Последовательно-параллельный аналого-цифровой преобразователь с коррекцией погрешности

 

О "" ИЕ

Союз Советских

Социалистических. Республик

< »702513

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6!) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено29.11.76 (2!) 2424525/18-21 (51)М. Кл.

Н 03 К 13/175 с присоединением заявки Hо—

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 05,12,79. бюллетень М 45 (53) УДК 681.325 (088. 8) Дата опубликования описания 151279 (72) Автор изобретения

М. A. Пильв (71) Заявитель (54 ) ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО-ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С КОРРЕКЦИЕЙ ПОГРЕШНОСТИ! .ю

Изобретение относится к области приборостроения и предназначено для использования в качестве быстродействующего аналого-цифрового преобразователя в приборах и системах для измерения различных быстропротекающих процессов, а также в системах автоматического управления и контроля.

Известны аналого-цифровые преобраI «!О зователи последовательно-параллельного действия, содержащие группу пороговых блоков, цифро-аналоговые преобразователи, отсчетное устройство, в . которых осуществляется последовательное сравнение разности измеряемого и компенсирующего напряжений выходных величин, убывающих по определенному заКону с каждым тактом сравнения, причем оценка разности в каждом такте происходит параллельно во времени (1) Р

Однако такие преобразователи не обладают достаточно высокой точностью.

Известен также аналого-цифровой преобразователь последовательно-парал25 лельного действия с системой коррекции погрешности, состоящий иэ п декадных преобразователей параллельного действия, включенных между собой по.следовательно, причем вход устройства подключен к входу декадного аналого-цифрового преобразователя, а в (n-1) старших декадах кодовые выходы декадных аналого-цифрового преобразователей подключены к входу декадных цифро-аналоговых преобразователей и к входам цифровых блоков коррекции, суммирующий вход масштабного усилителя подключен к входу декады и к выходу декадного цифро-аналогового преобразователя, а выход масштабного усилителя подключен через коммутатор к управляющему входу цифрового блока коррекции, выход которого подключен к выходным шинам устройства, а в младшую и-ю декаду включен декадный аналого-цифровой преобразователь, кодовые выходы которого подключены к выходным шинам устройства (2).

Недостатком описанного аналогоцифрового преобразователя является возможность возникновения больших погрешностей, что ведет к снижению точности.

Целью изобретения является повышение точ ности.

Для этого в последовательно-параллельный аналого-цифровой преобра эователь с коррекцией погрешнбсти, содержащий и последовательно соединенных декад преобразования, каждая и-1 из

702513 которых состоит из последовательно соединенных аналого-цифрового цифро-аналогового преобразователей, масштабного усилителя и компаратора, выход которого соединен с управляющим входом блока цифровой коррекции, выход которого соединен с шиной выходного кода, а сигнальный вход соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, вход которого соединен также с входом масштабного усилителя, нход аналогоцифрового преобразователя старшей декады соединен с шиной входного сигнала, а младшая декада содержит аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с шиной выходного кода, в и-1 декаду дополнительно введен управляемый блок сдвига, сигнальный вход каждого из которых подключен к выходу масштабного усилителя, управляющий вход соединен с выходом ком-2О паратора, а выход подключен к входу аналого-цифрового преобразователя следующей декады.

Структурная электрическая схема предложенного преобразователя изобра- 25 жена на фиг. 1; на фиг. 2 †временная диаграмма, поясняющая его работу. устройство содержит п последовательно соединенных декад преобразова ния, каждая и-1 из которых, кроме 30 младшей, содержит последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь 1-1...1-п-1 цифро-аналоговый преобразователь 2-1... 2 — п-1, масштабный усилитель 3-1... 3-п-1,выход ко- 3g торого соединен с входами компаратора

4-1... 4-и-1 и управляемого блока

5-1...5-п-1 сдвига, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя следующей декады, вы-4О ход компаратора 4-1... 4-п-1 соединен . с управляющими входамй управляемого блока 5-1... 5-п-1 сдвига и блока

6-1... 6-п-1 цифровой коррекции, вйход которого соединен с шиной выходного кода °

Как видно из диаграьвы (фиг. 2) выходное напряжение управляемого блока 5-1... 5-и-1 сдвига каждой декады до величины полной шкалы декадного преобразователя (до величины IOB)пов-5О ° торяет входное напряжение, с величины 10В " по сигналу компаратора 4-1...

4-и-1 блок 5-1... 5-и-1 сдвига создает сдвиг выходного напряжения по отношению к входному напряжению íà IOB, 55 что аналитически выражается следующим соотношением го-цифровой преобразователь 1-1 первой декады и на суммирующий вход масштабного усилителя 3-1. В зависимости от величины U„ преобразователь 1-1 имеет одно из десяти возможных поло5 .жений, от положения 0 до положения 9.

Код положения преобразователя 1-1 подается на управляющий вход цифроаналогового преобразователя 2-1 и вход блока 6-1 цифровой коррекции.

