Функциональный аналого-цифровойпреобразователь

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОИ:КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву; (22) Заявлено 26.09.79 (21) 2822938/18-21 с присоединением заявки ¹

< о841109

Ф"

-® р1)м. к .з

Н 03 К 13/02

ГосударственныЙ комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 2306.81. бюллетень N9 23 (5З) УДК 681 ° 325 (088.8) Дата опубликования описания 2306.81 (72) Автор изобретения

Е.И.Чернов

Рязанский филиал Центрального опытно-конструкторского и технологического бюро ГОСНИТИ (71) Заявитель (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в устройствах, объединяющих аналоговую и шифровую аппаратуру, для преобразования импульсных сигналов датчиков с токовым выходом, например фотоэлектронных умножителей, в цифровой код преимущественно по логарифмическому закону.

Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий блок управления, первую, вторую и третью группы элементов сравнений, два делителя напря-. жения и две группы электронных ключей (1). 15

Однако, обладая высоким быстродей-. ствием, такой преобразователь не обеспечивает функционального преобразования.

Наиболее близким к предлагаемому 20 по технической. сущности является аналого-цифровой преобразователь,. содержащий источник опорного напряжения, подключенный ко входу делителя напряжения, выходы которого соединены с первыми входами элементов сравнения младших разрядов, вторые входы которых подключены к выходам ключей, а выходы через первый дешифратор подключены ко входам регистра З0

2 младших разрядов, элементы сравнения старших разрядов, выходы которых через второй дешифратор подключены ко входам регистра старших разрядов j2).

Однако, обладая высоким быстродействием, известный преобразователь вследствие того, что в нем задаются равные участки по входному сигналу аппроксимации функции, имеет небольшой класс реализуемых функций в частности, в нем нельзя получить с достаточной точностью логарифмическую функцию.

Цель изобретения. — формирование логарифмической функции.

Поставленная цель достигается тем, что в функциональный аналогоцифровой преобразователь, содержащий источник опорного напряжения, подключенный ко входу делителя напряжения, выходы которого соединены с первыми входами элементов сравнения младших. разрядов, вторые входы которых подключены к выходам ключей, а выходы через первый .дешифратор подключены ко входам регистра младших разрядов, элементы сравнения старших разрядов, выходы которых через второй дешифратор подключены ко входам ре841109 гистра старших разрядов, введены последовательно соединенные конденсаторы, включенные между входной шиной преобразователя и общей шиной, последовательно соединенные источники напряжения, диоды, включенные между точками соединения конденсато ров и соответствующими им точками, соединения источников напряжения, кроме первого вывода первого источника напряжения, непосредственно !О соединенного с общей шиной, блоки формирования разности напряжений, распределитель, дополнительные регистр и дешифратор, дополнительный ключ, включенный между входной и общей шиной, причем блоки формирования разности напряжений. включены параллельно конденсаторам, за исключением последнего конденсатора, их выходы соединены со входами ключей, кроме входа первого ключа, и первыми 20 входами элементов сравнения старших разрядов, вторые входы которых подключены к выходу источника опорного напряжения, вход первого ключа соедИнен с первым входом первого блока 25 формирования разности напряжений, управляющие входы ключей через дополнительный регистр соединены с первым выходом распределителя, управляющим входом регистра старших разрядов 30 и выходами дополнительного дешифратора, вход которого подключен ко входу второго дешифратора, управляющий вход дополнительного ключа соединен с вторым выходом распределителя, 35 третий выход которого соединен с управляющим входом регистра младших разрядов, а вторые входы элементов сравнения старших разрядов подключены к выходу источника опорного напряжения. 40

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого функционального аналогоцифрового преобразователя, на фиг.2 реализуемая логарифмическая функция, на Фиг. 3 — текущие напряжения на 45 конденсаторах.

Преобразователь содержит последовательно соединенные источники 1 напряжения, последовательно соединенные конденсаторы 2, диоды 3, блоки 4 формирования разности напряжений, ключ 5,.ключи б, элемент 7 сравнения старших разрядов, элементы 8 сравнения младаих разрядов, делитель 9 напряжения, источник 10 опорного напряжения, блок 11 управления, состоящий из распределителя 12 импульсов, регистра 13, дешифраторов 14-16, регистра 17 старших разрядов, регистра

18 младших разрядов.

В устройстве импульсный токовый бО сигнал IX преобразуется в п-разрядный код У по логарифмическому закону.

