Аналого-цифровой преобразователь

 

Изобретение относится к технике средств связи и может быть использовано при построении аналого-цифровых преобразователей сигналов изображения , например сигналов передающих телевизионных камер. Цель изобретения - повышение точности преобразования . Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) содержит п каскадов, каждый из которьк, кроме п-го, состоит из компаратора, выпрямителя, двух генераторов тока, п-й каскад выполнен только на компараторе, а входной блок представляет собой дифференциальный усилитель, первый вход которого является шиной преобразуемого сигнала, а второй .вход - шиной напряжения смещения. Данный АЦП позволяет о.перировать при преобразовании дифференциальными сигналами, сокращая число необходимых регулировок для согласования по уровню, и обеспечивает точное воспроизведение (отслеживание) сигналов во всем их динамическом диапазоне . 3 ил. (Л С/д 00 4 00 vl ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 4 5 А1 (51) 4 Н 03 M 1/38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

H ABTOPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3333895/24-24 (22) 01.09.81 (46) 30.08.87. Бюл. Ф 32 (72) Н.Т.Кислицкий (53) 681.325(088.8) (56) Заявка ФРГ У 2549626, кл. Ii 03 К 13/09, 13.05.76.

Заявка ФРГ И - 2332080, .кл. Н 03 К 13/09, 06.10.77. (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к технике средств связи и может быть использовано при построении аналого-цифровых преобразователей сигналов изображения, например сигналов передающих телевизионных камер. Цель изобретения — повышение точности преобразования. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) содержит и каскадов, каждый из которых, кроме п-го, состоит из компаратора, выпрямителя, двух генераторов тока, и-й каскад выполнен только на компараторе, а входной блок представляет собой дифференциальный усилитель, первый вход которого является шиной преобразуемого сигнала, а второй вход — шиной напряжения смещения. Данный АЦП позволяет оперировать при преобразовании дифференциальными сигналами, сокращая число необходимых регулировок для согласования по уровню, и обеспечивает точное воспроизведение (отслеживание) сигналов во всем их динамическом диапазоне. 3 ил.

1 13343

Изобретение относится к технике средств связи и может быть использовано при построении аналого-цифровых преобразователей (АЦП) сигналов иэоб5 ражения, например, сигналов передающих телевизионных камер.

Цель изобретения — повышение точности преобразования.

На фиг. 1 представлена структурная 10 схема АЦП; на фиг. 2 — структурная схема выпрямителя; на фиг. 3 — диаграммы сигналов, иллюстрирующих работу преобразователя, где буквами обозначены диаграммы сигналов в соответ- 15 ственных точках структурной схемы устройства на фиг. 1.

АЦП (фиг. 1) содержит и например 4 каскада, каждый из которых состоит из компаратора 1, выпрямителя 2, первого ур генератора 3 тока и второго генератора 4 тока. Входной каскад содержит дифференциальный усилитель (ДУ) 5, а последний каскад — комнаратор 1. Первый вход ДУ 5 подключен к источнику 25 входного аналогового сигнала, а второй его вход соединен, например, с источником постоянного смещения. Первый и второй выходы ДУ 5 соединены с соответствующими входами выпрямителя 2

30 и компаратора 1 первого каскада.

В каждом каскаде второй генератор

4 тока соединен с третьим входом выпрямителя 2, четвертый и пятый входы которого подключены к первому и второму выходам компаратора 1. Первый и 35 второй выходы выпрямителя 2 соединены с соответствующими входами компаратора 1 и выпрямителя 2 последующего каскада. Первый генератор 3 тока соединен с первым выходом выпрямителя 40

2, а выход, например второй, компаратора 1 подключен к выходу соответствующего разряда АЦП.

Выпрямитель 2 AIQI обведен на фиг. 2 пунктиром, причем обозначен- 45 ные цифрами его выводы адекватны выводам выпрямителя 2, изображенного на фиг. 1. Он содержит три переключателя тока, в качестве которых может быть использован дифференциальный кас-50, кад любого типа, причем первый, второй и третий входы первого переключателя 6 тока соединены с соответствующими входами выпрямителя 2, а первый и второй его выходы соединены с 55 третьим входом второго и третьего переключателей 7 и 8.

