Аналого-цифровой преобразователь считывания

 

®СОСО ., Z

ЙА7ЕК и е щ

Союз Советских

Социалистических

Республик

И E (ii>702514

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 160 977 (21) 2524454/18-21 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет (51)М. Кл.2

Н 03 К 13/18

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 051279, Бюллетень № 45

Дата опубликования описания 15.1279 (53) УДК 681 325 (088,8) (72) Автор изобретения

И. И. Гел ьман (71) Заявитель (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

СЧИТЫВАНИЯ

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано в цифровых измерительных системах для преобразования сигналов в код в широком диапазоне уров- 5 ня и спектра этих сигналов.

Известен аналого-цифровой преобразователь считыванйя параллельнопоследов атель ного действия, содержащий несколько групп компараторов, каждый из которых подсоединен к от-дельному преобразователю кода в напряжение, преобразуемая величина подается одновременно на все компараторы и сравнивается с уровнями образ- 15 цового напряжения последовательно в каждой группе компараторов (1), Недостатками устройства являются снижение быстродействия и увеличение объема аппаратуры с увеличением чис- 20 ла уровней квантбвания.

Известен аналого-цифровой преобразователь считывания содержащий ряд компараторов, на входе каждого из которых включена двоично- суммирующая

25 резисторная матрица соответствующей разрядности, каждая матрица через аналоговый ключ, управляемый компарато. ром данного разряда подсоединяется к общему образцовому источнику опор- 3О ного напряжения, преобразуемая величина подается параллельно на измерительные входй всех компараторов и последовательно, разряд за разрядом, сравнивается с опорными уровнями (2).

Недостатками устройства являются снижение быстродействия с повышением точности и расширением диапазона преобразования и необходимость увеличения при этом объема аппаратуры. целью изобретения является повышение скорости аналого-цифрового преобразователя сигналов в широком диапазоне изменения их уровня. для этого в аналого-цифровой преобразователь считывания, содержащий информационный кодовый регистр, измерительные компараторы, блок преобразования и отображения кодов, аналоговые ключи и образцовый источник опорного сигнала, введены масштабные компараторы, регистр кода масштаба, последовательный равноступенчатый делитель, входной делитель, элементы

НЕ и элементы И, причем входы входного делителя соединены с измерительной входной шиной и общей шиной устройства, входы последовательного равноСтупенчатого делителя соединены с выходом образцового источника опорного

702514 г сигнала и с общей шиной устройства, масштабные компараторы, кроме первого, подсоединены первыми входами к соответствующим выходам входного де-., лителя, а первый вход первого масштабного компаратора подсоединен к изме5 рительной входной шине, вторые вхо-, ды всех масштабных компараторов подсоединены к выходу образцовorо источника опорного сигнала, выходы масштаб— HbK компараторов, кроме первого масш- 10 табного компаратора, подсоединены к соответствующим входам. регистра кода масштаба и через. последовательно соединенные элементы НЕ и элементы И к

: первым входам аналоговых ключей, вторые входы которйх соединены с соответ-, 5 ствующими выходами входного делителя, кроме nepaoro аналогового ключа, вы ход первого масштабного компаратора через элемент HE соединен с первым входом первого аналогового ключа, вто-"

7л рой вход которого соединен с измерительной входной шиной сравнивающйе входы каждого последующего элемента

И соединены с выходами каждого предыдущего масштабного компаратора, вы- 2 ходы всех аналоговых ключей объединены и соединены с первыми входами измерительных компараторов, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами последовательного рав- 30 ноступенчатого делителя, выход регистра кода масштаба соединен с вторым входом блока преобразования и отображения кодов, выход которого соединен со стробирующими входами информацион-35 ного кодового регистра и регистра кода масштаба.

Структурная электрическая схема устройства приведена на чертеже .

Устройство содержит измерительную входную шину 1, входной делитель 2, образцовый источник 3 опорного сигнала; масштабные компараторы 4, элементы BE 5, элементы И 6, аналоговые ключи 7, измерительные компараторы

8, последовательный равноступенчатый 45 делитель 9, регистр 10 кода масштаба; информационный кодовый регистр 11, блок 12 преобразования и отображения кодов.

Устройство работает следующим образом. Преобразуемая величина, поступающая на измерительную входную шину 1 через ступени входного делителя 2 передается на все масштабные компараторы 4, в которых сравнивается с опор-Б ным сигналом образцового источника 3.

Число декадных ступеней входного делителя 2 выбирают, исходя иэ требуемого количества условных пределов или диапазона преобразования, а величину, gp ступеней — в соответствий с уровнем опорного сигнала образцового источни,ка 3, равного величине условного младmего предела; До поступления преобра р емого сигйала все аналоговйе ключи

7, за исключением аналогового ключа, подсоединенного непосредственно к измерительной входной шине 1, разомкнуты в соответствии c нулевыми сигналами на выходе масштабных компараторов 4 и используемой логикой на входе ="íàëîãîâûõ ключей 7. При этом аналоговый ключ 7 на входе 1 замкнут единичным инвертированным сигналом масштабного компаратора 4 данной цепи, а на аналоговые ключи 7 в цепях остальных масштабных комчараторов 4 поступают нулевые сигналы. Указанное со-стояние аналоговых ключей 7 не изменяется, если преобразуеМая величина не превышает значения условного младшего предела, то есть уровня образцового источника 3, При этом ни один из масштабных компараторов 4 не срабатывает, и все измерительные компараторы

8 оказываются подключенными через соответствующий замкнутый аналоговый ключ 7 к входу.

