Аналого-цифровой преобразователь

 

1, АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий цифро-аналоговый преобразователь, первую и вторую группы m элементов И, третью группу m - 1 элементов и и т-разрядный регистр на триггерах, прямые выходы каждого из которых подключены к первым входам соответствующих элементов И первой группы, вторые входы которых , кроме т-го элемента И, соединены с выходами соответствующих элементов И второй группы, и все элементы, кроме первого, соединены с первыми входами соответствующих элементов И второй группы, инверсные выходы триггеров , кроме первого триггера, соединены с вторыми входами соответствующих элементов L второй группы, входы установки единицы триггеров, кроме первого, соединены с первыми входами соответствующих элементов И третьей группы и выходами соответствующих элементов И первой группы, а вывходы установки нуля всех триггеров соединены с соответствующими выходами элементов И третьей группы, вторае входы которых объединены и подключены к выходу первого компаратора, дополнительный триггер, вход установки нуля которого соединен с шиной Пуск и входами установки нуля , всех, кроме первого, триггеров регистра и с входом установки единицы первого триггера регистра, прямой выход дополнительного триггера соединен с шиной готовности, ,а инверсный выход с входом генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены второй компаратор, масштабирующий усилитель, п дополнительных триггеров в регистр, п дополнительных элементов И в первую, вторую, третью группы элементов И, соединенных соответственно , кроме первого разряда, первый вход масштабирующего усилителя соединен с входной шиной, вторые входы - с прямыми выходами соответствующих триггеров регистра и с пер- g вой выходной шиной, а выход - с пер- (Л выми входами компараторов, второй вход первого компаратора соединен с с шиной эталонного напряжения, а втором вход второго компаратора - с выходом цифро-аналогового преобразователя, входы которого соединены с прямыми выходами соответствующих п дополнительных триггеров и с второй выходо со сд ной шиной, причем выход (т + 1)-го дополнительного элемента И второй группы соединен с первым входом т-го элемента И второй группы, при этом О5 вход установки единицы дополнительного триггера соединен с первым вхо00 со дом (га + п)-го дополнительного элемента и третьей группы, а выход генератора соединен с первым входом (т + п)-го дополнительного элемента И второй группы. 2. Аналого-цифровой преобразователь по п. 1,отличаю щийс я тем, что масштабирующий усилитель выполнен на дешифраторе и последовательно соединенных резисторе и операционном усилителе с цепью его отрицательной обратной связи на резисторах типаЯ 2R и аналоговк}; ключах, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами дешифра

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„5389 А

3(59 Н 03 К 13/17

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ("а (К ABTOPCH0lVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ! (21) 3551207/18-21 (22) 14.02,83 (46) 30.05.84. Бюл. Р 20 (72) Л,A.Íàäèðàäýå, Т.М аХиникадзе ,и В.Н,Голубничий (71) Научно-исследовательский инсти:тут автоматизации производственных процессов в промышленности (53} 681.325(088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

Р 428546, кл, Н 03 К 13/17, 1972, 2, Авторское свидетельство СССР

В 1014132,. кл, Н 03 К 13/17, 25.12 ° 81 (прототип) . (54) (57) 1 ° . АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий цифро-аналоговый преобразователь, первую и вторую группы m элементов Й, третью группу

m " 1 элементов И и m-разрядный регистр на триггерах, прямые выходы каждого из которых подключены к первым входам соответствующих элементов

И первой группы, вторые входд которых, кроме m-го. элемента И, соединены с выходами соответствующих элементов

И второй группы, и все элементы, кроме первого, соединены с первыми входами соответствующих элементов И второй группы, инверсные выходы триг. геров, кроме первого триггера, соединены с вторыми входами соответствующих элементов 1. второй группы, входы установки единицы триггеров, кроме первого, соединены с первыми входами соответствующих элементов И третьей группы и выходами соответствующих элементов И первой группы, а вывходы установки нуля всех триггеров соединены с соответствующими выходами элементов И третьей группы, вторые входы которых объединены и подключены к выходу первого компаратора, дополнительный триггер, вход установки нуля которого соединен с шиной Пуск и входами установки нуля всех, кроме первого, триггеров регистра и с входом установки единицы первого триггера регистра, прямой выход дополнительного триггера соединен с шиной готовности,,а инверсный выход— с входом генератора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены второй компаратор, масштабирующий усилитЕль, и дополнительных триггеров в регистр, и дополнительных элементов И в первую, вторую, третью группы элементов И, соединенных соответственно, кроме первого разряда, первый вход масштабирующего усилителя соединен с входной шиной, вторые" входы - с прямыми выходами соответствующих триггеров регистра и с пер- ф вой выходной шиной, а выход — с первыми входами компараторов, второй вход первого компаратора соединен с шиной эталонного налрниенин, а итороа С вход второго компаратора — с выходом цифро-аналогового преобразователя, Я входы которого соединены с прямыми выходами соответствующих и дополнительных триггеров и с второй выходной шиной, причем выход (m + 1)-го дополнительного элемента И второй (ф группы соединен с первым входом m- ãî элемента И второй группы, при этом вход установки единицы дополнитель- (А ного триггера соединен с первым входом (m + n)-го дополнительного элемента И третьей группы, а выход re- Я ) нератора соединен с первым входом (m + n)-ro дополнительного элемента

И второй группы.