Первые (вторые). входы переключателей 7 и 8 тока объединены и соединены

7 г с четвертым (пятым) входом выпрямителя 2. Разноименные выходы второго и третьего переключателей 7 и 8 тока попарно объединены и соединены с соответствующими выходами выпрямителя 2.

АЦП работает следующим образом, Синфазный входной сигнал U>Ä преобразуется ДУ 5 в дифференциальный сигнал, который подается на соответствующие входы компаратора 1 и выпрямителя 2 первого каскада. Диаграмма сигнала U» на одном из выходов, наьык пример первом, ДУ 5 представлена на фиг., за сплошной линией, а на втором— пунктирной. Аналогично изображены диаграммы сигналов U,„, на выходах вы1 прямителя 2 каждого разряда. Поскольку структура преобразователя является дифференциальной, на временных диаграммах (фиг. 3) показаны лишь относительные уровни сигналов, так как по-: стоянные синфазные сигналы и помехи не оказывают существенного вредного влияния на работу преобразователя.

Компаратор 1 определяет уровень подвергаемого преобразованию сигнала относительно середины его динамичесf кого диапазона, соответствующего шкале преобразования. На его выходах формируются противофаэные сигналы высокого и низкого уровней логических символов "1" и "О". Эти сигналы, используемые как сигналы выхода разряда (фиг.3а), управляют работой переключателей 7 н 8 тока выпрямителя 2.

Первый переключатель 6 тока выпрямителя 2, имеющий в данном примере одинаковые и равные единице коэффициенты передачи по инвертирующему и неинвертирующему входам, под действием поступающего на его входы дифференциального сигнала U „ =U8,„ с выходов ДУ 5 осуществляет пропорциональное перераспределение тока генератора 4 тока между вторым и третьим переключателями ? и 8 тока. При этом большему по величине сигналу на первом входе переключателя 6 тока соответствует больший ток на его первом выходе и наоборот.

Второй и третий переключатели 7 и 8 тока осуществляют переключение тока, поступающего на их третьи входы от первого переключателя 6 тока, так, что при высоком уровне сигнала на их первых входах весь ток направляется на соответствующие первые выходы.

Переключение тока контролируется сиг1334375

1. Аналого-цифровой преобразователь, содержащий п по числу разрядов преобразования каскадов, каждый из которых, кроме n — ro каскада, выполненного на компараторе, выполнен на компараторе, двух генераторах тока и выпрямителе, первый выход выпрямителя

1-каскада соединен с выходом первого генератора тока i — каскада,. о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введен дифференциальный усилитель, первый вход которого является шиной преобразуемого сигнала преобразователя, второй вход является шиной напряжения смещения, первый и второй выходы соединены с соответствующими первыми и вторыми входами компаратора и выпрямителя первого каскада, а в каждом каскаде выход второго генератора тока соединен с третьим входом выпрямителя, четвертый и пятый входы которого соответстналами компаратора 1. Предположим, что на первом выходе ДУ 5 действует униполярный сигнал большего уровня, а на втором — меньшего. В этом слу5 чае на первом выходе компаратора 1 появляется высокий уровень, и переключатель 7 тока подключает к первому выходу выпрямителя 2 весь больший ток переключателя 6 тока. Переключатель 8 тока подключает к второму выходу выпрямителя 2 весь меньший ток переключателя 6 тока.

Если на первом выходе ДУ 5 действует сигнал меньшего уровня, а на втором — большего, то на первом выходе компаратора 1 появляется сигнал низкого уровня, и переключатель 7 тока подключает к второму выходу выпрямителя 2 весь меньший ток переключателя 6 тока. Переключатель 8 тока подключает к первому выходу выпрямителя 2 весь больший ток переключателя 6. тока. Таким образом, при любом различии уровней униполярных сигналов э5 на входах первого каскада, на первом выходе выпрямителя 2 протекает больший ток, а на втором выходе — меньший.

