й вход которого связан с выходом ФВУ 12, а выход соединен со входом ФНЧ 6, вьгсод которого является выходной шиной 7.

Входная шина 9 подключена к входам записи преобразователей 2 и ЦАП 10, n-f информационных входов которого связаны с шиной 8, а вход образцового напряжения соединен с выходом отрицательного напряжения источника

3 и одним из аналоговых входов переключателя 1 1, другой вход которого соединен с общей шиной устройства, а управляющий вход переключателя

1О

ЗО

11 подключен к (m+1) выходу преобразователя 2, при этом выход переключателя 11 и выход ЦАП 10 через соответствующие резисторы ФВЧ 12 связаны с выводом конденсатора С, другой вывод которого является выходом ФВЧ 12.

Генератор генерирует. импульсы образцовой частоты f и может быть построен по схеме мультивибратора с кварцевой стабилизацией частоты. При использовании микросхем серии К155 генератор будет содержать 3 инвертора, например К155ЛН1 (1/2 корпуса).

Преобразователь 2 формирует временные параметры m последовательностей широтно-импульсных сигналов (ШИС): длительность импульсов пропорциональную коду N, период Т, пропорциональный коду N и сдвиг последовательностей друг относительно друга на величину Т/m, а также временные параметры (в+1)-й последовательности: длительность импульса пропорциональную (n- С) младшим разрядам кода И, период Т/ш и начало ,импульсов, совпадающее с началом пе-, риодов кТ/m, где k = О, 1, 2..., Причем Г /logjam/ — число старших разрядов и-разрядного кода в соответствующей системе счисления а, необходимых для формирования m последовательностей.

Преобразователь 2 может быть реализован, например, при а 2 по схеме, приведенной на фиг. 3, содержащей два двоичных (n-f)-разрядных вычитающих счетчика 13 и 14, два двоичных f-разрядных вычитающих счетчика 15 и 16, два стробируемых дешифратора 17 и 18 двоичного кода в шразрядный единичный последовательный код, (ш+1) RS-триггеров 19, выходы которых являются выходами преобразователя 2.

Счетчик 15 и дешифратор 17 представляют собой распределитель коротких импульсов (длительностью 1/Е, ) с предварительной установкой в нуль, задающей начало импульсов m последовательностей и их сдвиг друг относительно друга на величину Т/m, определяемый моментами появления импульсов переполнения счетчика 13, который также предварительно обнуляется сигналом по шине "Запись". Распределитель импульсов на счетчике 16 и дешифраторе 18 с предварительной установкой в состояние, определяемое з 12708 значением F старших разрядов преобразуемого п — разрядного кода N, формирует окончания импульсов m последовательностей и их сдвиг друг относительно друга на величину Т/m. 5

Поскольку импульсы переполнения счетчика 14 следуют с тем же периодом

Т/m, но сдвинуты относительно выходных импульсов счетчика 13 на величину t„, определяемую (п- Г) младшими разрядами предварительно записанного в счетчике 14 кода N, то сигналы окончания длительности импульсов m последовательностей на выходах дешифратора 18, относительно одноименных выходов дешифратора 17, появятся через время t<, пропорциональное значению кода N. Таким образом, RS-триггеры 19. 1..., 19.m формируют т последовательностей ШИС, à RS-триггер 19— (m+1)-ю последовательность ШИС.

ФВЧ 12 суммирует постоянное напряжение с выхода ЦАП 10 и широтно-импульсное — с выхода переключателя

11 с помощью резисторов, величина и тип которых должны быть теми же, что и в сумматоре 5. Конденсатор осуществляет дальнейшее отделение постоян— ной составляющей от (m+1)-й последовательности ШИС. 30

Способ преобразования кода в постоянный сигнал иллюстрируется рабо— той устройства..

По импульсу записи, поступающему на шину 9, и-разрядный преобразуемый код N, установленный к этому моменту времени на шине 8, записывается в преобразователь 2, а d, следующих за 1 разрядами, младших разрядов кода М записываются в регистр 4р

ЦАП 10, причем d ап-г, Преобразователь 2 совместно с генератором 1 формирует временные параметры m последовательностей ШИС, поступающих с mего выходов на ш управЛяющих вхо-45 дов блока переключателей,с ш выходов которого m последовательностей ШИС с образцовой амплитудой импульсов Ео поступают в сумматор 5, на выходе которого напряжение имеет вид, пока- gp . занный на фиг. 2, а. Выходное напряжение сумматора с единичным коэффициентом передачи по каждому входу при отсутствии (тп+1)-й последовательности и в установившемся режиме U y (фиг. 2, a) имеет постоянную состав.ляющую, равную

Б Ео епг. /

Т/m и импульсную составляющую с амплитудой импульсов Е„, периодом Т/m, длительностью импульсов

t„— „г/ н/

Т/m

tq и средним значением У = Е

Т m

Пе реключатель 11, управляемый (m+1) ì выходным сигналом преобразователя 2, формирует (m+1) последовательность ШИС со следующими параметрами: амплитудой импульсов — Е, периодом Т/m и длительнос.тью импульсов

Таким образом (m+1)-я последовательность ШИС имеет те же временные характеристки, что и импульсная составляющая суммарного сигнала m последовательностей, совпадает по фазе, но имеет противоположную полярность. Операцию отделения постоянной составляющей Ь (в+1) — и последовательности ШИС осуществляет конденсатор ФВЧ 12, на один вывод которого через резистор с сопротивлением R поступает (m+1)-я последовательность

ШИС. Другой вывод конденсатора соеди- нен с суммирующей точкой сумматора 5.

