Конвейерный аналого-цифровой преобразователь

 

„„SU„„1381706 A1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 03 М 1/42

ВСЕСЩО Щ у з. ц

ВЙЪЛНО Гр.!.! А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

Cr

О

М

С

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4014504/24-24 .(22) 28.01.86 (46) 15.03 ° 88. Бюл. 9 10 (71) Винницкий политехнический институт (72) А.П. Стахов, С.И. Арапов, А.Д. Азаров, В.П. Волков и E.М.Арапова (53) 681.325(088.8) (56) Гитис Э.И. Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств. М.: Энергия, 1975, с, 308.

Патент США 11р 4275386, кл. Н 03 К 13/02, опублик. 1981. (54) КОНВЕЙЕРНЫЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано для преобразования аналоговых величин в цифровые.

Цель — повышение достоверности преобразования. Конвейерный аналого-цифровой преобразователь содержит блок 1 элементов разрядного кодирования.,блок

2 источников опорных токов, переключатель 3, блок 4 управления, регистр

5, .шифратор 6, Повышение достоверности преобразования достигается за счет введения режима метрологического контроля, в котором используются свойства симметричного измерительного двоичного кода при преобразовании дифференциального нулевого входного сигнала, при этом шифратор 6 обнаруживает запрещенные кодовые комбинации при ухудшении метрологических характеристик преобразования. 3 з.п. Фпи, Q

4 ил.

1381706

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано для преобразования аналоговых величин в циф5 роные.

Цель изобретения — повышение достоверности преобразования.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого конвейерного аналого-цифрового преобразователя; на фиг. 2 — функциональная схема блока элементов разрядного кодирования; на фиг. 3 — функциональная схема блока управления; на фиг. 4 15 пример реализации шифратора, выполняющего функцию контроля кодов.

Конвейерный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) содержит (фиг. 1) блок 1 элементов разрядного кодирования, блок 2 источников опорных токов, переключатель 3, блок 4 управления, регистр 5, шифратор 6, выполняющий функцию контроля кодов, шину 7

"Режим работы", входную шину 8, вы- 25 ходную шину 9 "Контроль преобразования", нь1ходные шины 10.

Блок 1 элементов разрядного кодирования (фиг. 2) выполнен на и элементах 11 разрядного кодирования, каж- 30 дый из которых выполнен на элементе

12 сраннения токов, первом и втором сумматорах 13 и 14 токов и переключателе 15.

Блок 4 управления (фиг, 3) выполнен на первом и втором триггерах 16 и 17, тактовом генераторе 18, элементе И 19, счетчике 20, элементе 21 задержки.

Шифратор 6 (фиг. 4), выполняющий 40 функцию контроля кодов, может быть выполнен на элементах 2И-ИЛИ 22 с соответствующими прямыми и инверсными входами, которые являются входами шифратора 6, выходы элементов 2И-ИЛИ 45

22, а также управляющий вход шифратора подключены к зходам элемента И 23, выход которого является выходом шифратора 6.

Конвейерный аналого-цифровой пре50 образонатель работает следующим образом.

Конвейерный AIgI должен быть выполнен на основе кода Фибоначчи или кода золотой пропорции, Работа конвейерного АЦП происходит н двух режимах: в режиме метрологического 1кспресс-контроля линейности выходной характеристики и режиме непосредственного преобразования входного аналогового сигнала в цифровой код.

Применительно к конвейерным АЦП целесообразно использовать симметричный код золотой пропорции, в котором любое действительное число может быть представлено в виде:

+СО

И = >» aa,,, 1 где а, е f1, 13 — двоичный коэффициент (а; = 1 соответствует суммированию веса д-го разряда, а а; = 1 вычитанию); р 1

< р — вес i-ro разряда; р = 0,1... — параметр кода.

Между весами разрядов существуют следующие соотношения:

-Р-1+ (1) i- Ð- 1 111 1-1+ 0 ; = О, На основе соотношений (1) производится контроль линейности выходной характеристики аналого-цифрового преобразователя.

Величины опорных токов формируются пропорционально весам разрядов кода "золотой пропорции: — а, 1эт (2)

0 значение преобразуемого тока на входе (i+1) -го элемента 11 разрядного кодирования; значение преобразуемого тока на входе i-го элемента 11 разрядного кодирования; выходной сигнал i-го элемента 12 сравнения токов, определяемый выражением:

I Ч a(I, j> Ñàj I, (3)

+ c а 1, cuba II ° j 1

Ъ, а; 11,1 р

I- = I °

1+1 где I;„ а.

1х I bx а;=

19 Iby где а. е(1, 1 т эг. i

Р где 1э ; — 1-й опорный (эталонный) ток;

Ibl — значение исходного опорного тока.