Происходит двухполупериодное выпрямление дифференциального сигнала. Далее из сигнала большего уровня, действующего на первом выходе выпрямителя 2, вычитается сигнал генератора 3 тока, равный по величине половине динамического диапазона выходного сигнала первого каскада. В результате с вы35 ходов выпрямителя 2 первого каскада на входы последующего, второго, каскада подается дифференциальный сигнал, изображенный на фиг. Зб в координатах 4О

Пви, . Пвх„ =U . Этот сигнал подвергается аналогичному преобразованию во втором каскаде, выходной сигнал которого изображен в координатах Uz

Пбх ПВых на фиг, ЗВ затем в треть 45 ем каскаде (фиг. Зг). В последнем каскаде определяется лишь положение уровня сигнала предыдущего каскада относительно уровня его баланса, так как отпадает необходимость формирова- 5, ния сигнала для последующего каскада, В результате преобразования входного аналогового сигнала на выходах разрядов устройства формируется цифровой код. При этом кодовый растр, представляющий зависимость выходного кода N „„ от уровня U „ подвергаемого преобразованию сигнала, будет отражать рефлексный двоичный код Грея (фиг.Зд).

Симметричная относительно преобразуемого сигнала дифференциальная структура предлагаемого устройства обеспечивает по сравнению с известными устройствами повышение точности преобразования не менее чем в 5 раз.

Использование в выпрямителе линейных элементов обеспечивает точное воспроизведение (отслеживание) выходным сигналом входного во всем динамическом диапазоне. Причем сигнал на выходе выпрямителя после свертки равен по амплитуде сигналу íà его входе.

Это дополнительно повышает точность преобразования. Кроме того, в предлагаемом устройстве упрощено согласование каскадов по уровню, поскольку для дифференциальной симметричной структуры синфазные сигналы постоянных смещений преобразуемого сигнала по уровню, как и синфазные помехи, не оказывает заметного влияния на работу устройства. Это позволяет по сравнению с прототипом сократить примерно на 60Х количество необходимых регулировок,. так как отсчет сигналов производится только относительно уровня баланса каскадов. В каждом каскаде достаточно подстроить величину тока, например, первого генератора тока относительно величины тока второго генератора тока.

Формула и з обретения

1334375

J таад Мкаскод

1каека/

Я люками

АиИ

Я poifpHlo

Рихард

Ю а ряФ

ЖхИ аюр Ат дьюара

4рюрюдЫ

Фие 1 венно подключены к первому и второму выходам компаратора, а первый и второй выходы выпрямителя, кроме и-го . и п-1 каскадов соединены соответстЭ

5 венно с первым и вторым входами компаратора и выпрямителя i+1 каскада, первый и второй входы компаратора и-го каскада соответственно подключены к первому и второму выходам выпря- 10 мителя и-1 каскада, вторые выходы компараторов всех каскадов являются выходными шиками преобразователя. о

2. Преобразователь по л. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что выпрямитель выполнен на трех переключателях тока, первый, второй и третий входы первого переключателя тока являются соответственно первым, вторым и третьим входами выпрямителя, а первый и второй выходы соответственно подключены к первым входам второго и третьего переключателей тока, вторые входы которых объединены и являются четвертым входом выпрямителя, а третьи входы объединены и являются пятым входом выпрямителя, первый выход второго переключателя тока объединен с вторым выходом третьего переключателя тока и является первым выходом выпрямителя, а второй выход объединен с первым выходом третьего переключателя тока и является вторым выходом выпрямителя.

|334375

О

Уйи.1

Е

0, 0

0Фф . g

О, д

U Ф4И.J

1 г

0

Мих

1 разряд

1разряд

3p ggpPd

4раэряд

Составитель Л.Беляева

Редактор И.Касарда Техред В.Кадар Корректор Л.Пилипенко

Заказ 3980/57 Тираж 901 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

1роизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4