Сигнал образцового источника 3 равномерно, с единичным приращением, распределяется по ступеням последовательного равноступенчатого делителя 9, чем обеспечивается формирование постоянной равномерной, шкалы уровней квантования. Уровни соседних измерительных компараторов 8 отличаются между собой при этом на величину кванта. Величина кванта выбирается, исходя из допустимой погрешности преобразования, а задается включением соответствующего числа ступеней в последовательном равноступенчатом делителе 9.

Входная преобразуемая величина сравнивается в измерительных компараторах

8 с.набором единичных уровней квантования, при этом часть измерительных компараторов 8 срабатывает, и их сигналы записываются в информационный регистр 11 в виде позиционного единичного кода. Число сработавших компараторов 8 равно с точностью + 1 квант значению входной преобразуемой величины. В регистре 10 при этом содержимое будет .равно нулю, что указывает на то, что входная величина находится в границах младшего условного предела.

Если преобразуемая величина превысит значение младшего условного предела, то часть масштабных компараторов 4 начиная с первого, срабатывает. Если срабатывает P компараторов, то единичным инвертированным сигналом (Р+1)-го компаратора и единичным сигналом P-го компаратора, переданными через соответствующий элемент

И, замкнется аналоговый ключ 7 в цепи (Р+1)-ro масштабного компаратора

4, и измерительные компараторы 8 окажутся подключенными к Р-й ступени входного делителя 2..При этом сигналы сработавших масштабных компараторов 4 в виде единичного кода булут

702514 записаны в регистр 10, а на измерительные компараторы 8 через Р-ю ступень входного делителя 2 будет подана часть преобразуемой величины на уровне младшего условного предела, Число сработавших измерительных компараторов 8, сигналы которых в виде единичного кода передаются в информационный регистр 11, и единичный код масштаба, записанный в регистре 10, соответствуют текущему значению преобразуемой величины. Так как полученные коды масштаба и информационный являются единичными, эти коды преобразуются блоком 12, например, в двоичный и передаются для отображения или машинной обработки. устройство непрерывно следит за изменением входной величины, поэтому на время считывания кода из регистра 10 .и информационного регистра

11 входы указанных регистров блоки- 20 руются сигналом стробирования блока

12 во избежание неоДнозначности считывания и ошибок декодирования.

Так как данное устройство является следящим, то его эффективное быст- 25 родействие в системе можно повысить дополнительно считыванием только приращений кода. Благодаря использованию для уравновешивания параллельной шкалы уровней квантования с единичными 3р приращениями соседних уровней и единичного кода, случайный сбой измери- тельного компаратора или ячейки реги стра не всегда приведет к потере информации в данном разряде. Эта инфор- у5 мация может быть восстановлена по сигналам соседних разрядов. Системати ческий отказ при этом легко диагностируется по результатам нескольких циклов преобразования. Предложенное устройство обладает повышенной инфор-. мативной надежностью и отличается высокой степенью регулярности структуры, что обеспечивает технологичность его производства в виде больших интегральных схем.

Формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь считывания, содержащий информацион- 5О ный кодовый регистр, входы которого соединены с выходами измерительных компараторов, а выход соединен с первым входом блока преобразования и отображения кодов, аналоговые ключи 55 и образцовый источник опорного сигнала,отличающийся тем, что, с целью повышения скорости аналого-цифрового преобра зования сигналов в широком диапазоне изменения их уровня, введены масштабные компараторы, регистр кода масштаба, последовательный равноступенчатый делитель, входной делитель, элементы НЕ и элементы И, причем входы входного делителя соединены с измерительной входной шиной и общей шиной устройства, входы последовательного равноступенчатого делителя соединены с выходом образцового источника опорного сигнала и с общей шиной устройства, масш« табные компараторы, кроме первого, подсоедине ны первыми входами к соответствующим выходам входного делителя, а первый вход первого масштабного компаратора подсоединен к иэмеритель ной входной шине, вторые входы всех масштабных компараторов подсоединены к- выходу образцового источника опорного сигнала, выходы масштабных компараторов, кроме первого масштабного компаратора, подсоединены к соответствующим входам регистра кода масштаба и через последовательно соединенные элементы НЕ и элементы И к первым входам аналоговых ключей, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами входного делителя, кроме первого аналогового ключа, выход первого масштабного компаратора через элемент НЕ соединен с первым входом первого аналогового ключа, второй вход которого соединен с измерительной входной шиной, сравнивающие входы каждого последующего элемента

И соединены с выходами каждого предыдущего масштабного компаратора, выходы всех аналоговых ключей объединены и соединены с первыми входами измерительных компараторов, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами последовательного равноступенчатого делителя, выход регистра кода масштаба соединен с вторым входом блока преобразования и отображе- ния кодов, выход которого соединен со стробирующими входами информационного кодового регистра и регистра кода масштаба.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гитис Э. И. Преобразователи ин- формации для электронных цифровых вычислительных устройств. И., Энергия, 1975, с. 316-320, рис. 7-11б.

2. Галушкин A. И. и др. Оперативная обработка экспериментальной информации. N. Энергия, 1972, с. 34-37, рис. 1-11. 102514

Составитель А. Титов . Редактор Л. Гельфмай " =Техред O.Àíäðåéêî Корректор H. Михеева

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, r. Ужгород, ул. Проектная, 4