Аналого-цифровой преобразователь

 

СПИ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (:ц 600724

Союз Саветских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.06.76 (21) 2370687/18-21 с присоединснисм заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.78. Бюллетень № 12 (45) Дата опубликования описания 18.04.78 (51) М. Кл."- H ОЗК 13/17

Государственный комитет

Совета Министров СССР аа лелем изобретений и открытий (53) УДК 681,325(088.8) (72) Авторы изобретения

В. В. Островерхов, В. В. Павлов и А. А. Фремке (71) Заявитель (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области электроизмерительной и вычислительной техники, а именно к устройствам, преобразующим аналоговые сигналы в цифровой код.

Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий схему сравнения, цифроаналоговый преобразователь и блок управления (1).

Однако у такого устройства сравнительно низкое быстродействие, Известен также аналого-цифровой преобразователь, содержащий входной усилитель, сравнивающее устройство и устройство управления, в котором для увеличения быстродействия используется преобразователь кода в ток (2), Однако в известном аналого-цифровом преобразователе быстродействие ограничивается наличием переходных процессов, протекающих в момент преобразования вследствие паразитных связей в преобразователе кода в ток, сравнивающем устройстве, входном усилителе и других узлах.

Целью изобретения является увеличение быстродействия путем уменьшения динамической погрешности от переходных процессов уравновешивания аналого-цифрового преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровом преобразователе, содержащем входной усилитель, соединенный с одним входом сравнивающего устройства и выходом преобразователя кода в ток, и устройство управления, вход которого соединен с выходом

5 сравнивающего устройства, в каждый разряд введены инвертор и две дифференцирующие

RC-цепи, к выходам каждой из которых подключены последовательно соединенные диод и токозадающий резистор, причем вход первой

10 дифференцирующей RC-цепи подключен к выходу соответствующего разряда устройства управления и через инвертор соединен со входом второй дифференцирующей RC-цепи и управляющим входом преобразователя кода в

15 ток, другие выходы токозадающих резисторов соединены со вторым входом сравнивающего устройства, На фиг. 1 представлена структурная схема аналого-цифрового преобразователя; на фиг. 2

20 и 3 — временные диаграммы, поясняющие принцип работы.

Аналого-цифровой преобразователь содержит входной усилитель 1, сравнивающее устройство 2, преобразователь 3 кода в ток, диф25 ференцирующие RC-цепи 4 и 5, устройство 6 управления разрядами преобразователя кода в ток, диоды 7 и 8 и токозадающие резисторы

9. Выход входного усилителя 1 соединен с первым входом устройства 2, с этим же входом

30 устройства ". соединен выход преобразователя

600724

3. Выход устройства 2 соединен с устройством

6 управления, выходы которого соединены с соответствующими входами преобразователя 3 и со входами дифференцирующих КС-цепей 4 и 5. Выходы RÑ-цепей 4 и 5 последовательно соединены с диодами 7 и 8 и с резисторами 9, вторые выводы всех токозадающих резисторов 9 соединены со вторым входом устройства

2. Между выходами устройства 6 и входами преобразователя 3 включены инверторы 10.

Устройство работает следующим образом.

По сигналу с устройства 6 управления в момент времени 1 импульсом включается старший разряд преобразователя кода в ток и в момент времени 4 — t < (фиг. 2,а и фиг. З,a) происходит сравнепис веса старшего разряда со входным сигналом. Из-за наличия переходных процессов в узлах аналого-цифрового преобразователя вес разряда не успевает достичь своего эталонного значения и отличается от него на величину ЛУ (фиг. 2,а и фиг.

З,а). Для компенсации этой погрешности на вход дифференцирующей цепи 4 одновременно с преобразователем кода в ток поступает управляющий импульс. С выхода дифференцирующей RC-цепи 4 поступают два импульса, положительный и отрицательный, соответствующие переднему и заднему фронту продифференцированного управляющего импульса. Через диод 7 проходит только отрицательный импульс и через резистор 9 поступает на второй вход сравнивающего устройства 2 (фиг.

2,в и фиг. З,в). Компенсируя возникшую погрешность, амплитуда и характер изменения компенсирующего импульса подбираются с помощью величины резистора 9 и постоянной времени дифференцирующей RC-цепи 4.

В момент времени t> происходит выключение старшего разряда преобразователя кода в ток и включение следующего разряда. Переходный процесс, возникающий при выключении старшего разряда, меняет вес следующего разряда на величину AU>, причем знак погрешности AU> зависит от характера переходного процесса выключения разряда и может быть как положительным (фиг. З,б), так и отрицательным (фиг. 2,б) . Для компенсации этой погрешности на вход дополнительно введенной дифференцирующей RC-цепи 5 через инвертор 10 одновременно с преобразователем

3 поступает импульс, управляющий включением старшего разряда преобразователя 3.

С помощью диода 8 выбирается второй компенсирующий импульс, соответствующий заднему фронту продифференцированного импульса управления и через резистор 9 поступает на второй вход сравнивающего устройства. Место включения дифференцирующей

RC-цепи 5 зависит от знака погрешности AU> и может быть такое, как на фиг. 1, либо же включается в ту же точку, что и дифференцирующая RC-цепь 4. Соответственно полярность компенсирующего импульса будет положительной (фиг. З,г) или отрицательной (фиг.

2,г) .

Погрешность, возникающая из-за нарушения веса второго разряда из-за собственного переходного процесса включения, компенсируется с помощью дифференцирующей RC-цепи

4, диода 7 и резистора 9 этого разряда так же, как и в предыдущем разряде. При включении последующих разрядов возникающие погрешности компенсируются аналогичным образом.

Таким образом, в предложенном аналогоцифровом преобразователе динамическая погрешность, возникающая из-за переходных процессов уравновешивания при аналого-цифровом преобразовании, компенсируется полностью, что позволяет существенно повысить его быстродействие.

Формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий входной усилитель, соединенный с одним входом сравнивающего устройства и выходом преобразователя кода в ток, устройство управления, вход которого соединен с выходом сравнивающего устройства, о т л и ч а ющн. : ся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в каждый разряд введены инвертор и две дифференцирующие RC-цепи, к выходам каждой из которых подключены последовательно соединенные диод и токозадающий резистор, причем вход первой дифференцирующей RC-цепи подключен к выходу соответствующего разряда устройства управления и через инвертор соединен со входом второй дифференцирующей RC-цепи и управляющим входом преобразователя кода в ток, другие выводы токозадающих резисторов соединены со вторым входом сравнивающего устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кончаловский В. Ю. и др. Электрические цифровые преобразователи. М., «Энергия», 1967, с. 367 — 370, рис. 12 — 5.

2. Средства аналоговой и аналого-цифровой вычислительной техники. М., «Машиностроение», 1968, с. 274.