Поскольку (в+1)-я последовательность (фиг. 2, б) в итоге должна скомпенсировать импульсную составляющую суммарного сигнала (фиг. 2, а) m последовательностей, то она суммируется с основными последовательностями с тем же весом R/R, т.е. сопротивление ос

R, резистора выбирается равным сопротивлению суммирующих резисторов сумматора 5. На фиг. 2,в показан суммарный сигнал (m+1) -й последовательностей ШИС в установившемся режиме. Однако время преобразования определяется теперь временем установления ФВЧ 12. Для быстрого выведения

ФВЧ 12 в установившийся режим выходное напряжение ЦАП 10 подают через резистор с сопротивлением К2 в точку соединения резистора с сопротивлением R, ч конденсатора, причем R, R2. Следовательно, уменьшение времени установления ФВЧ 12 определяется степенью приближения выходного напряжения (Ugqgg ) ЦАП 10 (по модулю) к среднему значению на,.ряжения (m+1)— и последовательности ШИС.

Если время установления ФВЧ 12, следовательно, и время преобразовав ния без опорного уровня U „ определяется формулой

1270896 или

1

8m f, m — ent / — 7 — / Т/m, tö где 1. — частота входного сигнала, 0

<и а выходное напряжение У а„Е, с д ш

5 (1 — Яцдп ), где 8ч„„— суммарная приведенная погрешность (дискретности, нелинейности

ЦАП 10, то с использованием U qz дЛя ускорения процессов высокочастотной Фильтрации время установления (или время преобразования) запишется формулой I5

t =8 tn — ш—

N N в и в предельном случае, т.е. когда число разрядов ЦАП 10 d = n 1 ., и с учетом того, что N,„ = 2, а

m 2, формула преобразуется к виду

1 (»- Ч вЂ” (и f) 2 Мп2 =

5ь и 25 (n-6) ° 2 о z4

Для примера, fp = 2 Гч, 1 - 4, t 1â = 1.5 10 С.

Кроме того и суммирование (m+1)й последовательности ШИС с m последовательностями приводит к уменьшению на несколько порядков амплитуды импульсов суммарного сигнала и к соответствующему уменьшению

35 времени выполнения операции усреднения, осуществляемой фильтром 6.

Поскольку амплитуда импульсов суммарного сигнала зависит теперь толь40 ,ко от неодинаковости сопротивлений суммирующих резисторов сумматора .и резистора с сопротивлением R< неравенства модулей напряжений

+ Ео и -Ео неточности передачи импульсного напряжения через конденса- 45 тор емкостью С, то, выражая неоцинаковость амплитуд импульсов через Л Е, P можно представить в виде

Р,. ю

pm<„ 8m где 3Š— приведенная к величине Ео погрешность от пульсаций выходного напряжения сумматора. Следовательно, время усреднения выходного напряжения будет определяться выражением

N» с1й 8ш 2 н в Sе,ор

2(п- с) -З вЂ” .2 сп 2= цн Е о (-e)-з

Е о -ю

Например, при lE -= 2, п 16

Г = 4, f, = 2, время усреднения составит примерно 2 ° 10 С.

Таким образом, данный способ преобразования кода в постоянный сигнал позволяет на 2-3 порядка повысить быстродействие преобразования и, соответственно, упростить операцию усреднения суммарного широтноимпульсного сигнала, Формула и з обретения

Способ преобразования кода в постоянный сигнал по авт.св.

Ф 836791, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия преобразования, одновременно с формированием m последовательностей широтно-импульсных сигналов формируют (m+1)-ю последовательность широтно-импульсных сигналов с амплитудой, равной по значению амплитуде. импульсов,каждой из ш последовательностей широтно-импульсных сигналов, но противоположной полярности,,длительностью периодом их следования Т/m и моментами появления импульсов, совпадающими с началами интервалов к Т/ш, где tя — длительность импульсов в каждой из последовательностей широтно-импульсных сигналов, k О, 1, 2... ° .. епг / / — целая часть ар-.

"И

Т/m гумента, осуществляют ее высокочастотную фильтрацию и суммирование с ш последовательностями широтно-импульсных сигналов, причем перед высокочастотной фильтрацией (m+1)-ю последовательность суммируют с дополнительным постоянным сигналов, равным

t< ent / Т/

ts Т о

T/m m

T/m

Ео амплитуда импульсов последовательностей широтно-импульсных сигналов.

1270896

g7u& 1

1270896

Составитель В. Солодова

Редактор А.Долинич Техред И.Попович Корректор M.Äeì÷èê

6594 Тираж 816 Подйисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ

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