В преобразователе применяется кусочнолинейная аппроксимация функции, для чего по выходному параметру Y функция б5 разбивается на 2 одинаковых участков аппроксимаций, где m — натуральное целое число, равное числу разрядов выходного кода У, определяемых за второй такт работы преобразователя, Значения Y, Y<, Y9, Y. выходного параметра У, соответствующие концам участков аппроксимации логаричмической функции, определяются из условий анси

Y =. 2 8 К

Ч = гК!1а=Z Y„=

,

B исходном состоянии ключ 5 открыт, и конденсаторы 2 оказываются закороченными. С приходом первого тактового импульса длительностью Т, совпадающего по времени с токовым импульсом

Iy„ на конденсаторах 2 появляются напряжения ! . Т где !1 — текущее значение амплитуды токового импульса, С.! — емкость i-го конденсатора.

С помощью элементов 7 сравнения напряжения на конденсаторах 2 сравниваются с величиной опорного напряжения Е источника 10. Дешифратор

15 по выходным сигналам элементов 7 сравнения определяет первые в разрядов и-разрядного выходного кода У, т.е. определяет Y.. Двоичное число Yс выхода дешифратора 15 вторым тактовым импульсом переписывается в регистр 17 старших разрядов. Регистр

13 по выходным сигналам элементов

7 сравнения определяет номер участка аппроксимации функции, т.е. определяет тот блок 4 формирования разности напряжений, выход которого нужно подключить к первым входам элементов 8 сравнения. Вторым тактовым импульсом выходное число регистр

13 переписывается в дешифратор 14.

По третьему тактовому импульсу дешифратор 14 подключает выход найденного блока 4 формирования разности напряжений к первым входам элементов

8 сравнения, вторые входы которых подключены к соответствующим выходам делителя 9 напряжения. Напряжения aU между соседними выходами делителя

9 напряжения одинаковы и равны

Ео - Uwv. до

2 где Ugg начальное напряжение.

841109

Формула изобретения

Напряжение между вторым входом первого элемента 8 сравнения и корпусной шиной равно Ондц+ь0, текущее значение параметра .аУ внутри i-ro интервала можно представить в виде

С 1 " Мац 2 5 где К.2- коэффициент пропорциональности °

С другой стороны (фиг. 2), hY равен (v-v) : ф 2 к М

У.итывая, что

v;- v„— ф, Yth x получаем

"всю. х Y mox

2 К„ - К„ „-1 2 KK „, -1У.

Дешифратор 16 по выходным сигналам элементов 7 сравнения определяет остальные n-m разряды выходного кода

Y т.е. двоичное число дУ. 20

Выходной код Y преобразователя равен Y = Yg + a Y.

По четвертому тактовому импульсу ключ 5 "обнуляет" конденсаторы 2.

Источники 1 напряжения с диодами

3 служат для ограничения напряжений (выходящих за пределы рабочей зоны) не конденсаторах.

Функциональный аналого-цифровой преобразователь, содержащий источник опорного напряжения, подключенный

Ко входу делителя напряжения, выходы ,которых соединены с первыми входами элементов сравнения младших. разрядов,. вторые входы которых подключены к выходам ключей, а выходы через первый дешифратор подключены ко входам регистра младших разрядов, элементы 40 сравнения старших разрядов, выходы которых через второй дешифратор подключены ко входам регистра старших разрядов, о т л и ч а ю щ и и с.я тем, что, с целью формирования логарифмической функции, в него введены последовательно соединенные конденсаторы, включенные между входной шиной преобразователя и общей шиной, последовательно соединенные источники напряжения, диоды, включенные между точками соединения конденсаторов и соответствующими им точками соединения источников напряжения, кроме первого вывода первого источника напряжения, непосредственно соединенного с общей шиной, блоки формирования разности напряжений, распределитель, дополнительные регистр и дешифратор, дополнительный ключ, включенный между входной и общей шиной, причем блоки формирования разности напряжений включены параллельно конденсатора, за исключением последнего конденса-. тора, их выходы соединены со входами ключей, кроме входа первого ключа, и первыми входами элементов сравнеиия старших разрядов, вторые входы кото" рых подключены к выходу источника опорного напряжения, вход neysoro ключа соединен с первым входом первого блока формирования разности напряжений, управляющие входы ключей через дополнительный регистр соединены с первым выходом распределителя, управляющим входом регистра старших разрядов и выходами дополнительного дешифратора, вход которого подключен ко входу второго дешифратора, управляющий вход дополнительного ключа оединен со вторым выходом распре» делителя, третий выход которого соединен с управляющим входом регистра младших разрядов, а вторые входы элементов сравнения старших разрядов подключены к выходу источника опорного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 514443. кл. Н 03 К 13/18, 22.07.74.

2. Патент США М 3597761, кл. 340-347, 14.11 ° 69 (прототип).

841109

Составитель В. Махнанов

Техред И.ковалева КорректорН. Бабинец

Редактор С. Родикова

Филиал ППП "Патент",r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Закаэ 4868/83 Тираж. 988 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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