Последовательно-параллельный аналого-цифровой преобразователь

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах, гибридных вычислительных комплексах, в системах автоматики, регулирования и контроля. Изобретение позволяет повысить точность. Это достигается тем, что в последовательно-параллельный аналого-цифровой преобразователь, содержащий операционные масштабирующие усилители 1, 2, 3, цифроаналоговые преобразователи 9, 13, переключатель 4, аналого-цифровой преобразователь 5, регистры 6, 7, 8, 11, 12, сумматор 10, распределитель 14 импульсов, введены переключатели 15, 16, токоограничивающий элемент, выполненный на резисторе 19, аналоговое запоминающее устройство 17. Устройство работает по принципу масштабирования разностного сигнала на каждом такте преобразования с помощью реконфигурируемой цепи обратной связи, состоящей из цифроаналогового преобразователя и операционных масштабирующих усилителей. Схема устройства позволяет осуществлять сращивание эталонных шкал каждого такта преобразования. Повышение точности устройства достигается путем коррекции напряжения сдвига цепи обратной связи последнего такта преобразования в свободный интервал времени для данной цепи методом периодической компенсации. Использование периодической компенсации цепи обратной связи позволяет в 50 раз снизить погрешность. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (51) 5 H 03 М 1/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СОИДЕТЕЛЬСТВУ

IaaL (21) 4282086/24-24 (22) 08.07.87 (46) 28.02.90. Бюл. М 8 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д.Калмыкова (72) Е.И.Иоравский, Б,М.Строцкий и Т.И.Федорова (Я) 681.325 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР 11 839046, кл. Н 03 М 1/36, 1980, Бородянский М.Е., Моравский Е.И, Многоканальный аналого-цифровой преобразователь в системах вектор - камак. - Приборы и техника эксперимента, 1986, М 2-, с. 89, 2 (54) ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО-ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ

АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использован в информационно-и змерител ьных системах, гибридных вычислительных комплексах, в системах автоматики, регулирования и контроля. Изобретение позволяет повысить точность. Это достигается тем, что в последовательно-параллельный аналого-цифровой преобразователь, содержащий операционные масштабирующие усилители 1, 2, 3, ЦАП 9, 13, переключатель 4, АЦП

1547059

5, регистры 6, 7, 8, 11, 12, сумматор 10, распределитель 14 импульсов, введены переключатели 15, 16, токограничивающий элемент, выполненный

5 на резисторе 19„аналоговое запоминающее устройство 17. Устройство раборает по принципу масштабирования разностного сигнала на каждом такте преобразования с помощью реконфигуируемой цепи обратной связи, состояей иэ цифроаналогового преоЬразова, еля и операционных масштабирующих

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано ф информационно-измерительных систе- 20 мах, гибридных вычислительных комплексах автоматики, регулирования и контроля.

Цель изоЬретения — повышение точ ности.преобразователя. 25

На фиг.1 изображена функциональная схема предлагаемого преобразователя; на фиг.2 - временные диаграммы. поясняющие работу преобразователя.

ПреоЬразователь содержит опера-. ционные масштабирующие усилители (ОИУ) 1 - 3, переключатель 4, АЦП 5, егистры 6 — 8, ЦАП 9, сумматор 10, егистры 11 и 12, ЦАП 13, распреде«1итель 14 импульсов, переключатели

15 и 16, аналоговое запоминающее

Устройство (АЗУ) 17, ключ 18 и токоОграничивающий элемент, выполненный

На резисторе 19.

Преобразователь работает следуюЩим образом.

Входной аналоговый сигнал через операционный масштабирующий усилитель 1, который работает в режиме

Повторителя напряжения, поступает через переключатель 4 на вход АЦП 5.

После выдержки времени для установления переходных процессов с распределителя 14 при наличии сигнала "Запуск" поступает сигнал запуска с

АЦП 5. Результат кодирования заносится в регистр 6, с выхода которого он поступает на первый вход суммаТора 10 и вход ЦАП 9. На этом первый такт работы последовательно-параллельного преобразователя завершается. Второй такт раЬоты начинается с переключения переключателя 4 на связь входа АЦП 5 с выходом второго усилителей ° Схема устройства позволяет осуществлять сращивание эталонных шкал каждого такта преобразования, Повышение точности устройства достигается путем коррекции напряжения сдвига цепи оЬратной связи последнего такта преобразования в свободный интервал времени для данной цепи методом периодической компенсации, Использование периодической компенсации цепи обратной связи позволяет в

50 раз снизить погрешность. 2 ил, операционного масштаЬирующего усилителя 2, неинвертирующий. вход которого в это же время переключается от шины нулевого потенциала к входной шине. В результате на входе АЦП 5 формируется сигнал, равный разности входного сигнала и аналогового эквивалента результата первого такта кодирования, умноженный на масштабный коэффициент. Заземление входа операционного масштабирующего усилителя 2 на первом такте работы преобразователя исключает перегрузку и насыщение каскадов усилителя, что ведет к сокращению времени установления сигнала на его выходе. После установления сигнала на информационном входе АЦП

5 с заданной точностью с распределителя 14 вновь дается команда запуска АЦП 5. Результат кодирования заносится в регистр 7. Причем, если масштабный коэффициент операционного масштаЬирующего усилителя был равен К„ то данные регистра 7 поступают на третий вход сумматора 10 со сдвигом вправо на P разрядов, при этом должно выполняться условие

К =2Р о а знак результата кодирования второго такта должен распространяться на все старшие разряды входной шины сумматора 10.

