Аналого-цифровой преобразователь

 

АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий преобразователь код-напряжение, коммутатор импульсной последовательности и m усилите-г. лей, входы которых подключены к входной , шине, а выходы соответственно : подключены к первым входам m компараторов , выходы которых подключены к информационным входам блока выбора и фиксации номера последовательности , входы управления которого соединены с первым и BToptiM входами распределителя импульсов, выходы которого подключены к входам управления регистра, а вход - к выходу генератора импульсов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени и повышения достоверности преобразования, в него введены .ователь кода для визуального контроля и анализатор импульсной последовательности, входа управления которого соответственно соединены с выходами распределителя импульсов, выход - с входом регистра , а вход - с выходом коммутатора импульсной последовательности, первые информационные входы которого соответственно подключены к выходам компараторов, входами управления подключенных к выходу генератора импульсов ,втоЕЖлеинформг1Ционные входы -. Щ соответственно к выходам блока выбора и фиксации номера последователь- t/J ности и к первым информационным входам формирователя кода для ви- Ум зуального контроля, вторые инфоряла1щонные входц; которого соответствен- S но подключены к выходам регистра, ;вход управления - к выходу старше- ГО разряда распределителя импульсов , а выходы соединены с входами преобразователя код-напряжение, выход которого соединен с вторыкш входами компараторов. 00 -Kj

ОСЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(g) Н 03 К 13/17

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ОООР

f10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 336 28 38/18-21 (22) 04.12.81 (46) 23.04.83. Бюл. Р 15 (72) Н.М. Шагиев, Е.С. Иванов и К.Н. Пантюшов (71 ) Научно-производственное объеди-. нение "Рудгеофиэика" (53) 681.325(088.8) (56) 1. Каган Б.М. и др, Системы связи УВМ с объектами управления в АСУ

ТП. M., "Советское радио", 1978, с. 157.

2. "Автометрия". "Наука", Сибирское отделение, 1974, 9 3, с. 63-66.,(54) (57) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий преобразователь код-напряжение, коммутатор импульсной последовательности и m усилите.-..: лей, входы которых подключены к входной,шине, а выходы соответственно подключены к первым входам е компараторов, выходы которых подключены к информационным входам блока выбора и фиксации номера последовательности, входы управления которого соединены с первым и вторым входами распределителя импульсов, выходы которого подключены к входам управления регистра, а вход - к выходу

„„SU„„1014137 A генератора импульсов, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью уменьшения времени и повыаения достоверности преобразования, в него введены формирователь кода для визуального контроля и анализатор импульсной последовательности, входы управления которого соответственно соединены с выходами распределителя импульсов, выход — с входом регистра, а вход - с выходом коммутатора импульсной последовательности, пер-вые информационные входы которого соответственно подключены к выходам компараторов, входами управления подключенных к выходу генератора им" пульсов, вторые информационные входы — Е соответственно к выходам блока выбора и фйксации номера последовательности и к первым информационным входам формирователя кода.для ви- С„ зуального контроля, вторые информационные входы которого соответственно подключены к выходам регистра, ;вход управления — к выходу старшего разряда распределителя импуль- ° сов, а выходы соединены с входами преобразователя код-напряжение, выход которого соединен с вторыми вхо" дами компараторов. 00 4 .

1014137

Изобретение относится к измерительной тйхняке и может быть использовано при регистрации и анализе характеристик электрических сигналов в специализированных цифровых вычислительных устройствах.

Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий компаратор, логические элементы, регистры, цифро-аналоговый преобразователь и блок управления f1).

Недостатком преобразователя является то, что при расширении диапазона преобразования входных электрических сигналов увеличивается время преобразования AlgI

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является аналого-цифровой преобразователь с широким динамическим диапазоном,содержащий усилители выборки, компараторы, узел выбора поддиапаэона, аналоговые ключи, преобразователь аналог-код, выходной регистр и блок управления. Первые входы усилителей выборки соединены параллельно и подключены к входному усилителю, вторые входы — к блоку управления. Выходы усилителей выборки подключены к первым входам соответствующих компараторов и аналоговых ключей, вторые выходы которых подключены к узлу выбора поддиапазона. Выходы компара-.. торов подключены к первому входу узла выбора поддиапаэона, второй вход которого соединен с блоком управления. Выходы аналоговых ключей параллельно подключены к входу преобразователя аналог-код, выход которого соединен с первым входом выходного регистра, второй вход которого соединен с вторым выходом узла выбора поддиапазона (2).

