Аналого-цифровой преобразователь

Аналого-цифровой преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах. Цель изобретения - расширение диапазона преобразуемых сигналов и обеспечение возможности измерения разности аналоговых сигналов. Аналого-цифровой преобразователь содержит п кодирующих каскадов, каждый из которых состоит из компаратора, сдвоенного двухпозиционного переключателя, блока взвешенного суммирования, а также две входные шины, источник опорного напряжения и шину нулевого потенциала. 1 ,з.п. ф-лы, 2 ил,

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 03 М 1/38

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ",",", К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3503001/63, 4001718/63 (22) 18.10.82 (46) 07.01.93. Бюл. N 1 (71) Институт кибернетики им. В,М. Глушкова (72) В.И. Чайковский, B,ß. Краковский и

В.Ф. Коваль (56) Патент США ¹ 3936820, кл. 340 — 347, 1976.

Балакай В;Г. И др. Интегральные схемы аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей. — M.: Энергия, 1978, с. 5255, (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬЬ

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть испол ьзова но в ин форма цион но-измерительных системах.

Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий аналоговое запоминающее устройство, источник опорного напряжения и ряд последовательно включенных кодирующих каскадов, каждый из которых состоит из компаратора и блока взвешенного суммирования, последний каскад состоит только из компаратора, причем вход измеряемой величины преобразователя соединен со входом аналогового запоминающего устройства, управляющий вход которого соединен со стробирующим входом преобразователя, выход аналогового запоминающего устройства соединен с первым входом компаратора и первым входом блока взвешенного суммирования первого кодирующего каскада, выход каждого блока взвешейного суммирования соединен с (57) Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах. Цель изобретения — расширение диапазона преобразуемых сигналов и обеспечение возможности измерения разности аналоговых сигналов. Аналого-цифровой преобразователь содержит и кодирующих каскадов, каждый из которых состоит из компаратора, сдвоенного двухпозиционного переключателя, блока взвешенного суммирования, а также две входные шины, источник опорного напряжения и шину нулевого потенциала, 1 з.п, ф-лы, 2 ил, первым входом компаратора и первым входом блока взвешенного суммирования последующего каскада, причем блок взвешенного суммирования содержит два усилителя и два источника опорного напряжения.

Недостатком известного устройства является его сложность, Наиболее близким к изобретению является аналого-цифровой преобразователь, содержащий источник опорного напряжения и ряд последовательно включенных кодирующих каскадов, каждый из которых состоит из компаратора, первый вход которого соединен с выходом предыдущего каскада, причем первый. вход компаратора первого каскада соединен с шиной преобразуемого сигнала, а прямой выход — с управляющим входом первого переключателя, первый вход которого соединен с шиной нулевогО потенциала, а выход — с первым входом блока взвешенного суммирования, 1786661 второй вход которого соединен с выходом предыдущего каскада, последний каскад состоит только иэ компаратора, вторые входы первых переключателей всех каскадов объединены, Недостатком известного устройства является невозможность преобразования биполярных сигналов.

Цель изобретения — расширение диа пазона преобразуемых сигналов, а также обеспечение дополнительной возможности измерения разности аналоговых сигналов.

Указанная цель достигается тем, что аналого-цифровой преобразователь содержит источник опорного напряжения и последовательно соединенные и кодирующих каскадов,(и-1) из которых содержат компаратор, переключатель и блок взвешенного суммирования, а и-й кодирующий каскадсодержит и-й компаратор, первый вход каждого i-го компаратора, кроме первого, соединен с выходом (i-1)-го блока взвешенного суммирования, первый вход первого компаратора соединен с входной шиной преобразователя, вторые входы всех компараторов объединены, а выход каждого I-ro компаратора подключен к управляющему входу i-го переключателя, первый вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, а выход — с первым входом i-го блока взвешенного суммирования, второй вход которого соединен с первым входом i-го компаратора, вторые входы переключателей всех кодирующих каскадов объединены и подключены к выходу источника опорного напряжения, а также вторую входную шину преобразователя, которая соединена с объединенными вторыми входами всех компараторов, а каждый из переключателей выполнен сдвоенным и содержит дополнительно второй переключатель, первый и второй входы которого соединены соответственно со вторым и первым входами первого переключателя, а выход второго переключателя соединен с третьим входом соответствующего блока взвешенного суммирования, На фиг, 1 представлена функциональная схема аналого-цифрового преобразователя; на фиг. 2 — пример выполнения блока взвешен ного суммирования.

Преобразователь содержит и кодирующих каскадов, каждый из которых состоит из компаратора 1> — 1„, сдвоенного двухпозиционного переключателя 21 — 2n-1, блока

31 — Зп-> взвешенного суммирования и выходов 41 4, компараторов 11 — 1, а также в преобразователь входят две входные шины

5 и 6, источник 7 опорного напряжения и шина 8 нулевого потенциала.

