Аналого-цифровой преобразователь

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕДЬСТВУ пп 588627

Союз Советскик

Социалистическик

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 31.08.70 (21) 1472402/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.01.78. Бюллетень № 2 (45) Дата опубликования описания 20.01.78 (51) М. Кл.2 Н ОЗК 13/17

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 681.325(088.8) (72) Авторы изобретения

В. Л. Зданкевич, Э. P. Теснавс и В. A. Янушковский (71) Заявитель (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области электри ческих измерений и может быть использовано в аналого-цифровых преобразователях (АЦП) и цифровых электроизмерительных приборах, например в цифровых вольтметрах.

Известны аналого-цифроьые преобразователи, содержащие сравнивающее устройство, соединеное через управляемый делитель и блок ключей с декадами двоично-десятичного счетчика с весами разрядов 8 — 4 — 2 — 1, каждая из которых содержит четыре триггера, источник опорного напряжения и блок управления (1).

Известное устройство имеет низкое быстродействие.

С целью упрощения устройства, повышения его быстродействия и коэффициента использования напряжения источника опорного напряжения в предлагаемый аналого-цифровой преобразователь, содержащий устройство сравнения, первый вход которого подключен к шине входного сигнала, а выход через блок управления, двоично-десятичный счетчик с весами разрядов «8 — 4 — 2 — 1», каждая декада которого, кроме старшей, содержит четыре триггера, блок ключей и управляемый делитель, соединен со вторым входом устройства сравнения, источник опорного напряжения, выход которого подключен к блоку ключей, введены элемент совпадения и инвертор, а старшая декада двоично-десятичного счетчика содержит два триггера, счетный вход первого из которых соединен с выходом предыдущей декады счетчика, нулевой выход подключен к первому входу элемента совпадения и к выходной клемме с весом разряда «1», а единичный выход — к счетному входу второго триггера, нулевой выход которого соединен с вторым входом элемента совпадения, выход последней

10 соединен с выходными клеммами с весами разрядов «2» и «4» и с входом инвертора, выход которого подключен к выходной клемме с весом разряда «8».

На чертеже приведена блок-схема предла15 гаемого аналого-цифрового преобразователя.

Преобразователь содержит устройство 1 сравнения, управляемый делитель 2 напряжения, блок 3 ключей, декады 4-1 — 4-п двоичнодесятичного счетчика, источник 5 опорного

20 напряжения, блок 6 управления, элемент 7 совпадения, инвертор 8 и триггеры 9, 10 старшей декады счетчика.

Устройство 1 сравнения соединено через управляемый делитель 2 напряжения и блок 3

25 ключей с декадамп 4-1 — 4-п двоично-десятичного счетчика. Источник 5 опорного напряжения соединен с блоком 3 ключей, блок 6 управления — с выходом сравнивающего устройства 1 и входом младшей декады 4-1 дво30 ично-десятичного счетчика. Старшая декада

588627

3

4-п счетчика содержит два триггера 9 и 10.

Счетный вход триггера 9 соединен с выходом предыдущей декады 4(n — 1) счетчика. Нулевой выход триггера 9 подключен к первому входу элемент 7 совпадения и к выходной клемме с весом разряда «1», а единичный выход — к счетному входу триггера 10, нулевой выход которого соединен с вторым входом элемента 7 совпадения, а его выход — с выходными клеммами с весами разрядов «2» и

«4» и со входом инвертора 8, выход которого подключен к выходной клемме с весом разряда «8».

Преобразователь работает следующим образом.

До начала цикла преобразования все триггеры декад 4-1 — 4-и двоично-десятичного счетчика находятся в нулевом состоянии, при этом с единичных (прямых) выходов триггеров декад 4 — 1 — 4(n — 1) на выходные клеммы поступает сигнал «О». На выходную клемму с весом разряда «1» старшей декады 4-и счетчика с нулевого (инверсивного) выхода триггера 9 посгупает сигнал «1».

С инверсных выходов триггеров 9 и 10 на выходные клеммы с весом разрядов «2» и «4» через элемент 7 совпадения поступает сигнал

«1», на выходную клемму с весом разряда «8» с выхода элемента 7 совпадения через инвертор 8 поступает сигнал «1».

Таким образом, до начала цикла преобразования на выходных клеммах преобразования находится двоичный код 0111 0000...0000. (70...0 в десятичной системе).

При запуске АЦП импульсы от блока 6 управления поступают на вход младшей декады

4-1 двоично-десятичного счетчика, триггеры которого через блок 3 ключей управляют делителем 2 напряжения. Ступенчато меняющееся напряжение с выхода делителя 2 поступает на один из входов сравнивающего устройства 1, а на его другой вход подается преобразуемое напряжение. В момент превышения ступенчато меняющегося напряжения преобразуемого напряжения на величину, равную или большую, чем порог срабатывания, на выходе сравнивающего устройства 1 появляется импульс, который поступает в блок 6 управления.

Дальнейшее поступление импульсов на счетчик прекращается, при этом если разрядная сетка декады 4(n — 1) двоично-десятичного счетчика переполняется, то триггеры 10 и 9 старшей декады 4-и находятся в состоянии «О» и «1» соответственно, а на выходных клеммах

55 этой декады возникает двоичный код 1000 (8 в десятичной системе). Если переполнение раз рядной сетки декады 4(n — 1) происходит два раза, то триггеры 10 и 9 находятся в состоянии «1» и «О» соответственно, на выходных клеммах декады 4-и возникает двоичный код

1001 (9 в десятичной системе счисления).

Таким образом достигается получение безнулевой шкалы с начальным значением

70 ... 0 и конечным значением 99 ... 9. Наличие в старшей декаде двоично-десятичного счетчика только двух триггеров упрощает АЦП и повышает его быстродействие. Так как в старшей декаде двоично-десятичного счетчика содержится только два триггера, то в блоке

3 уменьшается количество ключей, а в блоке

2 — количество эгалонных резисторов. 3а счет последнего повышается коэффициент использования напряжения источника опорного напряжения, Формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий устройство сравнения, первый вход которого подключен к шине входного сигнала, а выход через блок управления, двоичнодесятичный счетчик с весами разрядов 8 — 4—

2 — 1, каждая декада которого, кроме старшей, содержит четыре триггера, блок ключей и управляемый делитель соединен со вторым входом устройства сравнения, источник опорного напряжения, выход которого подключен к блоку ключей, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены элемент совпадения и инвертор, а старшая декада содержит два триггера, счетный вход первого из которых соединен с выходом предыдущей декады двоично-десятичного счегчика, нулевой выход подключен к первому входу элемента совпадения и к выходной клемме с весом разряда «1», а единичный выход — к счетному входу второго триггера, нулевой выход которого соединен со вторым входом элемента совпадения; выход последней соединен с выходными клеммами с весами разрядов «2» и «4» и со входом инвертора, выход которого подключен к выходной клемме с весом разряда «8».

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. В. Н. Хлиступов, Основы электроизмерительной техники и цифровые преобразователи, Энергия, 1966 r., с. 179 †1, рис. 4 — 4 (прототип).

588627

„6 „Ч „2

„8,.ô 2,1

Составитель Н. Козлов

Техред А. Камышникова

Корректор Л. Котова

Редактор Т. Янова

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3165/12 Изд. л1з 131 Тираж 1080

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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