Аналого-цифровой преобразователь
Изобретение относится к вычислительной технике и позволяет повысить точность преобразования при одновременном упрощении устройства, в то же время обеспечивается возможность изменения масштабного коэффициента преобразования K=N макс/V макс, где V макс - максимальная величина входного сигнала преобразователя. Для этого в АЦП, содержащим коммутатор, компаратор, ЦАП, регистр, генератор тактовых импульсов и устройство управления, введены второй коммутатор и аналоговый интегратор. Число N макс, определяющее масштабный коэффициент преобразования, записывается в ОЗУ устройства управления, тактовыми импульсами оно переписывается в регистр, а с его выхода на вход ЦАП. На аналоговый вход ЦАП подается напряжение с выхода интегратора. Второй коммутатор подключает вход интегратора к источникам положительного и отрицательного напряжения, что определяет колебательный процесс установления необходимого коэффициента преобразования. Преобразуемый сигнал V X через компаратор и устройство управления поступает на регистр, где, например, методом последовательных приближений подбирается число N X=V X/V макс .N макс, поступающее на выход преобразователя. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (У1)5 Н 03 М 1/06 1 10
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К A ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
IlPff ГКНТ СССР (21) 4310482/24-24 (22) 24.09.87 (46) 30.08.90. Бюл. Р 32 (72) В.В. Канарейкин и М.З. Низгурецкий (53) 681. 325 (088. 8) (56) Гнатек Ю.P. Справочник по ЦА и
АЦ преобразователям, 1982, с. 69.
Полупроводниковые кодирукщие и декодирующие преобразователи информации/Под ред. В.Б. Смолова, 1967., с. 202-204, рис. 2-235. ! (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к вычисли-тельной технике и позволяет повысить точность преобразования при одновременном .упрощении устройства, в то же время обеспечивается воэможность изменения масштабного коэффициента преобМмекс разования К вЂ” — —, где U — макси макс макс мальная величина входного сигнала преобразователя. Для этого в АЦП, соИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровыми устройствами °
На фиг. 1 приведена функциональная схема АЦП; на фиг.2 — функциональная схема устройства управления; на фиг. 3 — временные диаграммы работы управления; на фиг. 4 — временные диаграммы работы АЦП в режиме коррекции °
„,80„„ l5 93 О А1
2 держащий коммутатор, компаратор, ЦАП, регистр, генератор тактовых импульсов и устройство управления, введены второй коммутатор и аналоговый интегратор. Число N, определяющее масштабуф кс ный коэффициент преобразования, записывается в ОЗУ устройства управления, тактовыми импульсами оно переписывается в регистр, а с его выхода на вход ЦАП. На аналоговый вход ЦАП подается напряжение с выхода интегратора.
Второй коммутатор подключает вход интегратора к источникам положительного и отрицательного напряжения, что определяет колебательный процесс установления необходимого коэффициента преобразования. Преобразуемый сигнал
U через компаратор и устройство упХ равления поступает на регистр, где, например, методом последовательных приближений подбирается число N„
Ux — — — . N, поступающее на выход
U мс кс макс преобразователя ° 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
АЦП содержит генератор 1 тактов, первый коммутатор 2, компаратор 3, ЦАП 4 с выходными шинами 5, регистр 6 с выходами 7, устройство 8 управления, второй коммутатор 9 и иитегра— тор 10.
Устройство 8 управления может быть выполнено на оперативном запоминающем устройстве 8 (ОЗУ) 11, мультиплексоре 12, счетчике 13, деюифраторе 14.
AIUI работает следующим образом.
Перед начялом работы в ОЗУ 11 чанисы1589390 вается число И,„;,, которое опр я-, ется не обходимйм масштабом пр ео бра з ования и соответствует максимальной величине входного сигнала U ив кс 5
Если преобразователь предполагается использовать при работе с одним или небольшим количеств -м фиксированнык масштабных коэффициентов ОЗУ может быть заменено на ПЗУ, в которое ,значение И„„,кс записаны заранее перед ,установкой его в устройство.
Поступающий на первый вход АЦП сигнал Запуска фиг. За разрешает счет
,тактовых импульсов (фиг. Зб) в счет- 15 чике 13, а также разрешает считывание числа, записанного в ОЗУ 11. Дешифратор 14, который может быть построен по комбинационной логике, формирует сигналы. временные диаграммы, кото- 2О рых приведены на фиг. 4 в — е. Логические функции, которые должен реализовать данный дешифратор, следующие:
Х,. — для первого выхода 25 (фиг „Зв);
- Y,<=X<" Х1.. Х;.:X<-,для второг.о выхсда (фиг „Зг);
Y = Х1 .Х > - для третьего выхода (фиг Зд) р ЗО у Х Х для четвертого выход (фиг . 3 е); где Х - тактовые импульсы;
Х;. — сигналы i-го разряда счетчика 13 (i.=О, к) .
Под действием сигнала с второго вы35 ,хода дешифратора 14 в момент (фиг. Çr) регистр б устанавливается в исходное .состояние, а с помощью сигнала с третьего выхода дешифратора 14 (фиг. Зд) <О мультиплексор 12. Тактовыми импульсами число М, из ОЗУ 11 нереписыва«ц @ с ется в регистр 6. После окончания записи младшего разряда числа N „„ информационный:exop регистра б блокиру- 4g ется и число И „, хранится в регистре
6 до момента следующей установки исходного состояния.
