Аналого-цифровой преобразователь


 

H03M1/46 - Кодирование, декодирование или преобразование кода вообще (с использованием гидравлических или пневматических средств F15C 4/00; оптические аналого-цифровые преобразователи G02F 7/00; кодирование, декодирование или преобразование кода, специально предназначенное для особых случаев применения, см. в соответствующих подклассах, например G01D,G01R,G06F,G06T, G09G,G10L,G11B,G11C;H04B, H04L,H04M, H04N; шифрование или дешифрование для тайнописи или других целей, связанных с секретной перепиской, G09C)

Владельцы патента RU 2441317:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" (RU)

Изобретение относится к электроизмерительной и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования аналогового напряжения в код. Техническим результатом является повышение быстродействия за счет применения дополнительного параллельного аналого-цифрового преобразователя небольшой разрядности. Устройство содержит: дифференциальный усилитель, двухпороговый компаратор, цифроаналоговый преобразователь, реверсивный счетчик, дополнительный параллельный аналого-цифровой преобразователь малой разрядности, логическую схему начальной установки счетчика и связи между ними. 1 ил.

 

Изобретение относится к электроизмерительной и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования аналогового напряжения в код.

Известен аналого-цифровой преобразователь (АЦП) следящего типа, содержащий компаратор напряжения, генератор тактовых импульсов, реверсивный счетчик и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) (Джонс М.X. Электроника - практический курс. - М.: Техносфера, 2006. - С.467, рисунок 14.22). Недостатком устройства является увеличение времени преобразования при резких изменениях преобразуемого напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является аналого-цифровой преобразователь, содержащий вычитатель, на один вход которого подается входное преобразуемое напряжение, а ко второму входу подключен выход цифроаналогового преобразователя, вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, выходы которого являются выходами устройства, тактовый генератор, выход которого подключен к счетному входу реверсивного счетчика, и схему переключения направления счета, ко входу которой подключен выход вычитателя, а выход соединен с управляющим входом реверсивного счетчика (Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. с нем. - М.: Мир, 1982. - С.461, рисунок 24.26). С помощью вычитателя входное преобразуемое напряжение сравнивается с выходным напряжением ЦАП. Если модуль разности этих напряжений больше половины младшего разряда, счетчик работает либо в суммирующем режиме (при положительной разности), либо в вычитающем режиме (при отрицательной разности). Если модуль разности меньше половины младшего разряда, счетчик останавливается. Недостатком устройства является увеличение времени преобразования при резких изменениях преобразуемого напряжения.

Технический результат предлагаемого изобретения - повышение быстродействия АЦП за счет применения дополнительного параллельного аналого-цифрового преобразователя небольшой разрядности.

Поставленный технический результат достигается тем, что в следящем АЦП, содержащем вычитатель, на один вход которого подается входное преобразуемое напряжение, а ко второму входу подключен выход цифроаналогового преобразователя, соединенного с выходом реверсивного счетчика, выходы которого являются выходами устройства, тактовый генератор, выход которого подключен к счетному входу реверсивного счетчика, и схему переключения направления счета, к входу которой подключен выход вычитателя, а выход соединен с управляющим входом реверсивного счетчика, согласно изобретению введены дополнительный параллельный АЦП небольшой разрядности, выходы которого подключены к входам ЦАП, вход подключен к входу устройства, и формирователь импульсов установки реверсивного счетчика, на вход которого подаются импульсы с выхода младшего разряда дополнительного АЦП, а выход подключен к установочному входу реверсивного счетчика. Выходы реверсивного счетчика и дополнительного АЦП являются цифровыми выходами всего устройства.

Структурная схема предлагаемого устройства отличается от известной тем, что в нее дополнительно введены параллельный АЦП небольшой разрядности и формирователь импульсов установки счетчика, которые являются стандартными узлами электронной техники. В качестве параллельного АЦП малой разрядности может, например, быть использовано устройство, описанное в справочнике: Никамин В.А. Аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи. Справочник. - СПб.: КОРОНА принт; М.: «Альтекс-А», 2003. - С.77, рисунок 2.14. В качестве формирователя импульсов установки счетчика может быть использовано устройство выделения фронта импульсов, описанное в книге: Букреев И.Н., Горячев В.И., Мансуров Б.М. Микроэлектронные схемы цифровых устройств. - Москва: Техносфера, 2009. - С.359, рисунок 10.7. Однако несмотря на то введенные узлы являются стандартными узлами электронной техники, их введение, а также появление новых функциональных связей межу ними и существующими блоками дает возможность проявиться в предлагаемом устройстве новому свойству. Это свойство заключается в повышении быстродействия.

Структурная схема устройства приведена на чертеже. Устройство содержит вычитатель 1, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 2, схему переключения направления счета 3, реверсивный счетчик 4, дополнительный параллельный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5, тактовый генератор 6, формирователь импульсов установки счетчика 7.

Вычитатель 1 предназначен для сравнения входного преобразуемого напряжения UВХ с выходным напряжением ЦАП 2 - UЦАП. ПОД воздействием выходного сигнала, представляющего разность этих напряжений, работает схема переключения направления счета 3. Выходной сигнал схемы переключения направления счета 3 является цифровым и управляет направлением счета реверсивного счетчика 4. ЦАП 2 предназначен для преобразования выходного цифрового сигнала в соответствующий уровень аналогового напряжения. Разрядность ЦАП равна сумме разрядностей реверсивного счетчика 4 и параллельного АЦП 5. Тактовый генератор 6 задает частоту работы реверсивного счетчика. АЦП 5 вырабатывает старшие разряды выходного цифрового кода. Реверсивный счетчик 4 вырабатывает младшие разряды выходного цифрового кода. Именно при такой организации устройства обеспечивается наибольшее быстродействие всего устройства. Формирователь импульсов установки счетчика 7 устанавливает старший разряд счетчика 4 в состояние логической «1». Этим обеспечивается возможность работы счетчика в процессе преобразования, как в режиме вычитания, так и в режиме суммирования. Кроме того, этим обеспечивается коррекция смещения нуля параллельного АЦП.

