Аналого-цифровой преобразователь

Аналого-цифровой преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОК)З СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПИГИ Н

09) 01) 3ЦР Н 03 К 13/11

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21). 3417829/18-21 (22) 05.04 ° 82 (46) 07.08.83. Бюл. 9 ..29 (72) С.Н. Хлевной (53) 681.325(088.8) . (56) 1. Бахтиаров Г.Д. и др. Анало го-цифровые преобразователи. М., "Советское радио", 1980, с. 28.

2. Гитис Э.М. Преобразование информации для электронных цифровых вычислительных устройств. М., "Энергия", 1969, с. 122 (прототип), (54)(57) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЭОBATEJIS, содержащий первый компаратор, первый вход которого соединен с выходом первого цифроаналогового преобразователя, а выход — с первым входом первого триггера управления, второй вход которого через первый элемент задержки соединен с выходом одновибратора, а выход - с первым входом первого клю-. ча, выход которого соединен с входами первого счетчика, счетчиков по модулю и с первым входом..счетчика по наибольшему модуЛю, а второй вход - с шиной тактовых импульсов и первым входом второго ключа1 второй вход которого соединен с первым выходом второго триггера управления, третий вход через второй элемент задержки — с первым выходом второго триггера управления, второй выход которого соединен с входом одновибратора, а первый вход с шиной импульса запуска, выходы первого счетчика соединены с соответствующими входами цифроаналогового.преобразователя, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены второй счетчик, шифратор, второй цифроаналоговый преобразо.ватель, второй компаратор, вычитающее устройство, выход которого соединен с вторым входом первого компаратора, первый вход — с первым выходом второго цифроаналогового преобразователя, а второй вход— с входной шиной и первым входом второго компаратора, выход которого соединен с вторым входом второго триггера управления, а второй входс вторым выходом второго цифроаналогового йреобразователя, входы которого соединены соответственно с входами шифратора и выходами второго счетчика, вход которого соецинен с выходом второго ключа, при этом . выходы шифратора соединены с вторы ми входами счетчика по наибольшему модулю, .третий вход. которого соединен с выходом первого элемента задержки.

1034170

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначается для преобразования напряжения в цифра«

- вой код системы остаточных классов .(СОК) и используется для сопряжения различных датчиков с вычислительными устройствами функционирующими в СОК.

Известен преобразователь напряжения в двоичный код, содержащий двоичный накапливающий, счетчик, вы- 10 ходы которого подключены к входам . цифроаналогового преобразователя (ЦАП), выход которого соединен с первым входом компаратора,. второй вход которого соединен с входной шиной, а выход компаратора подключен к первому входу блока управления, .выход которого подключен к счетному входу двоичного, накапливающего счетчика.g1).

Недостатком данного преобразователя является низкое быстродействие.

Известен также аналогоцифровой преобразователь, содержащий двоичный накапливающий счетчик, выходы ко- торого подключены к входам цифроаналогового преобразователя, вйход которого соединен с первым входом компаратора, выход которого подклю чен к первому входу блока управления, первый выход которого подклю.- 30 чен к .счетнцм входам всех счетчиков по выбранным модулям системы остаточ - . ных классов и счетному входу двоичного накапливающего счетчика, а так- же второй вход компаратора соединен. с входной шиной g 2j.

Недостатком указанного преобразонателя является низкое быстродейсгвие.

Цель изобретения — повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий первый компаратор, первый вход:которого соединен с выходом первого цифроанало- 45 ,гового .преобразователя, а выход — с ,первым входом первого триггера управления, .второй вход которого че.рез первый. элемент задержки соединен с выходом одновибратора, а вы- 5() ход - с первым входом первого ключа, выход которого соединен -e входами первого счетчика, счетчиков no модулю и с первым входом счетчика по наибольшему модулю, а второй . 55 . вход - с шиной тактовых импульсов и первым входом, второго ключа,. второй вход которого соединен с первым выходом второго триггера управ« ления, третий вход через второй элемент задержки. - с первым выходом второго триггера управления, . второй выход которого соединен свходом одновибратора, а первый ! вход .- с шиной импульса запуска, выходы первого начетчика соединены 65 с соответствующими входами цифроаналогового. преобразователя, введены второй счетчик, шифратор., второй цифроаналоговый преобразователь, второй компаратор, вычитающее устройство, выход которого соединен с вторым входом первого компаратора, первый вход — с первым выходом вто-. рого, цифроаналогового преобразователя, а второй вход — .с входной шиной и первым входом второго компаратора, выход которого соединен с вторым входом второго триггера управления, а второй вход — с вторым .выходом второго цифроаналогового преобразователя, входы которого соединены соответственно с входами шифратора и выходами второго счетчика, вход которого .соединен с. выходом второго ключа, при этом выходы шифратора соединены с вторыми входами счетчика по наибольшему модулю,-третий вход которого соеди нен с выходом первого элемента задержки.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого "преобразователя.