Недостатком преобразователя является увеличение времени преобразования за счет разбиения процесса .: преобразования на автоматический выбор поддиапазона и само нреобразование аналогового сигнала в цифровую форму. Кроме того, в процессе преобразования отсутствует контроль за формой преобразуемого входного сигнала на выходе преобразователя коднапряжение.

Целью изобретения является уменьшение времени и повышение достоверности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в аналого-. цифровой преобразователь, содержащий преобразователь код-напряжение, коммутатор импульсной последовательности и m усилите-.. лей, входы которых подключены к входной шине, а выходы соответст.венно подключены к первым входам а, компараторов, выходы которых подключены к информационным входам блока выбора и фиксации номера пос5

25 ледовательности, входы управления которого соединены с первым и вторым выходами распределителя импульсов выходы которого подключены к входам управления регистра, а вход подключен к выходу генератора импульсов, введены формирователь кода для визуальнсго контроля и анализатор импульсной последовательности, входы управления которого соответственно соединены с выходами распределителя импульсов,: выход — с входом регистра, а вход — с выходом коммутатора импульсной последовательности, первые информационные входы которого соответственно подключены к выходам компараторов, входами управления подключенных к выходу генератора импульсов, вторые информационные входы — соответственно к выходам блока выбора и фиксации номера последовательности и к первым информационным входам формирователя кода для визуального контроля, вторые информационные входы которого соответственно подключены к выходам регистра, вход управления — к выходу старшего разряда распределителя импульсов, а выходы соединены с входами преобразователя код-напряжение, выход которого соединен с вторыми

З0 входами компараторов.

На фиг. 1 приведена структурная схема аналого-цифрового преобразователя", на фиг. 2 — осциллограмма напряжений на выходе визуального конт35 роля.

Аналого-цифровой преобразователь содержит усилители 1=1, ° ..,1=m, компараторы 2-1,...,2-m, блок 3 выбора и фиксации номера последователь40 ности, коммутатор 4 импульсных последовательностей, генератор 5 импульсов распределитель б импульсов, анализатор 7 импульсной последователь ности, регистр 8, формирователь 9

45 када для визуального контроля, преобразователь 10 код-напряжение.

Входы усилителей 1-1,...,1-m соединены параллельно и подключены к входу устройства, а выходы подключены к первым входам компараторов

2-1,...,2-m вторые входы которых соединены параллельно и подключены к выходу генератора 5 и к входу распределителя 6. Выходы компараторов

2-1,...,2-m подключены к соответствующим входам коммутатора 4 и блока 3 выбора и фиксации, управляющие входы которого подключены к первому и второму выходу распределителя б. Выходы блока 3 выбора и фик60 сации подключены к управляющим входам формирователя 9 кода и коммутатора 4. Выход коммутатора 4 соединен с первым входом анализатора 7, вторые входы которого соединены с выg5 ходами распределителя б и первыми

10I4137 входами регистра 8, второй вход которого подключен к выходу анализатора 7. Выходы регистра 8, которые являются .также выходами устройства, соединены с входами формирователя

9 кода, выходы которого подключены к входам преобразователя 10 код-напряжение. Выход последнего подключен к третьим входам компараторов 2-. 1, ...,2-m. При этом m -ый вход формйрователя кода 9 соединен с m-ым выходом распределителя б.

Аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом.

Входное напряжение 0 подается одновременно на входы усилителей

1-1;...,1-m имеющих различные коэффициенты передачи. С выходов усилителей 1-1, ° .,1-m усиленное (ослабленное) напряжение К„() поступает на первые входы компараторов 2-1, gQ ...,2-m на вторые входы которых подается компенсирующее напряжение

Ц с преобразователя 10 код-напряжение. На третьи входы компараторов

2-1,...,2-m подаются импульсы с генератора 5 для стробирования результатов сравнения с выхода компараторов импульсные последовательности поступают на коммутатор 4 и блок

3 выбора и фиксации.