2. Аналого-цифровой преобразователь по и. 1, отличающийс я тем, что масштабирующий усилитель выполнен на дешифраторе и последовательно соединенных резисторе и операционном усилителе с цепью его отрицательной обратной связи на резисторах типаК 2R и аналоговых ключах<, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами дешифра1095389 тора, входы которого соединены с вторым входом масштабирующего усилителя, первый вход которого подключен к

Изобретение относится к технике аналого-цифрового преобразования и может быть использовано при передаче аналоговых сигналов по дискретным каналам связи. 5

Известен преобразователь напряжения н код, содержащий сравнивающее устройство, два преобразователя кода в н апряжение, дешифратор, генератор импульсов, схему управления, два счет- щ чика и сумматор мантиссы f lJ.

Недостаток указанного устройства состоит в низком быстродействии, выз-. ванном необходимостью счета импульсов от генератора для получения цифрового кода и относительной сложностью, вызванной наличием блоков управления и суммирования.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является АЦП, содержащий цифро-аналоговый преобра- 2О зователь, первую и вторую группы m элементов И, третью группу m — 1 элементов И и m-разрядный -регистр на триггерах, прямые выходы каждого из которых объединены и каждый в отдель- ности подключен к первому входу соответствующего элемента И первой группы, вторые входи которых, кроме m-ro элемента И, соединены с выходами соответствующих элементов И второй груп-30 пы, и все элементы, кроме первого, соединены с первыми входами соответ"твующих элементов И второй группы, инверсные выходы триггеров, кроме первого триггера, соединены с вторыми входами соответствующих элементов .

И второй группы, входы установки единицы триггеров, кроме первого, сое-. динены с первыми входами соответствующих элементов И третьей группы и 4О выходами соответствующих элементов И первой группы, а входы установки нуля всех триггеров соединены с соответствующими выходами элементов И третьей группы, вторые входы кото- 45 рых объединены и подключены к выходу компаратора, дополнительный триггер, вход установки нуля которого соединен с шиной впуск и входами установки нуля всех, кроме первого, триггеров регистра и с входом устанонки единицы первого триггера регистра, прямой выход дополнительного триггера соединен с шиной готовности а инверсный выход — с выходом геI

55 н ератор а (2) . второму выводу резистора, а выход— к выходу операционного усилителя, второй вход которого соединен с общей шиной.

Недостаток данного AIJII заключается в низкой точности преобразования ма-, лых аналоговых сигналов, вызванной тем, что относительная погрешность при этом даже для высокоточных преобразователей может достигать значительных величин.

Цель изобретения — повышение точности преобразования малых аналоговых сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий цифро-аналоговый преобразователь, первую и вторую груп. пы m элементов Й, третью группу m-1 элементов И и m-разрядный регистр на триггерах, прямые выходы каждого иэ которых подключены к первым входам соответствующих элементов И первой группы, вторые входы которых, кроме m-го элемента И, соединены с выходами соответствующих элементов

И второй группы, и все элементы, кроме первого, соединены с первыми входами соответствующих элементов И второй группы, инверсные выходы триггеров, кроме первого триггера, соединены с вторыми входами соответствующих элементов И второй группы, входы установки единицы триггеров, кроме первого, соединены с первыми входами соотнетствующих элементов И третьей группы и выходами соответствующих элемент в И первой группы, а входы установки нуля всех триггеров соединены с соответствующими выходами элементов И третьей группы, вторые входы которых объединены и подключены к выходу первого компаратора, дополнительный триггер, вход устайовки нуля которого соединен с шиной Пуск и входами установки нуля всех, кроме первого, триггеров регистра и с входом установки единицы йервого триггера регистра, прямой выход дополнительного триггера соединен с шиной готовности, а инверсный выход — с входом генератора, введены второй компаратор масштабирующий усилитель, и дополнительных триггеров в регистр, и дополнительных элементов И в первую, вторую, третью группы элементов И, соединенных соответственно, кроме первого разряда, первый вход масштабирующего усилителя соединен с входной шиной, вторые входы - с прямыми выходами соответствующих триггеров регистра и с

1095389 первой выходной шиной, а выход — с первыми входами компараторов, второй вход первого компаратора соединен с шиной эталонного напряжения, а второй вход второго компаратора - с выходом цифро-аналогового преобразователя, входы K òoðoro соединены с прямыми выходами соответствующих и дополнительных триггеров и с второй выходной шиной, причем выход (m + 1)-го дополнительного элемента