Следует отметить, что если разрешающая спосоЬность АЦП 5 выше Р, то требования к блокам 4, 2 и 9 по точности ослабевают, как это было показано выше, и здесь могут быть использованы элементы низко" точности.

С момента записи результата в регистр 7 заканчивается второй такт ра54705

6 низкой точности, а на третьем этапе кодирования используется быстродействующая цепь, точность которой повышается методом периодической коррек. ции.

1 ооты последова тельно-параллельного

АЦП и начинается третий такт работы преобразователя. При этом по команде с распределителя 14 заносится результат двух предыдущих тактов преоЬразования с выхода сумматора

l 0 в регистр 1 l . Переключатель l6 переключает вход операционного масштабирующего усилителя 3 с шины нулеВого потенциала к входной шине. Ключ

18 замыкается и подает напряжение коррекции с выхода АЗУ 17 на вычитающий вход операционного масштабирующего усилителя 3 ° Само АЗУ 17 переводится в режим хранения. Переключатель 16 исключает насыщение каскадом . операционного масштабирующего усилителя 3 на предыдущих этапах кодирования и заземляет его вход на это время с целью осуществления коррекции нуля канала обратной связи и формирование разностного сигнала.

Выход АЗУ 17 в режиме коррекции отключается ключом 18 от вычитающего входа операционного масштабирующего усилителя 3, что позволяет получить сигнал ошибки, усиленный в К раз, что равносильно снижению соЬственной погрешности АЗУ в К раз. Процесс выборки напряжения ошибки осуществляется в каждом цикле преобразования во время первого и второго тактов кодирования, т.е. при положении переключателя 16 на замыкание на землю.

Роль АЗУ 17 заключается в периодическом переносе сигнала ошиЬки с выхода усилителя на его вычитающий вход.

Кодирование и формирование выходного сигнала на третьем такте работы преобразователя осуществляется аналогично второму такту. После завершения кодирования АЦП 5 на третьем такте результат заносится в регистр

8 складывается с результатом двух предыдущих тактов кодирования в сумматоре 10 и окончательно с выхода сумма бра заносится в регистр 12.

Так как к цепи обратной связи и формированию разностного сигнала на последнем такте преобразования, хак показано выше, предъявляются повышенные требования по точности и быстродействию, то в преобразователе предусмотрена реконфигурация этой цепи, которая заключается в использовании на первых двух этапах быстродействующей цепи обратной связи

Формула изобретения

Последовательно-параллельный аналого-цифровой преоЬразователь, содержащий первый, второй и третий операционные масштабирующие усилители, первый и второй цифроаналоговые преобразователи, первый переключатель, аналого-цифровой преобразователь, первый, второй, третий, четвертый и пятый регистры, сумматор и распределитель импульсов, неинвертирующий вход первого операционного масштаби20 рующего усилителя является входной шиной, выходы первого, второго и третьего операционных масштабирующих усилителей соединены соответственно с первым, вторым и третьим информационными входами первого переключателя, выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с информационными выходами 0 первого, второго и третьего регистров, выходы последнего из которых соединены с соответствующими входами первого цифроаналогового преоЬразователя и с первыми входами суммато35 ра, выходы первого и второго регистров соединены соответственно с вторыми и третьими входами сумматора, выход которого соединен с информационными входами четвертого и пятого регистров, выходы последнего из которых являются выходной шиной, выходы четвертого регистра соединены с соответствующими входами второго цифроаналогового преобразователя, выходы перво45 го и второго цифроаналоговых преобразователей соединены соответственно с вычитающими входами второго и третьего операционных масштабирующих усилителей, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой выходы распределителя импульсов соединены соответственно с управляющими входами первого переключателя, аналого-цифрового преоЬразователя, первого, втоРого, третьего, четвертого и пятого регистров, восьмой выход распределителя импульсов является шиной "Конец, кодирования", а вход является шиной

"Запуск", отличающийся

1547059

10 ааааа иана

Составитель А.Титов

Редактор А.Ревин Техред JI,Cåðäþêoâà Корректор В.Гирняк

Тираж 665

Подписное

Заказ 85

ВНИИПИ 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 тем, что, с целью повышения точности, в него введены ключ, второй и третий .переключатели, аналоговое запоминаю- щее устройство и токоограничивающий элемент, выполненный на резисторе, причем первые входы второго и третьего переключателей являются шиной нуЛевого потенциала, вторые входы с бъединены и являются входной шиной, ыход третьего масштабирующего опеационного усилителя соединен с вхо- ом аналогового запоминающего уст,ройства, выход которого через посР ледовательно соединенные ключ и резистор соединен с вычитающим входом третьего операционного масштабирующего усилителя, неинвертирующие входы второго и третьего масштабирующих операционных усилителей соединены соответственно с выходами второго и третьего переключателей, управляющие входы ключа, второго и третьего переключателей аналогового устройства соединены соответственно с десятым, одиннадцатым и двенадцатым выходами распределителя импульсов.