Процесс кодирования входной аналоговой величины I „производится в соответствии с выражением:

1381706

I „- входной (преобразуемый) ток, Результат преобразования на выходных шинах 10 представляет собой симметричный код золотой пропорции, В режиме метрологического контроля осуществляется кодирование тока, равного току I, который с дополнительного выхода блока 2 через переключатель 3 подается на второй вход блока

1,„обеспечивая тем самым нулевой дифференциальный входной ток первого элемента 11 разрядного кодирования.

Результат кодирования по командам блока управления записывается в регистр 5 и анализируется шифратором

6, Признаком наличия отклонений весов разрядов является нарушение соотношения (1), что приводит к появлению запрещенных кодовых комбинаций. 20

Разрешенными, например, для кода

"золотой" 1-й пропорции являются кодовые группы, состоящие из трех разрядов вида: I I I или 1 I I. Невыполнение этого условия является 25 признаком увеличения погрешности преобразования выше допустимого уровня °

При переходе к режиму Метрологического контроля сигнал "Режим работы", поступающий по шине 7, перево- 3р дит RS-триггер 16 в блоке 4 управления в единичное состояние, разрешая работу тактового генератора 18, первый импульс которого переводит К$триггер 17 в единичное состояние, 35 обеспечивая состояние переключателя

3, соответствующее режиму метрологического контроля, и разрешая прохождение тактовых импульсов через элемент И 19 на счетный вход счетчика

20, коэффициент деления которого обеспечивает появление сигнала занесения результата преобразования в регистр 5 после завершения работы блока 1 элементов разрядного кодирования. После записи результата преобразования в регистр 5 сигнал с выхода элемента 21 задержки разрешает работу шифратора 6 го обнаружению запрещенных комбинаций, свидетельствующих об увеличении погрешности пре«50 образования выше допустимого уровня.

Формула изобретения

1. Конвейерный аналого-цифровой преобразователь, содержащий блок элементов разрядного кодирования, блок источников опорных токов, выходы которого подключены к соответствующим первым входам блока элементов разрядного кодирования, выходы которого являются выходными шинами, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности преобразования, введены шифратор, регистр, переключатель, блок управления, вход которого является шиной "Режим работы", первый выход подключен к управляющему входу шифратора, выход которого является выходной шиной Контроль преобразования", информационные входы подключены к соответствующим выходам регистра, информационные входы которого подключены к соответствующим выходам блока элементов разрядного кодирования, управлящий вХод подключен к второму выходу блока управления, третий выход которого подключен к управляющему входу переключателя, первый информационный вход которого подключен к дополнительному выходу блока источников опорных токов, второй информационный вход является входной шиной, выход подключен к второму входу блока элементов разрядного кодирования.

2. Преобразователь по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что блок элементов разрядного кодирования выполнен на п элементах разрядного кодирования, где n — число разрядов преобразователя, логические выходы которых являются соответствующими выходами блока, первый аналоговый выход

1-го элемента разрядного кодирования; подключен к первому входу (1+1)-го элемента разрядного кодирования, первый вход первого элеме1та разрядного кодирования и вторые входы и элементов разрядного кодирования являются соответствующими первыми входами блока, третий вход первого элемента разрядного кодирования является вторым входом блока, второй аналоговый выход i-ro элемента разрядного кодирования подключен к третьему входу (i+1)-го элемента разрядного кодирования, первый и второй аналоговые выходы п-ro элемента разрядного кодирования подключены к Я вне нулевого потенциала, 3. Преобразователь по л.1, о т л и ч .а ю шийся тем, что блок управления выполнен на тактовом генераторе, элемеите И, счетчике, элементе задержки, первом и втором RS1381706

6 триггерах, R-входы которых объединены и подключены к выходу элемента задержки и являются первым выходом блока управления S-вход первого RS-триггера

У

5 является входом блока управления,прямой выход подключен к управляющему входу тактового генератора, выход которого подключен к первому входу элемента И и. к S-входу второго RS-тригге1О ра, прямой выход которого является третьим выходом блока управления и подключен к второму входу элемента И, выход. которого подключен к счетному входу счетчика, выход которого являет-15 ся вторым выходом блока управления и подключен к входу элемента задержки.

4. Преобразователь по п,2, о т л ич а ю шийся тем, что каждый элемент разрядного кодирования выполнен на первом и втором сумматорах токов, переключателе и элементе сравнения токов, первый вход которого объединен с первым входом первого сумматора токов и является первым входом элемента разрядного кодирования, второй вход объединен с первым входом второго сумматора токов и является третьим входом элемента разрядного кодирования, выход является логическим выходом элемента разрядного кодирования и подключен к управляющему входу переключателя, информационный вход которого является вторым входом элемента разрядного кодирования, первый и второй выходы подключены соответственно к вторым входам первого и второго сумматоров токов, выходы которых

О являются соответственно первым и вторым аналоговыми выходами элемента разрядного кодирования.

1381706

@024

Составитель В. Першиков

Редактор Т. Парфенова Техред Д.Сердюкова Корректор Н. Король

Заказ 1194/55 Тирах 928 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