Блок 3i взвешенного суммирования состоит из операционного усилителя 9 с резистором 10 обратной связи и входными резисторами 11ь 12|и 13, 5 Преобразователь работает следующим образом, На входные шины 5 и 6 преобразователя с помощью внешних устройств (например, аналоговых запоминающих устройств)

10 или непосредственно подаются потенциалы

Х и У аналоговых сигналов. Через некоторое небольшое время (время преобразования) на выходах 41 — 4П должен появиться цифровой код разности потенциалов Х вЂ” У.

15 Значение Е потенциала источника 7 опорного напряжения, равное половине диапазона измерения этой разности, подается на средние неподвижные контакты всех сдвоенных двухпозиционных переключате20 лей 2 (i е 1, п-1). Компаратор 1> первого кодирующего каскада определяет знак (Х-У), выдает его на выход 4> и в зависимости от этого знака так управляет сдвоенным двухпозиционным переключателем 2>, чтобы на

25 выходе блока 31 взвешенного суммирования было получено значение Х1, удовлетворяющее условиям

sign (Х-Y)>0 Ф Х1=Х вЂ” Е/2;

sign (Х-Y)< 0 N Х1=Х+ Е/2, (1)

30 На выхооде каждого следующего i-го каскада (I е 2, и-1) аналогично получаются значения;

sign (Хь1 — Y)> 0 =Ф X;= X 1 — Е/2 ;

sign (X -1 — Y)< 0 => Х = Х -1+ Е/2 (2)

35 В последнем кодирующем каскаде компаратор 1п определяет знак величины (Xn-1—

-Y) и подает его значение на выход 4п.

Для выполнения вычислений по формулам (1) и (2) служат блоки 31 — 3П-1 взвешен40 ного суммирования, в которых значения сопротивлений резисторов 11 и 12 удовлетворяют условиям:

R

R<1= Ка= 2 . R, i е 1, п-1, (3)

45 где R — величина резистора обратной связи, Выходной код преобразователя представляет собой знакоразрядный код разности (Х вЂ” Y) на выходах компараторов 1 — 1П, т,е. (sign (Х-Y), sign (X> — Y), ... sign (X,1-Y)).

Для перехода от этого знакоразрядного кода к обычному двоичному коду достаточно приписать числу знак старшего разряда, остальные разряды проинвертиро55 вать и сдвинуть их на один разряд влево, в освободившийся младший разряд записать единицу, в результате получается сразу дополнительный код, причем дополнительных аппаратурных затрат для такого преобразования не требуется.

1786661

"л-У

Наличие двух входных шин преобразователя вместо одной в известном устройстве позволяет расширить область применения его за счет расширения диапазона преобразуемых сигналов, так как на вторую входную шину преобразователя может быть подан любой заранее известный потенциал, равный, например, ожидаемому среднему значению измеряемого сигнала, которое может быть и не равно нулю. Кроме того, это также обеспечивает возможность измерения разности аналоговых сигналов, Формула изобретения

1. Аналого-цифровой и реобразователь, содержащий источник опорного напряжения и последовательно соединенные и кодирующих каскадов, (n — 1) из которых содержат компаратор, переключатель и блок взвешенного суммирования, а и-й кодирующий каскад содержит и-й компаратор, первый вход каждого i-го компаратора, кроме первого, соединен с выходом (i-1)-го блока взвешенного суммирования, первый вход первого компаратора соединен с входной шиной преобразователя, вторые входы

Вс8х KoMll3p3TopoB объединены, а выход каждого i-ro компаратора подключен к управляющему входу i-го переключателя, первый вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, а выход — с первым входом i-ro блока взвешенного суммирования, второй вход которого соединен с первым входом 1-го компаратора, вторые входы переключателей всех кодирующих каскадов объединены и подключены к выходу источника опорного напряжения, о т л и ч а ю5 шийся тем, что, с целью расширения диапазона преобразуемых сигналов, а также обеспечения возможности измерения разности аналоговых сигналов, в него введена вторая входная шина, которая соеди10 нена с объединенными вторыми входами всех компараторов, а каждый из переключателей выполнен сдвоенным и содержит дополнительно второй переключатель, первый и второй входы которого соединены

15 соответственно с вторым и первым входами первого переключателя, а выход второго переключателя соединен с третьим входом соответствующего блока взвешенного суммирования, 20

2, Преобразователь по и, 1, о т л и ч а юшийся тем, что блок взвешенного суммирования содержит операционный усилитель, выход которого является выходом блока и

25 соединен через резистор обратной связи со своим инвертирующим входом, первый и второй входы блока взвешенного суммирования объединены соответственно через первый и второй резисторы с неинвертиру30 ющим входом усилителя, третий вход блока взвешенного суммирования соединен через третий резистор с инвертирующим входом усилителя, 1786661

М5

Составитель И.Семина

Техред М,Моргентал Корректор Л.Филь

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 257 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5