Аналого-цифровой преобразователь

 

395875

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалист имеских

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 23.Х!.19?О (№ 161224?/18-24) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет—

Опубликовано 28.М!!.1973. Бюллетень ¹ 35

Дата опубликования описания 5.1.1974

М. Кл. G 08с 9/00

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий

УДК 621.314,26 (088.8) Авторы изобретения

Б. Г. Покровский и Л. В. Говда

Заявитель

АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к аналого-цифровой вычислительной технике и может применяться в качестве входных устройств цифровых машин.

Известны аналого-цифровые преобразователи, в которых применен способ поразрядного взвешивания. Преобразователи высокой точности строят по замкнутой схеме, в кото,рой применяют декодирующий цифро-аналоговый преобразователь, Напряжение на выходе преобразователя пропорционально набранному коду и непрерывно сравнивается со входным, причем код набирают поочередно, начиная со старшего;разряда.

Устройство сравнения срабатывает один раз на каждый разряд, Таким образом, максимальное время преооразования равно времени «взвешивания» каждого разряда, умноженному на количество разрядов. Для быстродействующих преобразователей (например

100000 преобразований в секу иду) необходимое время «взвешивания» каждого разряда достигает единиц микросекунд. Увеличение количества .разрядов требует поэтому уменьшения времени «взвешивания».

Однако в известных устройствах при уменьшении времени «взвешивания» одного разряда в декодирующем преобразователе возникают дополнительные погрешности за счет;неточности срабатывания электро тных ключей.

В цифро-аналоговых преобразователях в качестве ключей применяют диодные или

5 транзисторные ключи. Транзисторные ключи в инверсном включении имеют малое оста точное напряжение открытого ключа, малое внутреннее сопротивление открытого ключа, однако из-за конечного времени рассасывания

10 неосновчых носителей время переключения таких ключей достигает нескольких микросекунд. Диодные ключи, обладая малым временем переключения, достигающим долей микросекунды, имеют большие оста очные

15 напряжения открытых ключей. Естес1венно, что в декодируюших преобразователях паразитные остаточные напряжения открытого ключа ограничивают точность преобразования.

Применение источников тока для устране20 ния погрешности диодных ключей не дает большого выигрыша в точности из-за необходимости создания стабильных источников тока с внутренним сопротивлением в несколько десятков мегомов. Кроме того, зависи25 мосгь погрешности сопротивления декодиру ющей сетки от частоты за счет конечного времени нарастания импульса напряжения на сетке ограничивает быстродействие декодирующего преобразователя. В лучших декодирующих сетках общее время нарастания напря395875 жения до величины, соответствующей,попрешности О,ОЗО1О, для четырех разрядов составляет две микросекунды. Для десятиразрядной севки это время нарастания составит величину порядка нескольких микросекунд.

Известные быстродействующие,преобразователи со временем преобразования меньше

20 мксек, работающие по спосооу по разрядного «взвешивания», имеют семь-восемь разрядов.

Целью изобретения является повышение точности устройства.

Для этого в преобразователь включена схема сравнения и .реверси вный счетчик, выходы которого соединены со входами преобразователя точного отсчета, а вход усилителя подключен к выходу схемы вычитания, ключи и генератор тактовых импульсов, подключенный к преобразователю грубого отсчета старших разрядов, реверсивному счетчику и первым входам ключей, второй вход одного из которых соединен с выходом усилителя, а выход — cO âõîäoì преобразователя грубого ,отсчета младших разрядов, вторые входы остальных ключей соединены с выходами преобразователя грубого отсчета старших раз рядов, а выходы этих ключей — с соответствующими входами реверсивного счетчика.

На чертеже приведена блок-схема преобразователя.

Аналого-цифровой преобразователь содержит преобразователь 1 грубого отсчета старших разрядов, схему вычитания 2, усилитель

8 с малым дрейфом или бездрейфовый, реверсивный счетчик 4, преобразователь 5 точного отсчета, схему сравнения б, преобразователь

7 грубого отсчета младших разрядов, регистр памяти 8 старших р азрядов, ключ 9 для по. ,дачи сигнала на вход преобразователя грубого отсчета, генератор 10 тактовых импульсов, регистр 11 младших разрядов, ключи 12 параллельного выхода преобразователя грубого отсчета старших разрядав, разрядные ячей ки 13, вентили 14.

Вход преобразователя соединен с преобразователем 1 грубого отсчета младших,разрядов и с одним из входов схемы вычитания 2.

Полученный на выходе преобразователя 1 код ,из и двоичных .разрядов (в приведенном при мере п-5) имеет погрешность квантования преобразователя 1. Точность задания кванта младшего разряда невысокая.

