Аналого-цифровой преобразователь

 

АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий аналоговое запоминающее устройство, выход которого соединен с первым входом первого.усилителя разности и входом первого амплитудного анализатора, выход которого соединен с входом первого цифро-аналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом первого усилителя разности, выход котоВСЕГОШ31ДЯ I рого соединен с входом второго амплитудного анализатора, о т л и ч а iro щ и и с я тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены -второй цифро-аналоговый преобразователь , второй усилитель разности , два регистра, три сумматора, первый вход первого из которых соединен с выходом первого амплитудного анализатора, а выход - с первым входом второго сумматора и входом первого регистра, первый выход которого соедин1ен с первым входом третьего сумматора, а второй выход - с вторым входом второго сумматора, выход которого соединен с входом второго реQ S гистра, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора и вхоО ) дом второго цифро-аналогового преобразователя , выход которого соединен с первым входом второго усилителя разности , второй вход которого соединен с входной шиной, а выход - с входом аналогового запоминающего устройства, о ю при этом второй вход третьего сумматора соединен с выходом второго амплитудного анализатора. X)

1ЮПИ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСЙУБЛИН (19) (И) з(5р Н 0 К 1 /02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " -:-.- :: ::::. 13

Н ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВМ (54) (57) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий аналоговое запоминающее устройство, выход которого соединен с первым входом первого.усилителя разности и входом первого амплитудного анализатора, выход которого соединен с входом первого цифро-ана" логового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом первого усилителя разности, выход кото(21) 3368147/18-21 (22) 15.12.81 (4Ь) 07.07.83. Бюл. М,25 (72) А.С.Наумов, B.П.Шевченко, В.П.Сафронов и В.И.Шляндин (71j Пензенский политехнический институт (53) 681 ° 325(088.8) (56) 1. .Островерхов В.В. Динамические погрешности аналого-цифровых преобразователей. Л., "Энергия", 1975, с. 152-159.

2. Балакай Б. Г., Крюк И.П., Лукьянов Л.М. Интегральные схемы

АЦП и ЦАП. М., "Энергия", 1978, с.76-78 (прототип). рого соединен с входом второго амплитудного анализатора, о т л и ч а;ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него

-введены второй цифро-аналоговый преобразователь, второй усилитель разности, два регистра, три сумматора, первый вход первого из которых соединен с выходом первого амплитудного анализатора, а выход - с первым входом второго сумматора и входом первого регистра, первый выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, а второй выход - с вторым входом второго сумматора, выход которого соединен с входом второго регистра, выход которого соединен с З вторым входом первого сумматора и вхо- у ю дом второго цифро-аналогового преоб- M Ф разователя, выход которого соединен с С первым входом второго усилителя разности, второй вход которого соединен с входной шиной, а выход - с входом аналогового запоминающего устройства, при этом второй вход третьего сумматора соединен с выходом второго амплитудного анализатора.

1 1 0278

Изобретение относится к измерительной .и вычислительной технике и используется для получения количественной информации а «быстропротекающих процессах. 5

Известен аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с аналоговым запомина" ющим устройством (АЗУ} поразрядного уравновешивания с двухступенчатой последовательной коррекцией динамичес- 10 кой погрешности, который состоит из

АЗУ,,сравнивающего устройства, цифроаналогового преобразователя (ЦАП), двух источников образцового напряжения,.триггерных регистров и схемы управления. Принцип работы АЦП осно ван на фиксации мгновенного значения измеряемого напряжения и его пораз-рядного уравновешивания, причем схе- .. ма коррекции динамической погрешности 0 сокращает время преобразования в

2,7 раза 1 1 ) .

Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий аналоговое запоминающее устройство, первый амп- 5 литудный анализатор, цифра-аналоговый преобразователь, усилитель разности, второй амплитудный анализатор (2 j .

Недостатком данных устройств является низкая точность преобразования, Цель изобретения - повышение точности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразова- 35 тель, содержащий аналоговое запоминающее устройство, выход которого соединен с первым входом первого усилителя разности и входом первого амплитудного анализатора, выход которого 40 соединен с входом первого цифро-аналогового преобразователя, выход .которого соединен с вторым входом первого усилителя разности, выход которого соединен с входом второго амп- 45 литудного анализатора, в него введены второй цифро-аналоговый преобразователь, второй усилитель разности, два регистра, три сумматора, первый вход первого из которых соединен с выходом 50 первого амплитудного анализатора, а выход - с первым входом второго сумматора и входом первого регистра, первый выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, а второй 55 выход - с вторым входом второго сумматора, выход которого соединен с входом второго регистра, выход кото10

2 рого соединен с вторым входом первого сумматора и входом второго цифро-аналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом второго усилителя разности, второй вход которого соединен с входной шиной, а выход " с входом аналогового запоминающего устройства, при этом второй вход третьего сумматора соединен с выходом второго амплитудного анализатора.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемо o аналого-цифрового преобразователя.

