SU1129528A1 - Аналого-цифровой преобразователь - Google Patents

Abstract

1. АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий цифроаналоговый преобразователь, генератор импульсов , генератор шума, выход которого соединен с первым входом первого компаратора , отл и-чающийс  тем, что, с целью повьппени  его быстродействи  и помехоустойчивости, в него введены второй компаратор, блок задани  шага, дешифратор, элемент И-НЕ, сумматор и регистр пам ти, причем выход генератора импульсов соединен с первыми входами компараторов и входом блока задани  шага, выходы которого через дешифратор соединены с первым входом регистра пам ти и непосредственно - с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого компаратора и первым входом элемента И-НЕ , третий вход - с выходом втогрого компаратора и вторым входом элемента И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом регистра пам ти и первым входом цифроаналогового преобразовател , выход которого соединен с первым входом второго компаратора, а вторые входа - с выходами сумматора и третьими входами .регистра пам ти, выходы которого соединены с четвер-Лвш входами сумматора, а вторые входы первого и второго компараторов соединены соответственно с общей и входной шинами преобразовател . 2. Преобразователь по п. 1, о тличающийс  тем, что блок задани  шага выполнен в виде посто нного запоминающего устройства.

Description

Изобретение относитс  к информационно-измерительной и вычислительной технике и может быть использовано как дл  измерени - посто нных электрических сигналов, следующих на фоне аддитивных случайных помех, так и дл  определени  параметров (математического ожидани ) случайных процессов,

Известен аналого-цифровой преобразователь , содержащий формирователь случайных сигналов 5 компаратор , тактовый генератор и два счетчика причем формирователь случайных сигналов содержит генератор случайных (псевдослучайных) чисел и пробразователь код - аналог D .

Недостатками этого преобразовател   вл ютс  низкие точность и быстродействие„

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  стохастический цифровой вольтметр, содержащий цифроаналоговый преобразователь , генератор шума, подключенный к первому входу компаратора, источник компенсирзпощего напр жени , состо щий из включенных последовательно управл емого источника эталонного напр жени  и фильтра нижних частот, генератора импульсов, подключенного к первым входам первого счетчика и ключа, второй вход которого объединен с выходом компаратора и входом источника компенсирующего напр жени , выход которого подключен к первому входу дифференциального усилител , второй вход которого подключен к входной шине уст ройства, а выход через блок управлени  порогом срабатывани  - ко второму входу компаратора, причем выход ключа подключен к входу второго счетчика, выходы счетчиков подключены к входам цифрового делительного устройства, выход которого соединен с входом цифрового отсчетного устройства С2 .

Недостатками вольтметра  вл ют™ с  низкие быстродействие и помехоустойчивость .

Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  и помехоустойчивости преобразовател  о

Поставленна  цель достигаетс  теМ что в аналого-цифровой преобразователь , содержащий цифроаналоговый преобразователь, генератор импульсов , генератор щума, выход которого

соединен с первым входом первого копаратора , введены второй компаратор блок задани  шага, дешифратор, элемент И-НЕ, сумматор и регистр пам ти , причем выход генератора импульсов соединен с первыми входами компараторов и входом блока задани  шага, выходы которого через дешифратор соединены с первым входом регистра пам ти и непосредственно с первым входом с мматора, второй вход которого соединен с вьжодом первого компаратора и первым вхо-дом элемента И-НЕ, третий вход - с выходом второго компаратора и вторы входом элемента И-НЕ, выход которого соединен со вторым ;входом регистра пам ти и первым входом цифроаналогового преобразовател , выход которого соединен с первым Е1ходом второго компаратора5 а вторые входы - с выходами сумматора и третьшвходами регистра пам ти, выходы котрого соединены с четвертыми входами сумматора, при этом вторые входы первого и второго компараторов соединены соответственно с общей и входно шинами преобразовател ,а блок задани  шага выполнен в виде посто нного запоминающего устройства

На чертеже приведена структурна  электрическа  схема предлагаемого устройства.

Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, компаратор 2, блок 3 задани  шага, компаратор 4, генератор 5 шума, дешифратор 6, цифроаналоговый преобразователь 7, сумматор 8, регистр 9 пам ти, элемент И-НЕ 10,

Выход генератора 1 соединен с входами компараторов 2 и 4, а также блока 3, выходы которого соединены входами сумматора 8 и через дешифратор 6 - с регистром 9, который соединен также с сут шатором 8, цифроаналоговым преобразователем 7 и элементом И-НЕ 10, входы которого соединены с выходами компарато- . ров 2 и 4 и управл ющими входами сумматора 8, и выход ЦАП 7 соединен с входом компаратора 2.

Преобразователь работает следующим образом.

