Аналого-цифровой преобразователь

 

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в устройствах регистрации и преобразования электромагнитных полей . Цель изобретения - повьшение точности преобразования в широком динамическом диапазоне изменения напряженности электромагнитного поля. Цель достигается тем, что в преобразователь введены п антенн, п - 1 ключей, п - 1 регистров первой группы регистров п - 1 элементов И, п - 1 элементов ИЛИ, элемент уставки кода, п - 1 цифровых компараторов и п - 1 триггеров. Наличие данных элементов позволяет предотвратить (Л перегрузку согласующих усилителей в антенных каналах и осуществить преобразование с меньшей погрешностью. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (5D4 Н 03 М 18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делАм изОБРетекий и ОткРытий (21) 3764924/24-24 (22) 02.07.84 (46) 07.12.86. Бюл. Р 45 (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени государственный университет им. В.И.Ленина (72) В.В.Шпяхтин, В.Е.Ямный и В.Н.Чуясов (53) 681.325(088.8) (56) Шпяхтин В.В. Построение входных устройств для широкодиапазонного аналого-цифрового преобразователя.

Тезисы докладов на конференции "Статистические методы обработки данных и системы дистанционного зондирования окружающей среды", Минск, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1197075, кл. Н 03 М 1/18, 1984. (54) АНАЛОГО-. ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в устройствах регистрации и преобразования электромагнитных полей. Цель изобретения — повышение точности преобразования в широком динамическом диапазоне изменения напряженности электромагнитного поля.

Цель достигается тем, что в преобразователь введены и антенн, и — 1 ключей, п — 1 регистров первой группы регистров и — 1 элементов И, и

1 элементов ИЛИ, элемент уставки кода, п — 1 цифровых компараторов и n — - 1 триггеров. Наличие данных элементов позволяет предотвратить перегрузку согласующих усилителей в антенных каналах и осуществить преобразование с меньшей погрешностью.

2 ил.

1275767

1$

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в устройствах регистрации и преобразования электромагнитных полей, напряженность которых изменяется в широком динамическом диапазоне.

Цель изобретения — повышение точности преобразования в широком динамическом диапазоне изменения напряженности электромагнитного поля.

На фиг, 1 приведена принципиальная схема аналого-цифрового преобразователя на фиг, 2 — пример, показывающий уровни напряженности поля, при. которых шунтируются усилители устройства.

Аналого-цифровой преобразователь содержит антенны 1, -1>, согласующие усилители 2,-2>, узкодиапаэонные аналого-цифровые преобразователи (УАЦП) 3 -3, генератор 4 синхроимпульсов, регистры 5,-5 первой группы, элементы ИЛИ 6, коммутатор

7, преобразователь 8 единичного позиционного кода в двоичный, элементы

И 9 -9, триггер 10, -10, цифровые компараторы 11 -11 „ элемент уставки кода 12, ключи 13, -13, регистр 14 и преобразователь 15 унитарного кода в единичный позиционный код.

Рассмотрим работу аналого-цифрового преобразователя применительно к регистрации электромагнитных сигналов.

Входной сигнал, изменяясь в широком бинамическом диапазоне, наводит в антеннах 1 -1 напряжения, которые соответствуют величинам:

=fhg,; Uz =Khg; U> =с hg где . Я вЂ” напряженность электрического поля, hg„ — действующие высоты антенн.

1, Я а

Причем h = 2, где а — целое число, равное О, 1, 2, 3, ... Эти напряжения через согласующие усилители 2, — 2 преобразуются в цифровой код с помощью УАЦП 2 1-Зз по импульсам синхронизации от генератора 4. Одновременный запуск УАЦП необходим для уменьшения динамических погрешностей, возникающих вследствие асинхронности выбора значений преобразуемых сигналов различными УАЦП. Коды с выходов УАЦП поступают в регистры

5<-5> и на входы коммутатора 7. Тре,буемый канал определяется по неперегружаемому УАЦП.

Рассмотрим подробнее работу устройства. Наличие "1" в любом младшем разряде УАЦП, начиная со второго указывает на перегрузку более чувствительного младшего канала.

Поэтому сигналы с выходов младших разрядов УАЦП, пройдя регистры 5, элементы ИЛИ 6, подают "1" на входы регистра 14. Запись информации в регистр 14 осуществляется по синхро импульсам, которые поступают от reнератора 4. Коды с выхода регистра

14, пройдя преобразователь 15 унитарного кода в единичный, позиционный код, поступают на коммутатор 7 и одновременно на преобразователь 8 единичного позиционного кода в двоичный. Запись информации в регистр 5 осуществляется от генератора 4, а в регистры 5, -2, — через элементы

И 9 -9, на вторые входы которых соответственно подаются сигналы с выходов триггеров 104-10 .

Цифровая информация с регистров у

5 -5 поступает на первые входы цифровых компараторов 11 -11, на вторые входы цифровых компараторов поступают коды с выхода элемента уставки кода 12. Выходные сигналы триггеров 10, -10 одновременно поступают на управляющие входы ключей 13,-13 .

