Аналого-цифровой преобразователь

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано , в частности, в цифровых осциллографах. Изобретение позволяет повысить помехоустойчивость. Это достигается тем, что за счет введения компаратора 1 и сумматора 12 реализован сложный аналого-цифровой преобразователь (АЦП), в котором составляющие его малоразрядные параллельные АЦП 6, 9 имеют интервал квантования , в 2 раза больший, чем в известных АЦП. 2 ил. i (Л САЭ О СО сл II фуг.;

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1!) А1 (5ц 4 Н 03 M 1/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3761846/24-24 (22) 26.06.84. (46) 30.03.87.Бюл. У 12 (72) N.Â.Ëåâî÷êèí и Л.Н.Матвеева (53) 681.325 (088.8) (56) Балакай В.Г. Интегральные схемы

АЦП и ЦАП. М.: Энергия, 1978, с.59, рис.7-18.

Патент Англии У 2007052, кл. Н 03 К !3/17, 1978. (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано, в частности, в цифровых осциллографах. Изобретение позволяет повысить помехоустойчивость. Это достигается тем, что за счет введения компаратора 11 12 реализован сложный аналого-цифровой преобразователь (АЦП), в котором составляющие его малоразрядные параллельные АЦП 6, 9 имеют интервал квантования, в 2 раза больший, чем в известных АЦП. 2 ил. через один, так что интервалы квантования внутри малоразрядных АЦП 6 и 9 вдвое выше результирующего интервала квантования.

Выбор величин сопротивлений резис10 торов осуществляется следующим образом.

Первые резисторы 10 обеспечивают смещение шкал малоразрядных АЦП.

Так как в устройстве величина смещения (как было показано) равна д, а интервал квантования внутри малоразрядных АЦП равен 2д, то сопротивление первого резистора 10 равно 1/2

R-половине сопротивления одного резистора К из делителя напряжения

13 малоразрядного АЦП (всего в делителе 2 таких резисторов, К вЂ” число разрядов малоразрядного АЦП) .

Для обеспечения равенства квантов преобразования внутри всех составляющих малоразрядных АЦП суммарные сопротивления всех параллельных реэисторных цепей (каждая такая цепь содержит делитель малоразрядного АИП и первые и вторые резисторы), включенные между шиной эталонного напряжения и общей шиной, должны быть одинаковыми.

Делители всех малоразрядных АЦП одинаковы, поэтому суммарные сопро35 тивления первоro и втоporo резистоi ров во всех цепях также должны быть одинаковы.

Поскольку максимальная величина первого резистора (как показано) не

l превышает — — R. то сумма сопротив2 ления первого и второго резисторов может быть взята равной P. Тогда в

45 рассматриваемом устройстве величины вторых резисторов составят R4 R, R8=I/2 R. . Величина П напряжения на шине 2

am эталонного напряжения выбирается

50 равной (2 " +1) д - n, где К вЂ” число разрядов малоразрядного АЦП; п — количество малоразрядных АЦП; д — ре = зультирующий интервал квантования.

1 130

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано, в частности, в цифровых осциллографах.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства для 4-х разрядов выходного кода; на фиг.2 — распределение уровней квантования между малоразрядными параллельными аналогоцифровыми преобразователями (AIQI).

Устройство содержит шину I входного сигнала, шину 2 эталонного напряжения, общую шину 3, второй токоограничивающий элемент 4, выполненный на резисторе, вторые входы 5 АЦП, малоразрядный параллельный АЦП 6, первые входы 7 АЦП, второй токоограничивающий элемент 8, выполненный на резисторе, малоразрядный параллельный АЦП 9, первый токоограничивающий элемент IO, выполненный на резисторе, компаратор II, сумматор

12, каждый малоразрядный параллельный АЦП 6, содержащий делитель 13 напряжения, выполненный на резисторах, и блок 14 компараторов кодирующей логики.

Рассмотрим работу устройства 4-х разрядного АЦП, составленного из двух 3-х разрядных АЦП.

Пусть необходимо производить квантование входного сигнала с интервалом квантования д . Полный набор уровней квантования, обеспечивающий преобразование входного напряжения в 4-х разрядный код с интервалами квантования д, показан на шкале 1 фиг.2.

Распределение этих уровней между делителями малоразрядных АЦП 6 и 9 показано соответственно на шкалах

2и4.

На фиг.2 видно, что при распределении уровней квантования появился уровень, величина которого равна д (шкала 3), он образован первым резистором.10. Для компарирования этого уровня и необходим компаратор 11.

В рассматриваемом примере уровня квантования АЦН 9 смещены относительно уровней квантования АЦП 6.

