Аналого-цифровой преобразователь

 

1 о мед .". Г"«, « ."

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

0 ) 606 208

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено20.08.74 (21) 2055239/18-21 с присоединением заявки №

2 (51) М. Кл.

Н 03 К 13/17

Государственный намитет

Совета Министрва СССР па делам изабретений н вткрытий (23) Приоритет (43) Опубликовано 05,05.78Бюллетень №17 (45) Дата опубликования описания 15. Q4, Гр (53) УДК631.325 (088.8) (72) Автор изобретения

Л. А. Д.уб некий

Львовский ордена Ленина политехнический институт (71) Заявитель (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для преобразования аналоговой формы сигнала в дискретную, может быть использовано в системах управления.

Известны аналого-цифровые преобразователи (АЦП), охваченные отрицательной обратной связью. Наиболее совершенны из них АЦП, обратная связь которых не размыкается в процессе преобразования. Распростра иены

АЦП этого типа, цепь преобразования котЬрых из аналоговой формы в дискретную реализуется по методу вычитания и умножения остатка (1).

Недостаток таких устройств — большие аппаратурные затраты.

Наиболее близок к предлагаемому аналого-цифровой преобразователь, содержащий буферный усилитель, усилитель,масштабирующий с дополнительными ОС и ключами, включенный последовательно с буферным усилителем, внутренний аналого-цифровой преобразователь подключенный к выходу масштабирующего усилителя, а также к блоку управления, регистры, соединенные последовательно друг с другом и подключенные через двухвходовые элементы совпадения к соответствующим разрядным видам внутреннего преобразователя, устройства определения знака, соединенные со знаковыми выходами соседних регистров и подключенные своими выходами к регистрам, блок дополнения, подключенный к выходам регистров и к блоку определения знака, блок управления, соединенный с регистрами, вторыми входами двухвходовых элементов совпадения, ключами, цифро-аналоговый преобразователь, соединенный с регистрами и подключенный через ключи к суммирующей точке масштабирующеЫ го усилителя (2).

Недостаток такого устройства — применение дополнительных обратных связей для изменения коэффициента передачи усилителя, что усложняет схему. ! 5 Цель изобретения — упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровом преобразователе, содержащем усилитель, неинвертирующий вход которого соединяется с выходом источника преобразуемого напряжения, инвертирующий вход связан с выходом цифро-аналогового преобразователя, а выход — — непосредственно со входами цифро-аналогового преобразователя и через внутренний аналого-цифровой преобразователь — с первыми входами трех групп эле25 ментов И, вторые входы которых подключены соответственйо к выходам блока управления н к первым управляющим входам соответствующих регистров, выходы каждой иэ групп элементов И подключены ко входам соответствующих регистров, второй управляющий вход первого регистра соединен с управляющим выходом второго регистра, второй управляющий вход которого подключен к управляющему выходу третьего регистра, знаковый выход первого регистра соединен с первым входом первого блока определения знака, второй вход которого подключен к знаковому выходу второго регистра и к первому входу второго блока определения знака, а выход — к третьим управляющим входам первого и второго регистров, знаковый выход третьего регистра соединен со вторым входом второго блока определения знака, выход которого подключен ко второму управляющему входу третьего регистра и к третьему управляющему входу второго регистра, выходы первого и второго регистров подключены к первым входам соответствующих групп двухпозиционных ключей и ко входам блока дополнения, к другим входам которого подключены также выходы третьего регистра, управлявшие входы двухпознционных ключей подключены к соответствующим выходам блока управления, а выходы ключей соединены с соответствующими входами цифро-аналогового преобразователя, выход усилителя соединен со вторыми входами ключей .

Структурная электрическая схема устройства приведена на чертеже. Устройство содержит внутренний аналого- цифровой преобразователь 1, регистры 2 — 4, блок 5 управления, аналоговый преобразователь 6, усилитель 7, элементы И 8 — 10, блоки 11

12 определения знака, двухпознцнонные ключи 13, 14, блок 15 дополнения.

Работает устройство следующим образом.

В исходном состоянии ключи 13, 14 находятся в позиции, при которой их выходы 16, 17 подключены к соответствующим входам 18, 19.

