Аналого-цифровой преобразователь

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1% (11) за k 03 К 13/17

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 869023 (21) 3444541/18-21 (22) 28.05.82 (46) 15,10.83. Бал. 38 (72) В.А.Багацкий (71) Ордена Ленина институт кибернетики АН Украинской ССР (53) 681.325(088 .8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

И 869023, кл. Н 03 1(13/17, 25 ° 01.80 .(прототип). (54)(57) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ по авт.св. 1(869023, о тличающийся тем,что,с целью повышения быстродействия, в него введены блок совпадений и ком-, мутируемый источник тока, причем первый и второй входы блока совпадений соединены с дополнительными выходами блока управления, третий вход - с выходом компаратора, а выход - с управляющим входом коммутируемого источника тока, выход которого подсоединен к входу компаратора.

1 1048573

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и аналого-цифРОВОй ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКЕ И flPQP назначено для преобразования напряжения В цифровой код=

ПО Основному авт, св. 4 %9023 известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий последовательно соединенные входной измерительный преОбраэователь, токозадающий реэис 10 тор, промежуточный измерительный пре образователь, выход которого соединен с выходом .цифро-аналогового пре-.. образователя, входом компаратора, первым выводом резис — îðà нагрузки и 15 входом ограничителя второй вывод

I резистора нагрузки и выход ограничителя подключен к общей точке аналого-цифрового преобразователя, вход входного измерительного преобраэова- 2О теля является ВхОДОм аналого цифрО вого преобразователя, шина опорного напряжения подключена к входу блока коррекции погрешностей выход которого соединен с первым входом циф- 25

oQ аналОГОВОГО преОбразОВателя ВхОдные цифрОвые шины цифро-аналоГОВОГО преОбразОвателя, соединены с перВыми выходными цифровыми шинами блока управления первый вход которого соединен с выходом компаратора, второй вход - сигнал "Пуск", а вторые выходные цифровые шины являются выходом аналого-цифрового преобразоваГ1)

Недостатком этого преобразователя является относительно невысокое быстродействие, определяемое медленным разрядом паразитной емкости суммирующего узла через со@) гротивление нагрузки.

Цель изобретения - повышение быстродействия.

Цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь введены блок совпадений и коммутируемый источник тока, причем первый и второй входы блока совпадений соединены с дополнительными выходами блока управления, третий вход - c выходом компаратора, а выход — с управляющим входом коммутируемого источника тОкд выхОД кОтОРОГО ПОДСОеДИ» нен ко входу компаратора.

На фиг. дана структурная схема 55 аналого-цифрового преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы работы ограничителя и компаратора; на фи I 3 . в ременные .диаграммы работы устройства.

Предлагаемое устройство состоит из входного измерительного преобразователя 1, токозадающего резистора 2, промежуточного измерительного преобразователя 3, блока Й коррекции погрешностей, цифроаналогоEcol-o преобразователя 5 с выходом по току, резистора нагрузки 6, ограничителя 7, компаратора 8, блока 9 управления, блока t0 совпадений, коммутируемого источника 11 тока.

Входной сигнал 0 подсоединен

IIo входу входного измерительного

-преобразователя 1, к выходу которого подключен первый вывод токозадающего резистора 2, а его второй выВод соединен со входом промежуточного измерительного преобразователя 3. Выход промежуТочного измерительного преобразователя 3 соединен с выходом цифроаналогового преобразователя 5, первым выводом резистора нагрузки 6, входом ограничителя 7, выходом коммутируемого источника 1 тока и входом компаратора 8. Это соединение будем В дальнейшем называть суммирующим узлом.

Второй вывод резистора нагрузки 6 и выход ограничителя 7 подключены к общей точке аналого-цифрового преO6p83OBBTGJIR, Сигнал "Пуск" подключен ко втоаому входу блока 9 управления, выход компаратора 8 подсоединен к первому входу блока 9 управления, первые выходные цифровые шины которого ,соединены с цифровыми входами цифро аналогового преобразователя 5, а вторые выходные цифровые шины подсоединены к выходу аналого-цифрового преобразователя. Первый и второй

ДопОлнительные выходы блОка уп равления соединены с первым и вторым входами блока 10 совпадений, выход компаратора 8 подсоединен к третьему входу блока 10 совпадений, выход ксторого соединен с входом коммутируемогс: источника 11 тока.

Предлагаемое устройство работает следующим ооразом.

Входной сигнал 0„поступает на вход входного измерительного преобразователя 1. Выходное напряжение преобразователя 1 преобразуется в ток 3 g с помощью токоэадающего Резистора 2. Ток 3х, соответствующий

3 104857 входному сигналу U поступает на вход промежуточного измерительного преобразователя 3, выход которого является выходом генератора тока 3< .с высоким выходным сопротивлением.

