Адаптивный аналого-цифровой преобразователь

 

Изобретение может быть использовано при автоматическом измерении параметров широкополосных периодических сигналов . Цель изобретения - уменьшение динамической погрешности прн преобразовании периодических сигналов. В адаптивный аналого-цифровой преобразователь (АЦЦ) введены генераторы пилообразного 11 и ступенчато изменяющегося напряжения 13, элемент сравнения 12, третий регистр 17, дешифраторы нулей 14 и единиц 15, v. ie- мент И 16. В устройстве в каждом нериоде преобразуемого сигнала производится преобразование одного мгновенного зна.чения. Причем изменение задержки в системе происходит только после того, как будет обеспечено сравнение сигнала со шкалой считывания АЦЦ и получен правильный отсчет . 2 ил. Вымд { (Л Оо to ОЭ 00 N

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) ()1) (5))4 H03 М! 18

yqpr + .))5 4% ц " „,13

БИБЛИОТЕКА

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 822349 (21) 4005648/24-24 (22) 06.01.86 (46) 23.05.87. Ьюл. № 19 (72) В. К. Чепалов, H. Р. Карпов, А. Д. Паламарчук и Е. Ei. Березкин (53) 681.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

No 822349, кл. Н 03 М 1/18, 1979. (54) АДАПТИВНЫЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение может быть использовано при автоматическом измерении параметров широкополосных периодических сигналов. Цель изобретения — уменьшение динамической погрешности при преобразовании периодических сигналов. В адаптивный аналого-цифровой преобразователь (Alll1) введены генераторы пилообразного 11 и ступенчато изменяющегося напряжения 13, элемент сравнения 12, третий регистр 17, дешифраторы нулей 14 и единиц 15, ë»меHT И 16. В устройстве в каждом периоде преобразуемого сигнала производит»я пр»образование одного мгновенного знач»нпя.

Причем изменение задержки в систем» происходит только после того, как будет обе»печено сравнение сигнала со шкалой»читывания АЦП и получен правильный отсчет. 2 ил.

1312733

Изобретение относится к аналого-цифровой вычислительной и измерительной технике, мо кет быть использовано при автоматическом измерении параметров широкопоlocIIblv периодических сигналов и является усовершенствованием известного устройства по авт. св. № 822349.

Цель изобретения уменьшение динамической погрешности при преобразовании периодических сигналов.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняюсцие его работу.

Преобразователь содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1 считывания, сумматор 2, первый регистр 3, блок 4 сравнения кодов, второй регистр 5, цифроаналоговый преобразователь 6, генератор 7 имссульсов, вычитающие устройства 8 и 9, мультиплексор 10, генератор 11 пилообразного напряжения, элемент !2 сравнения, генератор 13 ступенчато изменяющегося напряжения.;II.IIIèôðäòoð 14 нулей, дешифратор 15 единиц, элемент И 16 и третий регистр 17.

АЦ11 1 считывания, сумматор 2, первый 3 и второй 5 регистры, блок 4 сравнения, цифрс>аналоговый преобразователь 6, мультиII lI.êë>ð 10 с вычитающими устройствами 8 и 9 образуют следящую измерительную систему, обеспечивающую адаптивный режим квантования на основе анализа колон, получ IIHblx на данном и предыдущем тактах.

Введем следующие обозначения:

\, полный кол мгновенного значения цреоб>разуемс>го сигнала, полученный на

К-М I «II n, и. кол па выходе АЦП 1 считывания; а кол, поступающий на цифроаналс>говый преобразователь 6 с регистра 5 на к-м такте; величина кванта преобразования

Il(>;I м пл и туле;

Х вЂ” число квантов в шкале АЦП 1 считывания.

К началу к-и> такта на управляющий вход АЦП 1 считывания поступает напряжение, равное а q, с цифроаналогового преобразователя 6, в результате чего шкала занимает положение от a«q до (а. + N) q.

При поступлении импульса опроса с первого выхода генератора 7 импульсов на выходе

АЦП 1 считывания фиксируется код п«соответственно, на выходе сумматора формируется кол х. = п — а. и сравнивается с кодом Х. с, полученным аналогичным путем на предыдущем такте и хранящимся в первом регистре 3. В зависимости от результата сравнения блоком 4 сравнения на входы регистра 5 через мультиплексор 10 полается один из следуюсцих колов:

1О

55 а.+ = Х -i, если Х. ) Х.-, а«.с = Х. — N + 1, если Х. (Х.-I, а "> = Х« — N/2, если Х« »с Х.-I.

Данные коды формируются из кодов регистра 3 с помощью вычитающих устройств

8 и 9. Задержанным импульсом с второго выхода генератора 7 импульсов коды Х. и а. заносятся соответственно в регистры 3 и 5, и после окончания переходного процесса установления выходного напряжения цифроаналогового преобразователя 6 устройство готово к следующему такту преобразования.

