Аналого-цифровой преобразователь

 

Изобретение относится к электроизмерительной и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования непрерывных сигналов в цифровой код в адаптивных устройствах управления и преобразования информации. Цель изобретения - расширение динамического диапазона преобразования. Устройство содержит компаратор, цифровой преобразователь, линейный декодирующий преобразователь. Для расширения динамического диапазона преобразования введены два цифроаналоговых преобразователя, аналоговый сумматор, переключатель полярности опорных напряжений и блок цифровых инверторов. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) SU ()i) цц 4 Н 03 М 1/38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

К д ВТОРСИОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4415644/24-24 (22) 26.04.88 (46) 07.11.89.Бюл. М 41 (71) Научно-исследовательский институт прикладной математики и кибернетики при Горьковском государственном университете им.Н.И.Лобачевского (72) В.И.Александрин и В.И.Горюнов (53). 681.325 (088.8) (56) Дорошев В.П. и др. Широкодиапазонный быстродействующий аналогоцифровой преобразователь. — Приборы и техника эксперимента, 1985, Р 1, с.106-109. рис.1-4.

Смолов В.Б. и др, Полупроводниковые кодирующие и декодирующие преобразователи напряжения. — Л.: Энергия, 1967, с,175, рис.2-24.

Изобретение относится к электроизмерительной и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования непрерывных сигналов в цифровой код в адаптивных устройствах . управления и преобразования информации, Целью изобретения является расширение динамического диапазона преобразования.

На фиг ° 1 приведена функциональ ная схема преобразователя; на фиг.2статическая характеристика преобразователя.

Преобразователь содержит компаратор 1, цифровой преобразователь 2, линейный декодирующий преобразователь (ЛДП) 3, переключатель 4 поляр2 (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57} Изобретение относится к электроизмерительной и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования непрерывных сигналов в цифровой код в адаптивных устройст— вах управления и преобразования информации. Цель изобретения — расширение динамического диапазона преобразования. Устройство содержит компаратор, цифровой преобразователь, линейный декодирующий преобразователь, Для расширения динамического диапазона преобразования введены два цифроаналоговых преобразователя, аналоговый сумматор, переключатель полярности опорных напряжений и блок цифровых инверторов. 2 ил.

С: ности положительного +U и отрицательного -U опорных напряжений, цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 5 и 6, аналоговый сумматор 7 и блок 8 цифровых инверторов.

Преобразователь работает следующим образом.

До начала цикла кодирования преобразователь находится в исходном состоянии, При этом на аналоговый вход подано входное напряжение U „, а на шины "Управляющий вход" — значение кода Nggpy соответствующее заранее вычислейному для данного цикла значению коэффициента eC . В течение всего цикла кодирования N „ не изменяется. Этот код поступает на цифровой вход ЦАП 5, а обратный ему код N)np

1520657 с выходов блока 8 цифровых инверторов поступает на цифровой вход ЦАП 6, Величина напряжения на выходе ЦАП 5 равна (5) Аналогично величина напряжения на выходе ЦАП 6 равна

--"М"-Р . U = (1- 06) И (2)

1(1)лакс

Согласно (1) и (2) величина напряжения U на выходе сумматора 7 определяется соотношением

Б = о,Уз„+ (1-о()Бо, (3) 11 первом такте преобразования все триггеры цифрового преобразователя 2 поразрядного уравновешивания остаются в состоянии "0". При этом напряжение на выходе ЛДП 3 равно нулю и компаратор 1 определяет полярность (знак) входного напряжения. В случае положительного входного напряжения триггер разряда знака в преобразователе 2 устанавливается в состояние "1 " и тем самым переключатель

4 полярности устанавливается в состояние +П . На аналоговый вход ЦАП 6 в этом случае поступает положительное постоянное напряжение +U . Если Бо„ отрицательно, в триггер знака заносится 0, переключатель полярности устанавливается в состояние -Ц, и на вход ЦАП 6 поступает отрицательное напряжение -U

Со следующего такта начинается процедура поразрядного уравновешивания: триггер старшего разряда преобрагзователя устанавливается в состояние "1", на выходе ЛДП 3 появляется компенсирующее напряжение, оно сравнивается компаратором 1 с входным и так далее до определения цифры в последнем младшем разряде кода.