В начальном состоянии сигналы на первых выходных цифровых шинах блока

9 управления, подключенных к цифровым входам цифроаналогового преобразователя 5 таковы, что его выход- 10 ной ток 3цв„равен нулю. Равен нулю ток на выходе коммутируемого источника 11 тока. Резистор нагрузки 6 таков, что разностный ток, равный или больший по величине, чем квант младшего разряда, создает падение напряжения большее, чем уровни ограничения ограничителя 7 U „ и Uo, показанные на фиг. 2.

Временная диаграмма работы предлагаемого устройства приведена на фиг. 3 ° После поступления сигнала

"Пуск" в момент времени под воздействием цифровых сигналов с блока 9 управления на выходе цифроаналогового преобразователя 5 устанавливается ток, равный половине диапазона изменения 3 » . На управляющем выходе блока 9 управления устанавливается разрешающий потенциал, Токи J и Зцд„ разного знака, поэтому в суммирующем узле, где соединены выходы цифро-аналогового преобразователя 5 и промежуточного измерительного преобразователя 3, происходит вычитание этих токов. Разностный ток заряжает параэитную емкость суммирующего узла и постепенно, по мере заряда, создает на резисторе нагрузки 6 падение напряжения U„», 40 которое ограничивается ограничителем 7 на уровне Оог„, как это покаэаогр,> но на фиг. 2. В момент времени с2 ьс„ как только напряжение на входе компаратора 8 превысит напряжение сра45 батывания 0, на выходе компаратора 8 появится разрешающий сигнал.

Это значит, что Залог )3 и .выходной ток jt ä необходимо выключить. ап>

В момент времени t происходит запоминание результата сравнения в

50 блоке 9 управления и выключение выходного тока 1цо>„ . С момента времени t и до tp на синхронизиру5 ющем выходе блока 9 управления появляется разрешающий си гнал, кото- 5 рый поступает на второй вход блока

10 совпадений. На всех трех входах блока 10 совпадений с момента t до

3 4

t< имеются разрешающие сигналы, и поэтому на управляющий вход коммутируемого источника 11 тока поступает сигнал, под воздействием которого он подключается к суммирующему узлу. Включение коммутируемого источника 11 тока противоположной полярности приводит к ускоренному разряду паразитной емкости суммирующего узла по начальному участку экспоненты, как это показано на заднем фронте импульса на фиг ° 2.

В момент времени t4 на синхронизирующем выходе блока 9 управления появляется запрещающий сигнал, который чере" блок 10 совпадений поступает на управляющий вход коммутируемого источника 11 тока и отключает его от суммирующего узла.

В этот же момент времени на выходе цифроаналогового преобразователя 5 устанавливается ток 3 ц „, равный

Юх> четверти диапазона. Предположим, что Зц > «g . Тогда разностный ток (ly,-3 » ) создает на резисторе нагрузки 6 падение напряжения не менее Ug, которое ограничивается на

2 уровне О гр„. Так как на входе компаратора 8 напряжение U «, то на его выходе имеется запрещающий сигнал, который в момент времени t5 запоминается в блоке 9 управления и запрещает через блок 1О совпадения подключение коммутируемого источникаа 11 тока к суммирующему узлу.

Сигнал на входе компаратора 8 остается равным 0огр, поэтому остается подключенным и выходной ток 3, В момент времени с6 на выходе цифроаналогового преобразователя 5 появляется в дополнение к току 3> 2 ток Jt„ д и дальнейший процесс уравновешивания протекает таким же образом, как в первом (с2 -t4) или второМ (t4-t6) тактах.

В предлагаемом устройстве выходной ток коммутируемого источника тока не меньше тока младшего разряда цифроаналогового преобразователя.

При этом время разряда паразитной емкости до уровня срабатывания компаратора становится равным д t =0,3 L> л т.е. равно времени нарастания напряжени» до уровня срабатывания при ее заряде на переднем фронте.

Общее время задержки с, для устройства - прототипа состоит из времени заряда паразитной емкости t, задержки включения компаратора с„„„= .

$ 10 8573 Ь

=15 нс, времени разряда паразитной емкости gt и времени задержки вы ключения компаратора t — 15 нс.

Для предлагаемого устройства общее время задержки равно

tzgpt<+t@ +t „„-{90+1)+/0+1 }нс210 нс, а выигрыш по быстродействию составляет (330-210)/3300,36, т.е. 363. О

Ближайшим по параметрам является выпускаемый промышленностью аналого-цифровой преобразователь

Ф7077/2. При разрешении в 11 разрядов он имеет время преобразования 8 мкс. Так как Ф7077/2 является преобразователем поразрядного кодирования, то на один такт приходится 730 нс. В предлагаемом преобразователе за один такт на цифроаналоговый преобразователь и компаратор приходится 210 нс, а время задержек в цифровой схеме управления на основе К1ЯИР17 не более 50 нс.

Таким образом, )1 разрядный преобразователь, построенный по предлагаемой схеме, в 730 нс/260 нс=

=2,8 раза более быстрый, чем Ф7077/2.

1048573

& Cn7

EbiX

Составитель Романова

Редактор М.Товтин Техред М.Гергель Корректор В. Гирняк

Заказ 7947/59 Тираж 936 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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