В момент времени Г„ заканчивается сигнал на третьем выходе дешифратора ,14 и появляется сигнал на его четвертом выходе (фиг. Зе). При этом мультиплексор 12 отключает выход ОЗУ
11 от входа регистра 6 и подключает к нему выход компаратора 3. Одновременно по сигналу с четвертого выхода
55 дешифратора 14 коммутатор 2 подключает к первому входу компаратора 3 сигнал U от внешнего образцового источника и разрешает работу коммутатора 9.
Напряжение U с выхода интеграто1 ра 10 поступает на аналоговый вход
ЦАП 4, где умножается на число N
Макс, поступающее с выхода регистра 6. На выходе ЦАП 4 формируется напряжение
N макс о = » — — e U
Й,2 tl которое поступает на второй вход компаратора 3.
Пусть напряжение U (11 „. Выходной сигнал компаратора 3 принимает одно из состояний, например "0", и коммутатор 9 подключает вход интегратора 10 к одному из внешних источников питания АЦП таким образом, чтобы обеспечить увеличение напряжения U на выходе интегратора 10. Напряжение
UI начинает линейно возрастать со скоростью, определяемой величиной напряжения питания и постоянной времени интегрирования, что приводит к . возрастанию напряжения П . После то2 го, как напряжение 11 превысит напряжение U с,к, выходной сигнал компаратора 3 изменяет свое состояние на противоположное и коммутатор 9 подключает вход интегратора к другому источнику питания АЦП. Напряжения U
1 и U< начинают уменьшаться, что снова вызывает изменение состояния выходного сигнала компаратора 3 и переключение коммутатора 9. Таким образом, напряжения U, и U колеблются вок—
pyr некоторого среднего значения
U q ср U щкс. Среднее напряжение на выходе интегратора
2 2
Р дщ кс акс
Колебательный процесс продолжается до момента t когда заканчивается сигнал на четвертом выходе дешифратора 14 и коммутатор 9 закрывается. В интеграторе 10 запоминается напряжение U„ U, 1 сф
После окончания сигнала на четвертом выходе дешифратора 14 коммутатор 2 подключает к первому входу компаратора 3 преобразуемый сигнал,имеющий значение U . Сигналом с второго выхода дешифратора 14 в момент производится начальная установка регистра 6, после чего методом последавательных приближений подбирается число М „, для которого И (Х) =U
1989390
Можно записать
U»
N =-- --------- -N к П дав кс иДКС
После окончания записи значения младшего разряда числа N в регистр
6 процесс преобразования заканчивается и в момент времени t на перф вом выходе дешифратора формируется сигнал готовности на первом выходе
АЦП .
Число N< с выходов регистра 6 поступает на выход АЦП, на этом цикл преобразования заканчивается.
Формула и з о б р е т е н и я
1 Аналого-цифровой преобразователь, содержащи и последовательно =оединенные первый коммутатор и компаратор, а также цифроаналоговый преобразователь, регистр и устройство управления, первый выход которого соединен с входом начальной установки регистра, второй выход — с информационным входом регистра,а третий выход— с входом управления первого коммутатора, первый и второй информационные входы которого являются соответственно входной и эталонной шинами, выход компаратора соединен с первым входом устройства управления, а второй вход компаратора подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, цифровые входы которого поразрядно соединены с соответствующими выходами регистра, которые являются выходной тиной, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразования при одновременном упрощении преобразователя„ в него введены генератор такульсов последовательно ,циненные второй коммутатор и аналог выи интегратор, выход которого соеди опорным входом цифроаналогового преобразователя, тактовый вход
Регистра Объединен с вторым входом устройства управления и подключен к выходу генератора тактовых импульсов, 10 управляющий вход второго коммутатора соединен с выходом компаратора, вход стробирования — с третьим выходом устройства управления, первый и второй информационные входы являются шинами положительного и отрицательного напряжений, третий вход и четвертый выход устройства управления являются соответственно шиной запуска и шиной готовности преобразователя.
2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что устройство управления выполнено на оперативном запоминающем устройстве, муль25 типлексоре, счетчике и дешифраторе, первый вход которого объединен с тактовыми входами счетчика и оперативного запоминающего устройства и является третьим входом устройства, вторые входы — с соответствующими выходами счетчика, вход запуска которого объединен с входом запуска оперативного запоминающего устройства и является вторым входом устройства, первым входом которого является первый информацио -,алый вход мультиплексора, второй информационный вход, которого соединен с выходом оперативного запоминающего устройства, первый и второй вы40 хОды дешифратора являются соответст венно четвертым и первым выходами устройства, третий выход соединен с управляющим входом мультиплексора, а четвертый выход является третьим выходом устройства.
1589390
1589390.ф
I fcp
I !
I
Составитель В. Махнанов
Техред Л.Серд окова Корректор М. Пожо
Редактор Л. Пчолинская
Заказ 2547 Тираж 669 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101
