Аналого-цифровой преобразователь

 

О П И С А Н И Е <>828405

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.10.77 (21) 2538279/18-21 (51) М.Кл.з Н ОЗ К 13/175 с присоединением заявки— (23) Приоритет—

Государствеиный комитет по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень № 17 (53) УДК 681.325 (088.8) (45> Дата опубликования описания 26.06.81 (72) Авторы изобретения

В. М. Третьяков и А. В. Мурылев

Саратовский полнтехнический институт (71) Заявитель (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к технике непрерывно-дискретного преобразования информации:и может быть использовано в информационно-измерительных системах и устройствах для преобразования широкополосных электрических сигналов в двоичный цифровой код.

Известен аналого-цифровой преобразователь с параллельным кодированием, в .котором преобразование информации (электрического напряж8ния или тока) в двоичный цифровой эквивалент производится за один такт с помощью 2" — 1 схем сравнения (1).

Недостатком является низкая точность.

Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий блок эталонных (калиброванных) напряжений, ыифратор и

2" — 1 схем сравнения, выходы которых связаны с шифратором, а входы подключены к блоку эталонных напряжений (2).

Целью изобретения является повышение точ н ости.

Достигается это тем, что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий блок эталонных напряжений, выход которого соединен с.первыми входами блоков сравнения, выходь1 которых подключены к входам шифратора, введены блок и формирования зон ограничения и зон нечувствительнссти и масштабные усилители, через которые соответствующий блок формирования зон ограничения и зон нечувствительности подключен к вторым входам соответствующей группы блоков сравнения, первый вход блока формирования зон ограничения и зон нечувствительности соединен с шиной преобразуемого сигнала, второй вход — с выходом блока эталон-!

О ных напряжений.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2— временная диаграмма работы блока формирования зон ограничения и зон нечувl5 ствителнности.

Устройство содержит блок 1 зон ограничения |и зон нечувствительности и блок 2 масштабных усилителей, блоки 3 сравнения, количество которых равно 2" — 1, блок

20 эталонных напряжений 4 и шифратор 5.

Блоки 1 представляют собой у;порядоченный набор комбинированных, нелиней ностей, выполненный на резисторах б и диодах 7.

25 Блоки 2 состоят из масштабных усилителей, каждый из которых связан с определенной комбинированной нелинейностью блока 1 и определенной группой блоков сравнения. В общем случае число комбини30 рованных нелинейностей или масштабных

828405 усилителей .может быть произвольным.

Однако более целесообразно их количество выбирать равным и, где а может принимать значения, равные 2, 2,. 2 ... 2". В этом случае все узлы в блоках 1 и 2 будут однотипными. Количество блоков 3 в каждой группе (кроме последней) определяется по формуле

В последней группе ано будет всегда на единицу меньше, т. е. рав:но т" = m — 1.

Блок 4 имеет 2" калиброванных уровней напряжения отрицательной полярности равных по величине Q, 2Q, ЗЯ, 2" Q и олного положительного уровня напряжения (1.!.м !! с равно:о 0,5© гле Q = — — — -- -,à U, „, m максимальное значение входного сигнала (l, (1) .

Шифратор прслставляст собой известную схему, предназначенную лля получения двоичного цифрового кола N> из единичного кода N!.

Аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом. Преобразуемое напряжение U,.(t) подастся на первые входы блоков 1, а на вторые пх входы с блока 4 подаются калиброванные уровни напряжения, соответственно равные потенциалу земли — поте11циалу Q и потенциалу (2" — 1) Q. Допустим, что величина U, (t) изменяется по линейному за îíó (см. фнг.

2, a). Тогда напряжение íà о7I.îì из выходов блока 1 будет ха рактсрнзоваться величиной U! (см. фи!г. 2, б), а напряжение на другом выходе блока 1 — — величиной (l (см. фиг. 2, в). Из этих зависимостей видно, что первая комбинированная нелинейность будет иметь нулевую зону нечувствительности, вторая комбинированная нелинейность — зону нечувствительности равную Q, третья комбинированная нелинейность (на фиг. 2 не показана) имела бы зону нечувствительности равную 2Q и т. д.

У последней !комбинированной нелинейноcти зона нечувствительности будет равна (2 " — 1) Q. Величина зон ограничения во всех случаях будет одинаковой и равной или

0,5Q (для положительных сигналов) или равной 0 (для отрицательных).

На выхода комбинирова!нных пелпнейностей блоков 1 может возникнуть погрешность 6 (при ограничении положительных уровней напряжения) пли погрешность 6g (при ограничении отрицательных уровней напряжения). Однако эти погрешности не окажут влияния на точность преобразования,информации, так как приращен!ие положительных напряжений более 0,5Q представляет собой выход за пределы допустимого рабочего диапазона, а приращения

5

60 напряжений в отрицательной области !не играют роли, потому что преобразователь преобразует напряжения только одной no7HpHoc7 è (в данном случае 10,7ожите льные) .

В дальнейшем с выходов блока 1 аналоговые сигналы, усиленные 2а раз, поступают на первые входы соответствующих групп блоков 3. На вторые вхолы блоков 3 соответственно подаются калиброванные уровни напряжения равные по величине Q, 2Q и 2" Q. В тех случаях, когда величина напряжений на первых входах блоков 3 превышает по модулю величинь напряжений на вторых входах, то такие блоки 3 срабатывают и выдают единичный ко,7 N I, который поступает на шифратор 5 H преобразуется в двоичный код Лг,.

Наиболее оптимальным вариантом построения устройства является такой, когда величина а, характеризующая собой число комбинированных нелинейностей, выби-!! рается равной 2 - или близкой этому значению.

Использование в устройстве новых бло.ков (блоков зон ограничения и нсчувствитсльности н бл!.ксв масштабных ус ителей) выголно от7Hчает уc700HcTво от известного, так как лает возможность полу ать точный цифоовой отсчет на груоых схемах сравнения и существенно уменьшает количество ка "иброваннь х х!ровней в блоке эталонных напряжений.

Формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь, солержащий блок эталонных, напряжений, выхол которого соелинен с первыми входами блоков сравнения, Bblxolbl которых подключены к вхолам шифратора, о т л и I а юшийся тем, что, с целью павышения точности, в него введены блоки формирования зон ограничения и зон нечувствительности и

»! àñøòàáíûå усилители, через которые соответствующий блок формирования зон огра и!ичсния и зон нечувствительности подключен к вторым входам соответствующей группы блоков сравнения, первый вход блока формирования зон ограничения и зон нечувствительности соединен с шиной преобразуемого оигнала, второй вход — с,выхолом блока эталонных напряжений.

Источники информации, принятые во вп !чманис при экспертизе:

1. Гитис Э, И. Преобразователи информации для электранных ц!ифровых вычислительных устройств. — М., «Энергия», 1970, с. 53.

2. Кончаловский Б. Ю. и др, Электрические измерительные преобразователи. — M., «Энергия», 1967, с. 301 (прототип).

828405

1 — 1-

Фиг. /

Jg Ю

tg 1! tt

А, /

ЬЯУ

Сосгав тель А. Титов

Техред А Камышникова

Коррек.. ор И. Осиповская

Редактор Е. Гончар

Заказ 567/513 Изд. ¹ 359 Тираж 988 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»