Сигналы с выхода 20 усилителя 7 поступают при этом одновременно на все входы сетки

R — 2К преобпа2эователя 6. Коэффициент передачи сетки „ —. При выбранном п = !2 он

2f2 равен —,.д — — . - —

Напряжение на выходе 20 усилителя устанавливается равным напряжению источника 21 сигналов с погрешностью ф . Выходное напряжение усилителя коднруется внутренннм преобразователем l. Преобразователь располагает четырьмя числовыми разрядами н одним знаковым и выводит результат соответственно по пяти разрядным шинам. По сигналу из выходе 22 блока 5 разрешается прохождение информация через элементы И 8 на регистр 2. Числовон результат, занесенный в регистр, присутствует иа его выходах 23 и знаковом выходе 24. С выходов 23 результат поступает на входы 25 ключей !3, которые управляются импульсами с выхода 26 блока 5.

Очередной импульс переключает ключи 13 в другую познцию. Результат переиоснтся на входы 6 и реобраэов а тел я 6.

С поступлением днскретного сигнала сетка

11, — 2й находится под одновременным роздействием дискретного и аналогового снгналов. Дискретный снгнал — числовой результат преобразуется сеткой в аналоговую форму и прикладывается ко входу 27 усилителя 7; компенсируя напряжение источника 21 сигналов. Разница этих напряжений не превышает единицы младшего разряда преобразователя 1, Аналоговый сигнал поступае на входы 17, 16 сетки и в соответствии с новым коэффициентом передачи сетки приводится ко входу 27, уменьшая разницу между напряжением на входе 27 и напряжением нсточннка 21 сигнала до величии менее единицы младшего разряда преобразователя 6. Изменение коэффициента передачи вызвано отключением аналогового сигнала от входов 16.

Новый коэффнцнент передачи составляет

2п — -, т, е. превышает прежний коэффициент

Ю передачн в 2 раз. Так как разность напряженнй источника 21 сигналов н аналогового эквивалента числового результата не превышает единицы младшего разряда преобразователя 1, т.е, —.Д вЂ” всей шкалы, то усилен25 ная в соответствия с новым коэффициентом передачи сетки ока не превышает дииамического диапазона преобразователя 1 и может непосредствечно кодироваться. Усиленная разность присутствует на выходе 20 усилителя 7 н поступает непосредственно на преобразователь l.

Результат нового преобразования прнсутству. ет на выходах 28. По сигналу блока управления 5 разрешается прохождение информации через элементы И 9 на регнстр 3. Числовой результат, занесенный в регистр 3, присутству35 ет на его выходах 29 и знаковом выходе 30.

Информация о знаке поступает на блок 11 и сообщает, является ли знак положнтельным нли отрицательным, а также об его отсутствии.

Отсутствие имеет место в случае, если все раэ4О ряды числового результата содержат нуль.

Если знаки результатов, присутствующих в регистрах 2 н 3, одинаковы, информация, поступающая на вход 31 регистра 3, не приводит к изменению знака числа и самого числа, присутствующего в этом регистре. Если знаки отличаются, информация на входе 31 меняет знак числа, а само число вычитается из единицы младшего разряда числа, присутствующего в регистре 2. Число, присутствующее в регистре 2, уменьшается соответственно на единицу младшего разряда. Если разряды регистров

2, 3 содержат только нуль, информация на выходах 24, 30 не. прнводит к образованию в регистрах знака « +» нли « †». Если в одном нз регистров присутствует значащее число, регистр, содержащий в разрядах одни нули, воспринимает знак другого регистра.

По сигналу с выхода 32 блока 5 ключи 14 переключаются в другую позицию. Результат . переносится на входы 17 преобразователя 6.