Рассмотрим работу устройства (см. чертеж).

Преобразуемое напряжение Uвх поступает на один вход вычитателя 1. На другой вход вычитателя подается аналоговое напряжение с выхода ЦАП 2, UЦАП , которое эквивалентно выходному цифровому сигналу всего устройства. На выходе вычитателя формируется сигнал, равный разности этих напряжений. Если модуль разности этих напряжений больше половины младшего разряда, счетчик 4 работает либо в суммирующем режиме (при положительной разности), либо в вычитающем режиме (при отрицательной разности). Если модуль разности меньше половины младшего разряда, счетчик 4 останавливается. Скорость переключений счетчика задается тактовым генератором 6. Выходы реверсивного счетчика подключены к младшим разрядам ЦАП 2. К старшим разрядам ЦАП 2 подключены выходы параллельного АЦП небольшой разрядности 5. На вход АЦП 5 поступает преобразуемое напряжение Uвх. В процессе работы устройства на выходах параллельного АЦП практически мгновенно устанавливается цифровой код, соответствующий Uвх. Этим обеспечивается высокое быстродействие предлагаемого АЦП. В дальнейшем, с поступлением каждого следующего тактового импульса, реверсивный счетчик 4 уменьшает разность напряжений Uвх и UЦАП . При малых изменениях Uвх код на выходе АЦП 5 не меняется. Слежение за Uвх осуществляется только реверсивным счетчиком.

Таким образом, предложенный АЦП позволяет повысить быстродействие и уменьшить время преобразования благодаря применению дополнительного АЦП небольшой разрядности и формирователя импульсов установки реверсивного счетчика.

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий вычитатель, к одному из входов которого подключено входное преобразуемое напряжение, а ко второму входу подключен выход цифроаналогового преобразователя, входы младших разрядов которого соединены с выходами реверсивного счетчика, которые образуют младшие разряды цифрового выхода всего устройства, тактовый генератор, выход которого подключен к счетному входу реверсивного счетчика, и схему переключения направления счета, ко входу которой подключен выход вычитателя, а выход соединен с управляющим входом реверсивного счетчика, отличающийся тем, что содержит дополнительный параллельный аналого-цифровой преобразователь, ко входу которого подключено входное преобразуемое напряжение, выходы подключены ко входам старших разрядов цифроаналогового преобразователя и образуют старшие разряды цифрового выхода всего устройства, и формирователь импульсов установки реверсивного счетчика, вход которого соединен с выходом младшего разряда дополнительного аналого-цифрового преобразователя, а выход подключен к установочному входу реверсивного счетчика.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может найти применение для управления угловым положением подвижных частей объекта регулирования.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аналого-цифровому преобразованию, а именно к кодовым шкалам преобразователей угла поворота вала в код.

Изобретение относится к измерительной технике, автоматике, а также к технике преобразования цифровых величин в аналоговые и может быть использовано при создании высокоточных аналого-цифровых преобразователей и систем контроля параметров изделий электронной техники.

Изобретение относится к области измерительной и вычислительной техники и может быть использовано для быстрого преобразования аналоговых электрических сигналов в цифровой код в системах, функционирующих в системе остаточных классов (СОК).

Изобретение относится к вычислительной технике. .

Изобретение относится к области вычислительной техники и может использоваться в системах управления технологическими процессами, в частности в автоматизированном электроприводе.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при проектировании систем контроля, в частности, в автоматизированном комплексе, предназначенном для определения физико-механических свойств материалов методом кинетического индентирования.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при проектировании систем контроля, в частности, в автоматизированном комплексе, предназначенном для определения физико-механических свойств материалов методом кинетического индентирования.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения перемещений, и может быть использовано для измерения угловых перемещений бесконтактным методом.

Изобретение относится к электронике и может быть использовано в микроэлектронных системах обработки аналоговых сигналов и, в частности, при разработке быстродействующих аналого-цифровых преобразователей (АЦП)

Изобретение относится к способам аналого-цифрового преобразования измерительных сигналов и предназначено для получения дискретных значений первичных данных, используемых в дальнейшем в вычислительной обработке для получения интегральных обобщенных результатов измерений, в том числе косвенных, связанных с исходными величинами нелинейной функциональной зависимостью

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аналого-цифровому преобразованию, а именно к кодовым шкалам преобразователей угла поворота вала в код

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аналого-цифровому преобразованию, а именно к кодовым шкалам преобразователей угла поворота вала в код

Изобретение относится к устройствам аналого-цифрового преобразования и предназначено для построения систем телеметрии и цифровой обработки сигналов

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аналого-цифровому преобразованию, а именно к кодовым шкалам преобразователей угла поворота вала в код

Изобретение относится к области передачи и приема цифровых сигналов

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, в частности к интегрирующему преобразованию постоянного напряжения

Изобретение относится к устройствам преобразования цифровых сигналов в аналоговые, входящим в состав систем обработки и управления сигналами
Наверх