Реверсивный счетчик 4 представляет собой устройство, имеющее и параллельных входов и и параллельных выходов и выполняет функции регистра памяти, кроме того имеется один последовательный вход, как у реверсив ного счетчика.

Ячейки 18 реверсивного счетчика 4 отделены вентилями 14 так, что при работе в режиме регистра памяти, когда код поступает на параллельные входы через ключи 12, изменение кода в предыдущей разрядной ячейке не влияет на последующую.

65 менения, выходные импульсы со счетчика поступают на регистр 8 старших разрядов.

После .этого генератоп 10 тактовых импульсов подключает к работе преобразователь

7 младших разрядов и через генератор 10 оставшаяся разность подается для преобразования в младшие разряды.

При .работе в режиме счетчика сигнал подается на последовательный вход через вентиль 14, ключи 12 отсоединяют счетчик 4 от преобразователя,1, а вентили 14 подключаются таким образом, чтобы счетчик 4 мог ðàáîтать в режлме изменения зафиксированного кода на +- младшего разряда.

Выход счетчика 4 имеет только параллельные каналы,по числу, равному числу параллельных входов, выходы соединены с регисг ром памяти 8 старших разрядов, а кроме того соединены c,ïðåoáðàçîâàòåëåì 5 точного отсчета.

Преобразователь 5 точного отсчета имеет количество разрядов, равное числу разуядов преобразователя 1, но погрешность кванта младшего разряда соответствует требуемой погрешности всего аналого-цифрового преобразователя.

Вход преобразователя соединен также с одним из входов схемы вычитания 2, другой вход которой соединен с выходом преобразователя 5, выход схемы вычитания 2 соединен с усилителем 8, выход усилителя соединен через ключ 9 с преобразователем 7, подклю ченным к регистру 11.

Выход усилителя 8 соединен со схемой сравнения б, Причем при выборе аналога должен учитываться коэффициент усиления усилителя 8.

Выход схемы сравнения соединен с последовательным входом реверсивного счетчика 4.

Выход преобразователя 7 соединен с регистром 11 младших раз|рядов.

Генератор 10 та ктовых импульсов управляет ключами 12 и вентилями 14. Генератор

10 тактовых импульсов управляет поочередно работой обоих преобразователей грубого отсчета.

Аналого-цифровой преобразователь рабо тает в два такта, задаваемых генератором 10 тактовых им пульсов. В первом такте ключ 9 закрыт, вентяли,14 закрыты, ключи 12 откры45 ты. В этом случае преобразователь 1 производит грубое преобразование сигнала, счетчик 4,передает полученный код на .преобразо ватель 5, усилитель 8 усили вает разность между значением напряжения на входе и напряжения на выходе преобразователя 5, а схема сравнения б сравнивает оставшееся напряжение с эквивалентом точного значения кванта грубого преобразования.

После окончания грубого преобразования и некоторой, выдержки времени для окончательного установления напряжения на выхогге преобразователя ключи 12 закрываются,,вентили 14 открываются и счетчик 4 работает в режиме изменения кода на + 1 .или без из395875

1(р едмет .изобретения

Составитель М. Черенкова

Техред 3. Тараненко

Корректор Л. Орлова

Редактор Ф. Хлебников

Заказ 695/2277 Изд. ¹ 949 Тираж 602 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 5Ê-35, Раушскаи наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Лналого-цифровой преобразователь, содержащий преобразователи грубого отсчета стар ших и младших .разрядов и преобразователь точного отсчета, входы которого соединены со входами регистра старших разрядов, а выход

ПОДКЛЮЧЕН К ОДНОМУ ИЗ ВХОДОВ СХЕМЫ ВЫЧЧтания, другой вход которой соединен с первым входом .преобразователя грубого отсчета старших разрядов,,причем выходы преобразователя груоого отсчета младших разрядов соединены со входами регистра младших разрядов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены последовательно соединенные усилитель, схема сравнения и реверсивный счетчик, выходы которого соединены со входами преобразователя точного отсчета, а вход усилителя подключен к выходу схемы вычитания, K,ïî÷è и генератор тактовых импульсов, подключенный к преооразователю грубого отсчета старших разрядов, реверсивному счетчику и первым входам ключей, второй вход одного из которых соединен с выходом усилителя, а выход — со входом преобразователя грубого отсчета младши. разрядов, вторые входы остальных ключей соединены с выходами нре образователя грубого отсчета старших разрядов, а выходы этих ключей — с соответствс.ющими входами реверсивного счетчика.