Аналого-цифровой преобразователь садержит первый- 1 .и-второй 2 счет- чики счетчики З.по модулям Р1 Р счетчик 4 по наибольшему модулю выбранный СОК, первый 5 и второй б цифроаналоговые преобразователи, шифратор 7, первый 8 и второй 9 компараторы, вычитающее устройство

10, первый 11 и второй 12 триггеры: управления, первый 13 и .второй

14 ключи, первый 15 и второй 16 элем рты задержки, одновибратор 17, входную шину 18, шину 19 тактовых импульсов, шину .20 импульса запуска, группы шин .21 съема цнфравога кода СОК.

Преобразователь работает следующим образом.

Преобразуемому напряжению Ц . в процессе преобразования в соответствии ставится цифровой эквивалент

А, при этом их=да -В, (1) где 6:- величина шага квантования, 9 - погрешность преобразования.

В системе остаточных классов цифровой эквивалент A представляется разрядными, цифрами Q<, ( которые определяются из выражения " t. j>< „, (2) где Р— величины выбранных оснований СОК, причем все основания взаимна простые числа, .как ." Ж - " "

В то же время число A может быть представлено в полиадической систе1034170

4, ме (IICC ) при условии, что P < Р<<.

" P> как -л

А" 01+0 Р +О Р1Р +. ° ° +O П Р" - (4 ) к t=1 где at разрядные цифры полиадической системы счисления.

Подставляя выражение (4) s (3), йолучим =(А)оаР =а

1 . 1, 1 (5)

« = (А) юона Р =(а„«С>Р„) od Рч

\ °

d> 1(А) во6 Рв 1"-(01 О Р1+ °" м-х

Ои,й )оа Ри»„

«=

К„=(A) o8 P„= (О, 1а Р1- +

1би Р4) 1О Ри

1=

Таким образом, из выражения (5) видно, что величина a,„Ú Р; необ.ходима только.для получения остат-:. ка по самому наибольшему основанию

Р» хотя вес ее «в .доли числа A зна чйтелен. Поэтому. число A можно представить в виде

A=a n +А (6)

1%1 и соответственно разрядные цифры в СОК определяются как

,= (А1 )п1об Р„

=(А+) F89

% ° ° (И)монар „-(A +a„h 9 ) оаэи

1ъ. 1 . И

Причем величина А может быть представлена в:любой позиционной системе счисления. На основании вышеизложенного алгоритм преобразования напряжения в цифровой код

СОК, который реализуется в пред-. лагаемом аналого-цифровом преобра".: зователе, представляется в сдедующей последовательности .

На nepsoM этапе определяется разрядная цифра ПСС а, т. е.„ Ox приближается до величйныО(б«,й Р„.)ь 9

" 1«1 " / причем () всегда меньше М .

Процесс определения а осущест-;

Ъ вляется следующим образом.

В исходном состоянии триггеры

11 и 12 управления и счетчики 1-4 находятся в нулевых состояниях.