Синхронно поступлению Ш ПУЛЬСОВ

генератора 1 производитс  опрос состо ни  Kot napaTopoB 2 и 4 и формирование с помощью блока 3 ре ... 311

гул рной последовательности чисел 7. убывающих по определенному закону. В основу выбора последовательности Z- могут быть положены самые различные критерии. При этом ограничени  накладываютс  лишь на характер последовательности - она не должна быть возрастающей. Так, например , выбор Z- из услови 

7 - Z. ,

где 2 - наибольшее значение параметра х;

Ti - номер шага (тактового импульса генератора 1),

 вл етс  оптимальным с точки зрени  минимума дисперсии ошибки. Если ,в момент опроса состо ние компараторов 2 и 4 указывает на то, что значение входного параметра превышает уровень сигнала цифроаналогового преобразовател  7. а сигнал генератора 5 превьшает нулевой уровень , то число, сформированное блоком 3, складываетс  в сумматоре 8 с содержимым регистра 9 пам ти; в противном случае оно вычитаетс  из содержимого регистра 9. Запись .результата алгебраического суммировани  в 11АП 7 и регистр 9 производитс  с помощью элемента И-НЕ,анализирующего состо ние компараторов 2 и 4, Преобразование заканчиваетс  с окончанием формировани  значений шага блоком 3. Результат фиксируетс  в .регистре 9. Следующий цикл преобразовани  начинаетс  с по влени  на выходе блока 3 начального

кодаJ, распознаваемого дешифратором, 6, который устанавливает регистр 9 в исходное состо ние.

Технико-экономический эффект от использовани  изобретени  состоит в повьш1ении быстродействи  и помехоустойчивости преобразовател .

Основные ограничени  на быстродействие преобразовател  внос т цифроаналоговый преобразователь 7, компараторы 2 и 4 и блок 3 Поскольку реализаци  последовательности 2; предполагает выполнение продолжительных по времени операций (в частности, дл  указанной по2т

следовательности z. --- операций делени ), то наилучшим с точки зрени  быстродействи  решением  вл етс  исполнение блока 3 в виде

95284

посто нного запоминающего устройства ПЗУ. При этом поочередное считьтание информации, записанной в ПЗУ, производитс  практически синхронно 5 поступлению тактовых импульсов генератора 1.

Быстродействие цифроаналоговых преобразователей и компараторов, определ емое их временем срабатыва10 ни , составл ет дес тки-наносекунд. Следовательно, частота тактовых им пульсов генератора 1 может состав-л ть дес тки мегагерц. Так как усреднение с измен ющимс  шагом в

t5 данном преобразователе дл  обеспечени  заданной точности требует меньшего, чем дл  прототипа, объема выборки, быстродействие существенно вьщ1е быстродействи  прото20 типа.

Инструментальна  погрешность преобразовател  определ етс  погрешностью цифроаналогового преобразовател  7 и компараторов 2 и 4.

5 Цифроаналоговые преобразователи обеспечивают наибольшую точность преобразовани . .

В преобразователе компараторы 2 и 4 включены по дифференциальной

Q схеме. Поэтому на результат преобразовани  оказьшает вли ние разброс их погрешностей (имеетс  в виду смещение -и дрейф нул  компараторов ) При этом, если использовать пару компараторов (например, К521 С А1), выполненных на одной подложке, то разброс оказываетс  незначительным, им практически мож-i но пренебречь.

В данном преобразователе используетс  комбинаци  метода статистических испытаний и компенсации. Однако в отличие от прототипа, здесь име5 етс  канал опорного шума (компаратор 4 и генератор 5), с которым сравниваетс  преобразуемый параметр, В момент компенсации входного параметра сигналом цифроаналогового

0 преобразовател  7 средн   частота срабатывани  компараторов 2 и 4 становитс  одинаковой, что может иметь место только в том случае, когда регистр фиксирует значение математи-

5 ческого ожидани  входного параметра . При этом, если входной параметр посто нный, то производитс  его стохастическое квантование; если .на 51 преобразуемый параметр наложена гармойй (ш.ска  или аддитивна  случайна  помеха с нулевым средним и известным законом распределени  (или обе помехи действуют однбврейен но),-то вли ние помех на pe3ynbTat преобразовани  устран етс ; если на рходе преобразовател  .эргодический случайный процесс, то определ етс  его математическое ожидание . 8ь Таким образом, предлагаемое техническое решение, основанное на комдёнсации среднего значени  входного параметра сигналом цифроаналогового преобразовател  7, определ емым посредством весового усреднени  результатов сравнени  входного параметра с опорным шумом, позвол ет повысить быстродействие и помехоустойчивость преобразовани , сохран   высокую точность последнего ,

Claims (2)

1. АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий цифроаналоговый преобразователь, генератор импульсов, генератор шума, выход которого соединен с первым входом первого компаратора, отл и· чающийся тем, что, с целью повышения его быстродействия и помехоустойчивости, в него введены второй компаратор, блок задания шага, дешифратор, элемент И-НЕ, сумматор й регистр памяти, причем выход генератора импульсов соединен с первыми входами компараторов и входом блока задания шага, выходы которого через дешифратор соединены с первым входом регистра памяти и непосредственно - с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого компаратора и первым входом элемента И-НЕ, третий вход - с выходом второго компаратора и вторым входом элемента И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом регистра памяти и первым входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом второго компаратора, а вторые входа - с выходами сумматора и третьими входами .регистра памяти, выходы которого соединены с четвертыми входами сумматора, а вторые входы первого и второго компараторов соединены соответственно с общей и входной ши нами преобразователя.

2. Преобразователь поп, 1, о тличающийся тем, что блок задания шага выполнен в виде постоянного запоминающего устройства.

>