Аналого-цифровой преобразователь

 

ОПИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социапистичесиих.

Респубпии

<»>9459?8 (6I ) Дополнительное к авт. свил-ву (5l)N Кп.

Н 03 К 13/17 (22) Заявлено 16.01.81 (21) 3238262/18-21 с присоединением заявки J4 аощАарстакииый комитет

СССР ио делам иааоретеиий и открытий (23) Приоритет (53) УД3(681

325(088 8) Опубликовано 23.07.82. Бюллетень М 27

Дата опубликования описания 23. 07. 82

В. Д. Сысоев, В. И. Григорович, А. Г. Волков, и Л. В. Трубецков . (72) Авторы изобретения (7!). Заявитель (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Устройство относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть применено в цифровых измерительных приборах, устройствах автоматики и вычислительной техники.

Известен аналого-цифровой преобразо- s ватель, содержаший два аналоговых запоминактцих устройства, блок управляемых резисторов, два аналого-цифровых преобразователя, устройство управления, масштабное устройство и сумматор 11

Этот преобразователь позволяет произвести коррекцию погрешностей, зависимых от конечности входното сопротивления устройства, однако не позволяет производить коррекцию нестабильности параметров аналого-цифрового преобразователя и, таким образом, имеет небольшую точность.

Известен также аналого-цифровой пре20 образователь (АЦП), содержаший аналоговый запоминаюший блок, подключенный выходом к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с вы-

2 ходом цифро-аналогового преобразователя (HAII), блок управления блок коррекции, клк>чи, два элемента ИЛИ, блок установки кода нуля, подключенный выходом к входам блока управления, блок регулируюших резисторов, два элемента НЕ, пять элементов И, генератор тактовых импульсов, аналоговый мультиплек>сор, реверсивный счетчик, счетчик, триггер коррекции, соединенный выходом с входами первых элементов НЕ, И и реверсивного счетчика 2

Основным элементом, определяющим. характеристики аналого-цифрового преобразователя, есть блок сравнения. Точность преобразования в аналого-пифровом преобразователе обычно достигается путем увеличения разрядности цифро-аналогового преобразователя, т.е. увеличением числа высокочастотных резистора>в, требу ккцих специальной кстировки и ключей.

При этом увеличивается число элементов и, соответственно, разбпос их параметров, повышаются требования к раз3 9459 решающей способности блока сравнения, которая принципиально ограничена. Увеличение разрядности цифро-аналогового „ преобразователя выше определяемых пределов и приводит к нестабильности характеристики аналого-цифрового преобразователя и снижению точности преобразования. напряжения сигнала в цифровой код.

Цель изобретения — повышение точ- 1о ности преобразования напряжения в код.

При этом аналого-цифровым преобразователем; содержащим fl -разрядный цифроаналоговый преобразователь, обеспечивается точность, обыкновенно достигаемая применением 2 -разрядного цифрои аналогового преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий аналоговый запоминающий

-блок, первый вход которого соединен с первым выходом блока управления, группа управляющих выходов которого подключена к цифровым входам цифроаналогового преобраэоватеж. аналоговый BbKDEt25 которого соединен с первым входом блока сравнения, подключенного выходом к входу блока управления, дополнительно" введены ключ, аналоговый вычитатель, усилитель, второй аналоговый запоминающий блок, два оперативных запоминаю.щих блока и сумматор, при этом второй вход первого аналогового запоминающего блока соединен с входной шиной, а выход соединен с первым входом аналогового. вычитателя и первым входом ключа, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом второго аналогового запоминающего блока и вторым выходом блока управления, причем выход е ключа соединен с вторым входом блока сравнения, первый вход которого соединен с вторым входом аналогового вычитателя, выход которого соединен .с входом усилителя, выход которого подключен к первому входу второго аналогового запоминающего блока, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления, .группа информационных выходов которого соединена с группами информационных входов первого и второго оперативных запоминакщих блоков, входы, записи которых, соответственно, подключены к четвертому и пятому выходам блока управления, шестой выход которого соединен с третьим входом сумматора, первая и вторая группа входов которого соединены соответственно с группой выходов первого и второго оперативных

78 4 запоминающих блоков, а выход подклточен к выходной шине.

На чертеже показана структурная схема предлагаемого преобразователя.

Устройство содержит первый аналоговый запоминающий блок 1, ключ 2, блок

3 сравнения, цифроаналоговый преобразователь 4, блок .5 управления, первый оперативный запоминающий блок 6, сумматор 7, второй оперативный эапоминакщий блок 8, аналоговый вычитатель 9, усилитель 10 и второй аналоговый запоминающий блок.

Аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом.

Цикл аналого-цифрового преобразования состоит иэ двух этапов. и.начинается с приходом тактового импульса от блока

5 управления HB первый аналоговый запоминающий блок 1, при этом он устанавливается в режим запоминания мгновенного значения входного сигнала, который длится на протяжении первого такта, остальное время аналоговый запоминающий блок 1 находится в режиме хранения.

Выборка сигнала с аналогового запоминаюшего блока 1 через замкнутый ключ

2 подается на блок 3 сравнения, и с второго такта начинается процесс поразрядного уравновешивания. Через и тактов поразрядного уравновешивания (n определяется числом разрядов цифроаналогового преобразователя ) результат поразрядного уравновешивания с блока 5 управления переписывается по сигналу с блока 5 управления в первый оперативный запоминающий блок 6. Результат уравновешивания с аналогового выхода цифроаналогового преобразователя 4 подается на второй вход аналогового вычитателя 9, на первый вход которого постоянно подается сигнал с первого аналогового запоминающего блока 1. Результат разности напряжений усиливается усилителем 10 с коэффициентом усиления 2 и подается на второй аналоговый

Tl запоминающий блок 11, на этом заканчивается первый этап преобразования.

На первом такте второго этапа пре-. образования усиленная в 2 раза разрядность выходных напряжений первого аналогового запоминающего блока 1 и цифроаналогового преобразователя 4 по ситналу с блока 5 управления запоминается вторым аналоговым запоминающим блоком 11. На втором такте второго этапа преобразования по сигналу с блока

5 управления ключ 2 отключает первый аналоговый запоминакщий блок 1 от 6

9459

5 ка 3 сравнения .и подключает к нему второй аналоговый запоминакщий блок 11.

fl

Усиленная в 2 раза разрядность напряжений преобразуется по алгоритму поразряднот о уравновешивания в цифровой код.

Через р тактов неразрядного уравновешивания результат записывается по сигналу с блока 5 управления во второй оперативный запоминающий блок 8. На этом заканчивается второй этап преобразования. !О

Результаты поразрядного уравновешивания первого и второго этапов цикла преобразования, записанные в первом и втором оперативных запоминающих блоках

6 и 8, по сигналу с блока 5 управления 15 суммируются сумматором 7. Результат на выходе сумматора 7 является результатом аналого-цифрового преобразования.

На этом цикл преобразования заканчивается, и следующий цикл повторяется в щ такой же последовательности.

По сравнению с известным устройством предлагаемый аналого-цифровой преобразователь позволяет получить более .точное представление значения аналогово-25 го сигнала в цифровом коде без увеличения разрядности КАП и разрешающей способности блока управления.

Применение UAIl, обладакщего повы-. шенной точностью представления кода, 5@ целесообразно при формировании массивов данных для расчета на ЭВМ характеристики случайных процессов, так как он позволяет повысить точность вычисления, избежать ошибочных результатов и, таким образом, привести к экономии средств.

Использование предлагаемого изобретения целесообразно при построении высокочастотных аналого-цифровых преобразователей, позволяющих работать с ц сигналами в широкой полосе частот, например, при построении автоматического устройства ввода аналоговых сигналов в ЭВМ.

Формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий аналоговый запоминакщий блок, первый вход которого соединен с

78 6 йервым выходом блока управления, группа управляющих выходов которого подключена к цифровым входам цифроаналогового преобразователя, аналоговый выход которого соединен. с первым входом блока сравнения, подключенного выходом к входу блока управления, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него дополнительно введены ключ, аналоговый вычитатель, усилитель. два оперативных эапоминакщих блока, сумматор и второй аналоговый запоминакщий блок, при этом второй вход первого аналогового запоминакщего блока соединен с входной шиной, а выход соединен с первым входом аналогового вычитателя и первым входом ключа, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом второго аналогового эапоминак . щего блока и вторым выходом блока управления, причем выход ключа соединен с вторым входом блока сравнения, первый вход которого соединен с вторым входом аналогового вычитателя, выход которого соединен с входом усилителя, выход которого подклк.чен к первому входу второго аналогового запоминакщего блока, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления, группа информационных выходов которого соединена с группами информационных входов первого и .второго оперативных запоминакщих блоков, входы записи которых, соответственно, подключены к четвертому и пятому .выходам блока 7аравления, шестой выход которого соединен с третьим входом сумматора, первая и вторая группа входов которого соединены соответственно с группой выходов первого и второго оперативных запоминающих блоков, а выход подключен к выходной шине.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 356776, кл. Н 03 К 13/02, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 805490, кл. Н 03 К 13/17, 28.03.79 (прототип) .