Одновременно импульсы с генератора 5 поступают на распределитель

6, который по импульсам запуска с внешнего устройства вырабатывает тактовые импульсы. Распределитель 6 управляет работой блока 3 выбора и фиксации, анализатором 7, регистром

8 и формирователем 9. Число тактовых импульсов определяется разрядностью регистра 8, а длительность их — периодом импульсов генератора 5. В : 40 первом такте по переднему. фронту импульса, поступающего с паспределителя б, блок 3 фиксирует номер и вырабатывает код m-канала, который подается на коммутатор 4. КоммутатоР 45

4 подключает выход компаратора 2-m, на один из входов которого подается сигнал с усилителя с максимальным коэффициентом усиления, к входу анализатора 7. В первом такте производится сброс регистра 8 и нулевой код с его выхода через формирователь 9 подается на преобразователь 10 коднапряжение, где вырабатывается компенсирующее напряжение, соответ.ствующее этому коду, т.е. Ок = О.-

В компараторах 2-1,...,2-.m npohczogax сравнение компенсирующего напряжения U = 0 с входным усилен-. . ным (ослабленным) сигналом. Информа ция о результате сравнения снимает- @) ся с выходов компараторов 2- 1,..., 2=m ао второй половине первого такта

I чтобы исключить все возможные задержки, возникающие в регистре 8, формирователе 9, преобразователе 10 . 65 код-напряжение, компараторах 2-1, ...,2-m, и подается на коммутатор 4 импульсных последовательностей и блок 3 выбора и фиксации номера.

В анализаторе 7 фиксируется знак входного сигнала на цикл преобразования, длительность которого определяется периодом импульсов запуска с внешнего устройства. По знаку входного -напряжения анализатор 7 вырабатывает единичный или нулевой сигналы, которые поступают на ре гистр 8. Таким образом, в первом такте происходит определение полярности входного сигнала.

Во втором такте импульсом с распределителя б производится занесение единицы в старший разряд регистра 8, и преобразователь 10 код-напряжение вырабатывает компенсирующее напряжение .u =- —, которое подаетUa e x д ся на компараторы 2=1,...2=m где оно сравнивается с входным усиленным (ослабленным) .напряжением.

С выходов -компараторов 2-1,..., 2-m во второй половине этого такта снимается код возможные значения ко1 торого приведены в табл. 1, и подается на коммутатор 4 и блок 3 выбора и фиксации номера. В.последнем, этот код преобразуется в,унитарный код (табл. 2) и запоминается на элементах памяти, затем поступает на управление коммутатором импульс-.. ных последовательностей, тем самим подключая выход номера выбранного . компаратора к входу анализатора 7 на весь цикл преобразования.

Таблица 1

Выход компаратора 2-.1,...,2-m

2-е 2-m-1 ... 2-.-2 2-1

0 - 0

0 . 1

0

° ° °

Анализатор 7, в зависимости от . поступившего сигнала с соответствую» щего компаратора и знака входного

:напряжения, вырабатывает команды в каждом такте, которые управляют регистром 8.

В третьем такте импульсом с распределителя 6 производится занесение единицы во второй разряд регистра 8, считая от старшего, и преобразователь 10 код-напряжение вырабатывает компенсирующее напряжение оа= а ((— тая ), которое подается на компараторы 2-1,...,2-m где оио снавнивается с входным усиленным (ослабленным) напряжением(К, 0 ) и во второй половине этого такта

Таблица 2

Выход блока 3 выбора и фиксация номера

m, й-1

° ° °

0 0

0 0

° ° ° вырабатыва 6Фся сигналы о результате сравнения напряжений. Сигнал с выбранного компаратора 2-m через коммутатор 4 импульсных последова тельностей поступает на анализатор 7> где вырабатывается команда, которая при перекомпенсации (Q

Действия, проделанные в третьем

5. такте, производятся и в последующих тактах.

По окончании последнего такта распределитель б вырабатывает импульс готовности кода, поступающий на формирователь 9 кода, где по сигна лам, снимаемым с блока Э выбора и фиксации номера, коД, поступающий с регистра 8, преобразуется в код, соответствующий измеренному мгновенному значению амплитуды входно15 го сигнала с К, с= 1, т.е. в форми« рователе 9 кода происходит восстановление динамического диапазона мгновенного значения-входного сигна ла в цифровом виде. В это время на выходе визуального контроля устройства можно наблюдать натуральную ве» личину мгновенного значения амплитуды входного сигнала, что и дает возможность проследить неискаженную форму преобразуемого сигнала (фиг. 2).

Таким образом, предлагаемый аналого-цифровой преобразователь дает возможность уменьшить время преобразования за счет автоматического выбора поддиапаэона преобразования непосредственно в процессе преобразования (а именно во втором такте). В известном устройстве на автоматический выбор поддиапазона

3> преобразования затрачивается дополнительное время (2 мкс).

Предлагаемый аналого-цифровой преобразователь обеспечивает возможность контроля процесса преобразования и наблюдения за нейскаженной формой преобразующего сигнала, что очень важно во многих практических случаях.

«014137

ВНИИПИ Заказ 3038/б 7 Тираж 9 34 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä,óë.Ïðîeêòíàÿ,4