В соответстнии с кодом положения преобразователей 1-2 и 2-1 вырабатывается компенсационное напряжения которое также подается на суммируюК к щий вход масштаб ного усилителя 3-1 .

Выходное напряжение масштабного усилителя 3 — 1 соответствует формуле

U) = 10 (Ux — Ук, ), ULk1 = 10 (Uс — U к )

Предположим, что неточность уровней срабатывания и-1 старших декадных преобразователей 1 — 1...1 — п-1 возможна только в сторону более больших величин входного напряжения, то есть компараторы, входящие в и-1 декадные преобразователи 1-1...n-1, смогут срабатывать либо при правильной величине входного напряжения, либо при величине, большей правильной (такое условие не уменьшает диапазонов максимально допустимых отклонений уровней. срабатывания входящих в декадные преобразователи компараторов).

Проиллюстрируем работу аналогоцифрового преобразователя с системой коррекции погрешности на численном примере. Пусть на входную шину преобразователя подается преобразуемое напряжение Ug, равное 1,92IB и пусть компаратор в декадном аналого-цифровом преобразователе 1-1 срабатывает только при 1,95В. В таком случае на выходе преобразователя 1-1 имеется показание О, тогда Ut = 10 (1,921-0) =

=19, 21B . Так. как 19,21B + IOB, при помощи компаратора 4-1 и цифрового блока 6-1 коррекции в показание первой декады вводится коррекция 0 + 1=

1. На входную клемму блока 5-1 сдвига подается напряжение 19,21В, но так, как 19,21В > IOB, то выходное напряжение блока 5-1 сднига U = 19,21

-10 = 9,21В (по формуле I) . Таким образом, на вход декадного преобразователя 1-2 второй декады подается напряжение, величина которого 9, 21В.

Пусть компаратор уровня 9 н преобразователе 1-2 срабатывает при нходном напряжении 9,48. В таком случае преобразователь 1-2 при входном на60

uB„ Р О„< ОВ

Х BblX 0 -1ОВ ъри 2ОЗ>-U

Предложенный преобразователь работает следующим ббраэом.

Входное преобразуемое напряжение

Ug с входной шины подается на аналокоторая в общем случае для выходных напряжений масштабных усилителей мно- годекадного последовательно параллельного аналого-цифрового преобразователя имеет нид

702513 пряжении 9,21В имеет показание 8 и

10 (9,21-8) 12,1В, а так как

12, IВ > IОВ, то при помощи компаратора 4-2 и цифрового блока 6-2 коррекции в показание преобразователя 1-2 вводится коррекция 8 + 1 = 9. При помощи блока 5-2 сдвига на вход преобразователя 1-3 третьей декады поступает напряжение Ug = 12,1-10

i — 2,IB. В зависимости от уровней срабатывания компараторов в преобразователе 1-3 имеется показание 2 или

1, а показание аналого-цифрового преобразователя составляет в целом либо

192, либо 191, что является правильным показанием для Ug —— 1, 9 21 В (+1 квант погрешности преобразования допускается для всех типов аналого-цифровых преобразователей) .

Как видно иэ приведенного описания, в предложенном аналого-цифровом преобразователе с системой коррекции погрешности исключается возможность возникновения ложнык показаний, что приводит к повышению точности преобразования, это достигается включением в схему аналого-цифрового преобразователя управляемых блоков сдвига.

Формула изобретения

Зо

Последовательно-параллельный аналого-цифровой преобразователь с коррекцией погрешности, содержащий и последовательно соединенных декад преобразования, каждая и-1 из кото- 35 рых состоит иэ последовательно соединенных аналого-цифрового, цифроаналогового преобразователей, масштабного усилителя и компаратора, выход которого соединен с управляющим входом блока цифровой коррекции, выход которого соединен с шиной выходного кода, а сигнальный вход соединен с выходом аналого-цифрового преоб" разователя, вход которого соединен также с входом масштабного усилителя, вход аналого-цифрового преобразователя старшей декады соединен с шиной входного сигнала, а младшая декада содержит аналого-цифровой преобразователь вход которого соединен с выходом масштабного усилителя предыдущей декады, а выход соединен с шиной выходного кода, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности в и-1 декаду дополнительно введен управляемый, блок сдвига, сигнальный вход каждого иэ которых подключен к выходу масштабного усилителя, управляющий вход соединен с выходом компаратора, а выход подключен к входу аналого-цифрового преобразователя следующей декады.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Иляндин В. М. Цифровые электроизмерительные "приборы. M., 1972, с. 291-293, рис. 8-2.

2. Неrman Schmid. EIectronic

AnaIog-to D1gitaI Conversions. Van

nostrand ReinhoId Company, New-York, 1971, р. 319-325.

702513

Выл. л оо

ыл. ко

Вых коо

1 6ык св)

14 1

2 4 6 8 ь. г

ГВ1 >Sr

Заказ 7608/53. Тираж 1060 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП, Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель И. Стом

Редактор Л. Гельфман Техред О.Андрейко КорректорЕ. Лукач