И второй группы соединен с первым входом m-ro элемента И второй 1руппы, при этом вход установки единицы дополнительного триггера соединен с . первым входом (m + и)-ro дополнитель- 15 ного элемента И третьей группы, а выход генератора соединен с первым входом (m + и)-ro дополнительного эле мента И второй группы, При этом масштабирующий усилитель выполнен на делифраторе и последовательно соединенных резисторе и операционном усилителе с цепью его отрицательной обратной связи на резисторах типа R-2R и аналоговых ключах, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами дешифратора, входы которого соединены с вто. рым входом масштабирующего усилителя, первый вход которого подключен к второму выводу резистора, а выход — к выходу операционного усилителя, второй вход которого соединен с общей шиной.

На фиг. 1 приведена функциональная схема преобразователя; на фиг. 2 то же, масштабирующего усилителя, АЦП содержит входную шину 1 и . (m + п)-разрядный регистр 2 на триггерах, прямой выход каждого иэ которых через последовательно соединенные 40 элементы И первой и третьей групп 3 и 4 подключен к своему нулевому входу а инверсный выход, кроме триггера старшего разряда регистра, через элементы И второй группы 5 — к вторым входам элементов И первой группы 3.

Единичный вход триггера старшего разряда и нулевые входы остальных триггеров регистра 2 соединены с шиной 6 Пуск и нулевым входом дополнитель- О ного триггера 7, инверсный выход которого через генератор 8 подключен к первому входу (m + n)-дополнительного элемента И второй группы 5, а единичный выход — к шине 9 готовности, прямые выходы младших п разрядов триггеров через последовательно соединенные

ЦАП 10 и второй компаратор 11 подключены к вторым входам дополнительных элементов И третьей группы 4. Второй вход первого компаратора 12 соединен 6() с шиной 13 эталонного напряжения. Первые входы компараторов соединены с .. выходом масштабирующего усилителя 14, аналоговый вход которого подключен к входной шине 1, а цифровые входы сое- 65 динены с единичными выходами триггеров старших m разрядов регистра. Масштабирующий усилитель 14 (фиг. 2) выполнен на цепочке 15 резисторов R-2R и аналоговых ключей в цепи отрицательной обратной связи операционного усн лителя 16 с постоянным резистором 17 на входе, при этом управляемые входы аналоговых ключей соединены с соответствующими выходами дешифратора

18, входы которого, другой конец постоянного резистора и выход операционного усилителя являются цифровыми входами, аналоговым входом и выходом масштабирующего усилителя соответственно.

АЦП работает следующим образом.

Импульс на шине 6 Пуск устанавливает. триггеры регистра 2 в положение 10;..О, а дополнительный триггер 7 перебрасывает в нулевое

noJIoReHHe, в результате чего начнется генерация импульсов на выходе генератора 8.

В соответствии с двоичным кодом старших m разрядов регистра 2 на выходе дешифратора 18 масштабирующего усилителя 14 установится унитарный код (a случае, например, при m =

3-00010000), в результате чего на инверсный вход операционного усилителя

16 переключится соответствующий резистор цепочки 15 резисторов R-2R и на его выходе появится сигнал, равный » -4

Я

U> " 2

Ь (в рассматриваемом примере Unp 2 ), если

rn-Ô 2

1 пр 2 . 1 м где Uzp — преобразуемый сигнал; U — его максимальное значение, или же сигнал, значение которого больше U, В первом случае на выходе комПаратора

12, в котором выходной сигнал масштаирующего усилителя 14 сравнивается эталонным напряжением U& появлятся сигнал логического нуля, а во втором случае — сигнал логической единицы .

Поэтому первый импульс от генератора 8 устанавливает регистр 2 в положение ф, 10...0, второй импульсв положением„,, „, 10...0, и т.д„

m-й импульс — в положение р „Э ° .. ф 10...0. К этому моменту на второй вход компаратора 11 подается усиленный входной сигнал, равный U p ° 2 и запускается другая часть АЦП, которая работает аналогично прототипу.

Таким образом, после подачи от генератора 8 m + n количества импульсов дополнительный триггер 7 устанавливается в единичное положение, в результате чего прекращается генерация импульсов на выходе генератора 8, а

1095 389

Csoe регистр 2 устанавливается в положение

° ° ° f o 4г- 4„-,2 Ао где о — двоичный код поряд ка), à 4.Д,*„ ... А е- двоичный код; мантиссы А.

Технико — зкономический эффект заключается в простоте схемного решения, а следовательно,в повышении надежности работы преобразователя и в повышении точности преобразования малых сигналов.

Филиал ППП "Патент"

r.Ужгород,ул.Проектная,4