Таким образом, если сигнал нарастает (Х. ) Х.-l), шкала АЦП 1 считывания к следующему такту занимает положение от а.- до а.- + N, т.е. простирается вверх от измеренного на предыдущем такте значения; если сигнал спадает (Х. (Х -I), шкала простирается от а«с до а.-с — N, т.е. вниз от измеренного значения, а если Х.

Х.-с, т.е. сигнал остается постоянным, шкала располагается симметрично относительно Х..

Дешифратор 14 нулей, дешифратор 15 единиц, элемент И 16 и третий регистр 17 образуют схему формирования выходного кода. Код Х. в регистр 17 записывается задержанным импульсом с генератора 7 импульсов только в том случае, если на выходах лешифраторов 14 и 15 присутствуют уровни «1», т.е. код п«не минимальный («000...0»), что соответствует ситуации, когда преобразуемый сигнал меньше шкалы), и не максимальный («111...1»), что соответствует ситуации, когда сигнал больше шкалы.

Генератор 11 пилообразного напряжения, элемент 12 сравнения и генератор 13 ступенчато изменяющегося напряжения образуют систему автоматического сдвига синхроимпульсов (фиг. 2б), сопровождающих периодический входной сигнал (фиг. 2а) .

Синхроимпульсы (фиг. 26) запускают генератор 11 пилообразного напряжения, выходное напряжение которого V„ñðàâíèâàåòñÿ элементом 12 сравнения с напряжением генератора 13 ступенчато изменяющегося напряжения (фиг. 2в). В момент сравнения формируется строб-импульс (фиг. 2г), задержка которого t- определяется напряжением U=. Строб-импульс запускает генератор 7 импульсов, в результате осуществляется такт преобразования мгновенного значения напряжения.

На фиг. 2а показана ситуация, когда имеет место резкий скачок напряжения

V(t). До точки А сигнал U(t) характеризовался малыми изменениями, поэтому в этой точке шкала АЦП 1 считывания занимает положение 1, симметричное относительно измеренного значения. При запуске АЦП 1 с задержкой t (òî÷ а Б) шкала по-прежнему занимает положение l, сигнал (t) находится вне шкалы и код п„будет максимальным

1312733 ак

1

Фиг.2

Составитель В. Махнанов

Редактор А. Шандор Техред И. Верес Корректор Е. Рошко

Заказ 1849/55 Тираж 902 Подписное

ВН ИИП И Гос1дарствснного комитета (.(.(.Р по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская на6., д. 4!5

Г!роизнодстяенно-полиграфическое предприятие, г Ужгород, ул Проектная, 4

При этом на выходе дешифратора 15 единиц сформируется уровень «0>, запрещающий запись кода Х. в регистр 17 через элемент И 16 и прохождение импульса на генератор 13 ступенчато изменяющегося напряжения.

В результате к следующему периоду входного сигнала напряжение U= не изменяется, задержка t- также остается без изменений (преобразуется все та же точка Б), а шкала смещается вверх на величину и занимает положение II (фиг. 2а). Далее, в следующих тактах шкала последовательно занимает положения II I и IV, пока сигнал

U(t) не попадает в зону шкалы; при этом дешифраторы 14 и 15 нулей и единиц формируют уровень «1» на своих выходах, разрешая запись кода точки Б в регистр 17 задержанным импульсом с генератора 7 импульсов (фиг. 2д) и изменение состояния генератора 13 ступенчато изменяющегося напряжения, что приводит к увеличению напряжения U на величину Л (фиг. 2в) и изменение задержки строб-импульса (фиг. 2г) до величины t -i, т.е. далее будет преобразовываться точка В выходного сигнала.

Аналогичным образом устройство функционирует и при резком отрицательном перепаде входного сигнала, т.е. задержка строб-импульса не меняется, а шкала скачками, равными q(N 1), перемещается в динамическом диапазоне до совпадения с сигналом, после чего разрешается изменение задержки.

5 Формула изобретения

Адаптивный аналого-цифровой преобразователь по авт. св. № 822349, отличаюи4ийся тем, что, с целью уменьшения динамической погрешности при преобразовании периодических сигналов, введены элемент сравнения, третий регистр, дешифратор нулей и дешифратор единиц, элемент И, генераторы пилообразного и ступенчато изменяю1цегося напряжения, выходы которых соединены с соответствующими входами элемента сравнения, выход которого подключен к управляющему входу генератора импульсов, входы дешифраторов нулей и единиц подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя считывания, а выхо20 ды — к первому и второму входам элемента И соответственно, третий вход которого соединен с вторым выходом генератора импульсов, а выход — с входом генератора ступенчато изменяющегося напряжения и тактовым входом третьего регистра, информационный вход которого подключен к. выходу сумматора, выход является выходом устройства, а вход генератора пилообразного напряжения является шиной синхронизации.