ЦАП б выполнен таким образом, что напряжение, формируемое на втором выходе, соответствует содержимому счетчика .2, т.е. если содержимое ,счетчика 2 соответствует комбина,. ции 0...00 и напряжение на втором выходе ЦАП б равно О. В то же . время напряжение на первом выходе

ЦАП б равно 1@0„ Р . Если содержимое счетчика 2 становится равным

О.. ° 01, то напряжение на первом вы-ходе ЦАп 6 становится равным 2 a „ Pp а на второй выходе - 1л.1« ° Р .. Такйм

««» « (7) ° образом, напряжение на первом вы-. ходе ЦАП б всегда превышает напряжение на втором выходе на величину 1 Bb„.Р„ . В момент времени, со ответствующий началу преобраэова 5 ния, по шине 20 поступает запускающий. импульс, который устанавливает триггер 11 управления в единичное состояние. Через время, равное .времени задержки элементом 15 за10 держки, открывается ключ 13 и тактовые импульсы, поступающие

" по шине 19, начинают поступать на счетный вход счетчика 2. Счетчик 2 увеличивает свое содержимое с при 5 .ходом кандого тактового импульса до тех пор, пока напряжение íà первом .выходе ЦАП б не станет больше . чем Ug В этот момент на выходе компаратора 8 появляется сигнал логической "1", который уста,навливает триггер 11 в нулевое состояние.

Таким образом,. после .остановки счета счетчиков 2 его содержимое равно величине. ал. Если преобразуемое на пряжение() сто Р„., то до прихода за-. пускающего и4йульса на выходе компаратора 8 присутствует сигнал под действием которого после воздействия запускающего импульса триг,гер 11 опять возвращается в нуле30 вое состояние, а так как время задержки элемента 15 задержки выбира-ется немного больше, чем длительность запускающего импульса, то на . вход счетчика 2 не поступает ни

35 .одного тактового импульса и содержимое счетчика 2 остается равным исходному, что соответствует, вели чине at1 = О.

Таким образом, до момента сброса." триггера 12 в нулевое состояние выполняется первый этап, в течение которого Ux приближается до величины UÄ(пмд"„Р )а «9, на выходе вычитающего .устройства 10 образуется разность

45, uq=u„a«,ìðñýòîì 0 =л", «

На втором этапе, который начинается в момент возвращения триггера 11 в нулевое состояние, запускается одновибратор 17, импульс. которого задерживается элементом 16 задержки на время задержки, необходимое для преобразования шифратором 7 содержимого счетчика 2 по алгоритму +(с мУ „Р;) «одРи

Импульс, постуйивший с выхода элемента 16 задержки на вход предварительной записи счетчика 4, переписывает информацию с выходов шифратора 7 в счетчик 4. Далее им,;

60 пульс с выхода элемента 16 задержки устанавливает триггер 12 управления в единичное состояние, который разрешает прохождение тактовых им- пульсов через ключ 14 на входы всех

65:счетчиков 3 и 4 по модулям, а также

1034170

ВНИИПИ Заказ 5642/58 Тираж 93б Подписное филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä,ул. Проектная,4 двоичного накапливающего счетчика 1, который увеличивая свое содержимое на единицу с приходом каждого тактового импульса, увеливиает напряжение на выходе ЦАП 5 на величину.6..

Таким образом, на третьем этапе осуществляется процесс приближения напряжения на выходе вычитающего устройства 10, Up=A Ä, в течение которого величина. A преобразуется в число-импульсный код и далее суммируется счетчиками 3 по модулям; тем самым выполняется операция g. (A ) во4Р1, 1+и и счетчиком 4 по наибольшему модулю и осуществляется выполнение one(А +А )wO89, В момент времени, когда A 3 больше О на выходе компаратора 9, появляется сигнал "1", который устанавливает триггер 12 в нулевое состояние. На этом процесс преобразования напряжения в код СОК заканчивается, а разрыдные цифры кода СОК снимаются по группам шин 21.

Максимальное время преобразования предлагаемого преобразователя складывается из максимального времени, требуемого на выполнение каж5 дого этапа. На первом этапе максима льное время преобразования составляет Р-1 тактовых импульсов, т.е. (Р-1)Т. Длительность второго этапа определяется длительностью импульса одновибратора 17 и в общем

1О случае составляет один тактовый импульс. На выполнение заключительного преобразования требуется Р„.-1 тактов. а1

Таким образом, максимальное время преобразования предлагаемого преобразователя составляет (Ъ„Р;+Р» )т, в то время как максимальйое время преобразования известного преобразователя равняется (,,Р„ И .

По сравнению с известным предлагаемый преобразователь позволяет обеспечить более высокое быстродействие, что дает позвожность повысить эффективность всей вычислительной системы, функционирующей в СОК, в целом.