Цифровой код, соответствующий значениям U — Я hgэ и U., — Ehg поступает на входы цифровых компараторов н сравнивается с кодом элемента уставки кода. Если компараторы вьщают сигналы "Больше". то триггеры 1О -10 устанавливаются в состояние "1". Допустим с регистра

5 пришел код N который будет говорить о том, что сигнал вышел за диапазон работы УАЦП 3 1. Код N сравнивается с кодом N уставки. Если

N (r N, то компаратор выдает сигнал

"Больше" и устанавливает триггер

10< в положение "1". Этот уровень включает ключ 134 и подает запрещающий потенциал на элемент И 9 . Этот уровень запрещает прохождение импульсов генератора на регистр 5, и в регистре остается последнее значение цифрового кода УАЦП 3 . Ключ 13 зашунтирует вход согласующего усилителя 21, и при дальнейшем повышении напряженности поля усилитель 2, не будет реагировать и не буцет входить в перегрузку.

1275767 цессы в усилителе не влияют на работу всего АЦП, так как в этот момент подключен более грубый канал.

Если и дальше происходит понижение аналогового сигнала, то таким же образом включается в работу усилитель 2< .

Выходные коды преобразователя 8 и коммутатора 7 являются выходными кодами устройства. Коды коммутатора образуют мантиссу числа, а коды преобразователя — порядок числа.

45

Формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий п согласующих усилителей, выходы которых соединены соответственно с первыми входами п узкодиа пазонных аналого-цифровых преобразо55 вателей, вторые входы которых подПри дальнейшем увеличении напряженности поля наступит момент, когда, появится код N с регистра 5 . Этот код сравнивается компаратором 11 с кодом уставки N. Если Nz > N, то 5 триггер 10 становится в "1" и включает ключ 13 и запрещает прохождение импульсов генератора 4 на регистр

5 . Ключ 13 шунтирует вход усилителя 2, а в регистре 5 запишется 10 последнее состояние УАЦП 3 . Усилитель 2, не войдя в перегрузку, на выходе имеет нулевое выходное напряжение.

На фиг. 2 показано как выставлены 5 уровни, при которых шунтируются усилители. В том случае, если сигнал начинает уменьшаться, то дойдя до уровня, соответствующего U компаратор !1 выдает сигнал "Меньше", 20 триггер 10 устанавливается в нулевое положение и ключ 13 перестает шунтировать усилитель и на регистр

5 поступают импульсы генератора 4 через элемент 92 При этом на УАЦП 25 начинает поступ .ть аналоговый сигнал, но так как усилитель включается в работу до границы поддиапазона, на выходе УАЦП максимальный код. В течение времени дальнейшего уменьше- 30 ния сигнала переходной процесс в системе устанавливается и в момент достижения входным сигналом грани- цы поддиапазона усилитель работает в линейном режиме. Переходные проключены к выходу генератора синхроимпульсов, первый регистр первой группы регистров, п — 1 элементов

ИЛИ, регистр, выходы которого подключены к соответствующим входам преобразователя унитарного кода в единичный позиционный.код, выходы которого подключены в соответствующим управляющим входам коммутатора и входам преобразователя единичного позиционного кода в двоичный код, выходы которых соответственно являются выходными шинами кодов мантиссы и порядка, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности преобразования в широком диапазоне изменения напряженности электромагнитного поля, в него введены и антенн, n — 1 ключей, n — 1 регистров первой группы регистров, п — 1 элементов И, элемент уставки кода, п — 1 цифровых компараторов и

n — 1 триггеров, выходы которых подключены соответственно к управляющим входам ключей, выходы которых подключены к общей шине, а входы объединены соответственно с входами п — 1 согласующих усилителей и соединены соответственно с выходами

n — 1 антенн, выход первой антенны соединен с входом первого согласующего усилителя, первые входы элементов И объединены с первым входом регистра, первым входом первого регистра первой группы регистров и подключены к выходу генератора синхроимпульсов, вторые входы элементов И подключены соответственно к выходам триггеров, а выходы — соответственно к первым входам n — 1 регистров первой группы регистров, вторые входы и регистров первой группы регистров соединены соответственно с выходами узкодиапазонных аналого †цифров преобразователей, выходы — с соответствующими информационными входами коммутатора, а выходы, кроме п-го регистра, — соответственно с входами п — 1 элементов ИЛИ и первыми входами цифровых компараторов, вторые входы которых подключены к выходу элемента уставки кода, а выходы — соответственно с входами триг" геров, при этом выходы n — 1 элементов ИЛИ подключены к соответствующим входам регистра.

7npsdnr са жувюиаабачив и,аде Гг

Грочиоа асрбаго аул,там .

Составитель В,Солодова

Техред Л.Олейник Корректор И.Шароши

Редактор А.Шандор

Заказ 6581/57

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

Граница

&юраго Жожкжт фиг. с

Тираж 81б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Уг