Устройство содержит, усилитель 1 разности, аналоговое запоминающее устройство 2, первый амплитудный анализатор 3, первый цифро-аналоговый преобразователь 4, усилитель 5 разности, второй амплитудный анализатор 6, второй цифро-аналоговый преобразоватвль 7, второй регистр 8, сум матор 9, первый регистр 10, сумматоры ll и 12, К первому входу усилителя 1 разности подключено измеряемое напряжение Ug, к второму - выход цифра-аналогового преобразователя 7, выход усилителя l разности через аналоговое запоминающее устройство 2 соединен с входом амплитудного анализатора 3 и . первым входом усилителя 5 разности, выход которого через второй амплитудный анализатор 6 соединен с первым входом сумматора 12, второй вход которого .подключен к второму выходу регистра 10, выход первого амплитудного анализатора 3 соединен с первым входом сумматора 11, выход которого подключен к первому входу сумматора

9 и входу регистра 10, первый выход которого подключен к второму входу сумматора 9, выход которого подключен к входу регистра 8, выход которого соединен с входом цифро-аналогового преобразователя 7.

Амплитудные анализаторы 3 и 5 имеют уровни квантования, распределенные по равномерному закону lq„, 2q„, 3с „, ..., пц ., где q . - наименьшая

1 1 ступень. квантования соответствующего амплитудного анализатора. Точность цифро-аналогового преобразователя соответствует Числу разрядов АЦП, хотя число разрядов самого ЦАП преобразователя 7 может быть значительно меньше числа разрядов АЦП. Точность и число разрядов цифро-.аналогового преобразователя 4 соответствует

1027810

3 .точности и разрядности амплитудного анализатора 3.

Часть схемы, обведенная пунктирно, . линией и состоящая из регистров 8-10 и сумматоров 9 и 11; представляет собой цифровое устройство, которое формирует код компенсйрующего напряжения по грубым оценкам измеряемого напряжения, поступающим с амплитудного анализатора 3. Цифровой эквива- 1р лент компенсирующего напряжения пре" образуется в ЦАП 7 в аналоговую форму, На свободный вход сумматора 11 по-, дается код, соответствующий д (t )=*

- uÄ(tÄ) - u (t„), где И (Е ) -1зна- >5 чение йзмеряемого напряжейия U> в мо" мент времени (t„); U<(t, ) " значение компенсирующего напряжения с цифро- . аналогового преобразователя 7. При этом на выходе сумматора ll формируется код, соответствующий квантованному значению измеряемого напряжения, U<(t„.) = U„(t„.) + Ь.(,-).

В регистре 10 хранится код U>(t Т) .

1 (ь - длительность такта -.преобразования АЦП), который подается в до-. полнительном коде на второй вход сумматора 9. На первый вход сумматора 9 подается удвоенный код сумматора 11. Таким образом, на выходе сум- 3р матора 9 формируется код экстраполируемого напряжения, соответствующий

U (tÄ ++ ) = 2Ц (;) - U„"(tt;-Я (1) В регистрах -8 и 10 записываются

35 коды. в регистр 8 - U+(t; ), в регистр 10 — код U<(t< - ) . Выражение (1} описывает линейную экстраполяцию компенсирующего напряжения цифро-ана40 логового преобразователя 7 в каждом такте работы АЦП.

АЦП работает следующим образом.

По управляющему сигналу в аналоговом запоминающем устройстве 2 фиксируется разность Uy(t„-) - 0„(й;), представляющая ошибку экстрайоляции напряжения преобразователя 7. Первый амплитудный анализатор 3 по управляющему сигналу квантует напряжение ошибки экстраполяции, зафиксированное в аналоговом запоминающем устройстве

2. Полученный код скорректирует новое зйачение экстраполируемого напряжения ЦА - преобразователя 7. Усилитель

5 разности выделяет ошибку квантования амплитудного анализатора 3, которую затем квантует с высокой точностью амплитудный анализатор 6. На выходе регистра 10 после его стробирования будет код, соответствующий напряжению Q с ошибкой квантования амплитудного анализатора 3. После сложечия в сумматоре 12 кодов регистра 10 и амплитудного анализатора

6 получают код 0 с погрешностью не более наименьшей ступени. квантования амплитудного анализатора 6.

Главное преимущество предлагаемого устройства заключается в снижении требований более чем на порядок к статической точности аналогового запоминающего устройства. Поэтому применение известных АЗУ с небольшой статической точностью, но высокими динамическими характеристиками(малым апертурным временем (1 нс, малым временем выборки, с малой погрешностью недозаряда, большой скоростью на-. растания входного напряжения и т.д.) дает выигрыш в расширении частотного спектра измеряемых сигналов более чем на порядок, что повышает точность преобразования.

Составитель А.Кузнецова

Редактор А.Власенко Техред А.Ац Корректор В.Гирняк

Заказ 4754/58 Тираж 936 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4