Дискретный сигнал — числовой результат преобразуется сетко" К вЂ”.2К в аналоговый эквивалент. Полученный аналоговый снгнал компенторого соединяется с выходом источника преобразуемого напряжения, ннвертнрующнй вход — с выходом цнфро-аналогового преобразователя, а выход — - непосредственно со входами цнфро-аналогового преобразователя н че5 рез внутренний аналого-цнфровой преобразователь — с первыми входамн трех групп элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к выходам блока управлення н к первым управляющим входам соответствую© щнх регкстров, выходы каждой нз групп элементов И подключены ко входам соответствующнх регистров, второй управляющнй вход первого регистра соединен с управляющнм выходом второго регистра, второй управляющнй вход которого подключен к управляющему выходу третьего регистра, знаковый выход первого регистра соедйнен с первым входом первого блока определения знака, второй вход которого подключен к знаковому выходу второго регнстра н к первому входу второго блока апре. деления знака, а выход — к третьям управляющнм входам первого н второго регистров; знаковый выход третьего регистра соединен со вторим входом второго блока определення знака, выход которого подключен ко второму управляющему входу третьего регистра н к третьему управляющему входу второго регистра, выходы первого н второго регистров подключены к первым входам соответствующнх групп двухпознцнонных ключей и входам блока дополнення, к другим входам которого подключены также выходы третьего регистра, управЛяющие входы ключей подключечы к соответствующим выходам блока управлення, а выходы ключей соединены с соответствующнмн входами цнфро-аналогового преобразователя, огличаюи1ийся тем, что, с целью упрощення схемы, выход усилнтеля соедннен со вторымн входами ключей. снрует разность напряженнй, полученную после преды чущего преобразовання. Погрешность компенсации не превышает единнци младшего разряда преобразователя 1. Аналоговий сигнал поступает теперь только на входи 33 сеткн

К вЂ” 2R н в соответствии с новым коэффнцнентом передачи сетки приводится ко входу 27 усилителя 7, уменьшая разницу между напряженнем на этом входе и напряжением источника сигналов до величин менее единицы младшего разряда преобразователя 6.

Изменение коэффнцнента передачи вызвано отключением аналогового снгнала от входоа l7. Ноаыд «оэффициеит передачи превышает прежний s 2" раз. Так как погрешкость компенсации не превышает еднннцы младmего разряда преобразователя 1, т.е. всей шкалы, тоэ уснленная в соответствнн с новым коэффнцнентом передачн сетки, она не превышает дннамнческого диапазона преобразователя н может непосредственно кодироваться. Усиленная погрешность прнсутствует на выходе 20 усилителя 7 н поступает непосредственно на преобразователь I. Результат нового преобразования присутствует на его вьйодах 34. По сигналу с выхода 35 блока 5 управления разоешается прохожд"нче информации через элементы И 10 на регистр 4. Числово 2s результат, записанный в оегнстр, прнсутствует на его выходах 36 и зчаковом выходе 37. Как н в случае регистров 2, 3, информация о знаках регистров 3, 4 поступает на блок 12 определения знака н корректирует знаки н содержанне регистров 3, 4.

ЗО

Числовые результаты с выходов 24„23, 29, 36 регистров 2, 3, 4 поступают на входы 38 блока 15, образуют на его выходах 39 числовое слово — результат преобразовання напряжейня источника 21 сигналов в дискретную форму. В слове 12 разрядов н знаковый разряд, погрешность преобразовання — не более всей шкалы.

Перед очередным преобразованием регнстры по сигналу с выходов 22, 40, 35 блока 5 приводятся в исходное состояние. Разряды ре- 4п гнстров прн этом содержат только нуль.

Формула изобретения .Аналого-цифровой преобразователь, содержащий усилитель, неннвертнрующнй вход коИсточники информации, принятые во вннманне прн экспертнзе:

I. Патент США № 3501625, кл. 340 — 347, 17.03.70.

2. Патент CLUA № 3483550, кл. 340 — 347, 19. 12.69.

606205

Гоставитель И. Стоя

Текред О. Лусовая Корректор Д. Мельниченко 1 ирнж 1086 Г однисное

Редактор Б. Федотов

Заказ 2416/36

I1Hl!И!!И 1. л.(рс .гонги о ьо . итеги (:ове1 и Минист,on (.(л.Р к> те,н\! иs(!нте и!! и огкрыти!!

, I;I0,!6 3! n".ê, /!(-я. !он ни кnn нв(), д. 1 5

Филин.> 1; II! «1!в;е .; ». У.кгород, хл. 1! рпектння, 4