В малоразрядном АЦП 6 осуществляется квантование входного сигнала уровнями 26, 4 д, 6 д, ° . °, 146„

В малоразрядном АЦП 9 — уровнями

Зд, 5д, 7д,...,153 Таким образом, все уровни квантования, обеспечиваю0635 2 щие преобразование входного сигнала в 4-х разрядный код с интервалом квантования д,, распределены между

АЦП 6 и АЦП 9 (с компаратором 11) Это напряжение распределяется следующим образом: часть напряжения

U П = 2" д и приходится на э 5-Ч делитель малоразрядного АЦП, вторая часть напряжения U,,равным a n, 5 4 различающимися на величину ь, а в данном устройстве опорные напряжения, различающиеся на этот квант преобразования, формируются нЕ в одном

АЦП, а в делителях разных малоразрядных АЦП. Поэтому помеха, возникающая при срабатывании компаратора, будет внешней по отношению к остальным малораэрядным АЦП, где формируются опорные напряжения, отличающийся от опорного напряжения сработавшего компаратора на л .

Правильная разводка цепей питания, фильтры в цепях, питающих и эталонных напряжений, поступающих на микросхему каждого малоразрядного АЦП, позволяют ограничить действие помехи одного малоразрядного АЦП, где сработал компаратор, на другие АЦП.

130063

В делителях каждого малоразрядного АЦП уровни квантования разнесены на величину 2 Ь и помехи с амплитудой а не достаточно для возникновения ложного срабатывания компарато ров данного малоразрядного АЦП, для этого потребуется уже помеха с амплитудой 2 ь, т.е. в 2 раза помехоустойчивость предлагаемого устройства превышает помехоустойчивость известных устройств.

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий два малоразрядных параллельных аналого-цифровых преобразователя, первый вход первого малоразрядного параллельного аналого-цифрового преобразователя соединен с общей шиной непосредственно, а первый вход второго малоразрядного параллельного аналого-цифрового преобразователя через соответствующий первый токоограничивающий элемент, выполненный на резисторе, вторые входы малоразрядных параллельных аналого-цифровых преобразователей через соответствующие вторые токоограничивающие элементы, выполненные на резисторах, подключены к шине эталонного напряжения, третьи входы малоразрядных параллельных аналого-цифровых преобразовате-. лей объединены и являются шиной входного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, введены сумматор и компаратор, первый вход которого является шиной входного сигнала, вто-.

Помеха с амплитудой h вызывает ложное срабатывание только у компараторов с опорными напряжениями, приходится на дополнительные резисторы.

Для обеспечения согласования шкал резисторы 4,8 и 10 выбираются такого же класса точности, как и резисторы

Р делителей малоразрядных АЦП.

Выходной код любого параллельного АЦП есть представленное двоичным кодом число уровней квантования, превышенным входным сигналом. В уст- !0 ройстве уровни квантования распреде лены между АЦП 6 и 9 не подряд, а через один, учесть все уровни кван— тования, превышенные входным сигналом во всех малоразрядных АЦП и ком- !5 паратором позволяет сумматор. Поэтому выходы всех малоразрядных АЦП и дополнительных компараторов соединены с соответствующими входами сумматора. Например, при использовании 20 сумматора 133ИМЗ выходы АЦП 6 подключаются к первым входам трех младших разрядов сумматора (фиг.1), вы— ходы AlgI 9 — к вторым входам тех же разрядов, выход компаратора )1 соеди-25 нен с входом переноса.

Кодирование входного сигнала осуществляется одновременно всеми малоразрядиыми АЦП.

Например, при кодировании вход- 30 ного сигнала U „ âåëè÷èíîé 7 ь < U8„8à в АЦП 6 будут превышены 3 уровня квантования (фиг.2), и код на Bblxo Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я де АЦП 6 соответствует числу 3.

В АЦП 9 также превышены три уровня и код на выходе АЦП 9 соответствует числу 3; на выходе компаратора 1! — единичный сигнал. На выходе сумматора (выход устройства) код соответствует числу 7=3+3+1. 40

Таким образом, s устройстве в отличии от известных уровни квантования, отстоящие друг от друга на величину a, формируются не в одном и том же, а в разных малоразрядных 45

АЦП; внутри же одного малоразрядного

АЦП соседние уровни квантования различаются на величину 2 . Помеха величиной ь, возникающая от срабатывания компаратора внутри малоразряд- 50

-ного АЦП в известном устройстве вызовет ложное срабатывание соседних компараторов. Эта же помеха в предлагаемом устройстве не вызовет ложное срабатывание.

5 1300635 о рой вход объединен с первым входом соединены с соответствующими информавторого малоразрядного параллельного ционными входами сумматора, вход аналого-цифрового преобразователя, переноса которого соединен с выходом выходы малоразрядных параллельных коммутатора, а выходы сумматора яваналого-цифровых преобразователей 5 ляются выходными шинами. аидаl hArwa8 gg/7g

Составитель А.Титов

Редактор И.Сегляник Техред А.Кравчук Корректор С.Иекмар

Заказ )160/56 Тираж 902 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4