Отличие от принципа работы известных линейных цифровых преобразовате— лей поразрядного уравновешивания следующее. Величина компенсирующего напряжения на выходе ЛДП 3 при определении цифры старшего разряда равна т.е

Usx оо " о бщ, +(1-ot) 6 (8) q; = U 2 ) (1О) Ч„ю= (1-()1,) 14 2 (мр „+(1-о ) v ) р (4) и динамический диапазон

И ау (Ny II

1 а не — — U как в линейном случае, 2 о

При определении цифры второго разряда а

= а — -(

1 г о

К""- (")и.)

10 где а, = (0,(1 — цифра записанная в старшем разряде, Для обычного линейного преобразователя вместо (5) имеет место соотношение

U=a — -Uk — -U(6)

1 1 .2 4 о

По окончании процедуры определения значения выходного кода аналогично (4) и (5) находят,, U 3 и,„+()-а)и.) И,и„, (У) 30 Теоретическая зависимость Ищ,„=

= шР(Б „) для предложенного преобразователя для фиксированного значения оС представлена возрастающей функцией на фиг.2.

35 Использование знания величины квантов приведенной нелинейной зависимости (8) позволяет получить количественную оценку увеличения динами ческого диапазона устройства по

40 сравнению с линейньи случаем.

Так, в линейном режиме при Ы = 0 все кванты q; зависимости Мо„„ от

U о„одинаковы, причем

45 где n — - число, двоичных разрядов.

Динамический диапазон в этом слу5р чае равен

q„e = Uo/Ч. = 2

В случае оС Ф 0 для минимального кванта

15

О . нелин

В частности, при о = 0,9

Онелин

Q лин 1 4 (12) Формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом компаратора, а информационные выходы являются первой выходной шиной равно 10, т.е, динамический диапазон нелинейной характеристики устройства в 10 раз больше динамического диапазона линейного устройства.

Технико-экономический эффект при использовании предлагаемого преобразователя достигается за счет того, что в нем при изменении устройства управляющего кода происходит автоматическое изменение крутизны нелинейной зависимости. "вход-выход" с соответствующим изменением динамического диапазона устройства, что позволяет без использования дополнительных устройств производить адаптивную (т. е, приспособленную к естественным изменениям) коррекцию нелинейностей датчиков в системах управления, про из в одить ав томат ич еское изменение функциональных шкал измерительных и регистрирующих приборов, обеспечивая совмещение процесса кодирования с одновременными вычислительными преобразованиями.

20657 6 устройства и соединены с соответствующими .цифровыми входами линейного декодирующего преобразователя, выход

5 которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого является шиной преобразуемого сигнала, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона преобразования, в него введены два цифроаналоговых преобразователя, переключатель полярности опорных напряжений, аналоговый сумматор и блок цифровых инверторов, входы которого являются входной шиной кода управления и соединены соответственно с цифровыми входами первого цифроаналогового преобразователя, аналоговый вход которого под20 ключен к шине преобразуемого сигнала, а выход — к первому входу аналогового сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго цифроаналогового преобразователя, цифро25 вые входы которого соединены с выходами блока цифровых инверторов, а аналоговый вход — с выходом переключателя полярности опорных напряжений, к первому и второму аналоговым входам которого подключены соответственно выходы источников положительного и отрицательного опорных напряжений, управляющий вход переключателя полярности опорных напряжений сое35 динен с выходом разряда знака цифрового преобразователя и является второй выходной шиной устройства, выход аналогового сумматора соединен с аналоговьм входом линейного декодирующе4О го преобразователя.

1520657

Составитель Н.Козлов

Редактор И.йчякова Техред Л.Сердюкова

Корректор Н,Король

Заказ .6769/57 Тираж 884 Подписное

ВНКИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101