Аналого-цифровой преобразователь с обратной связью

Аналого-цифровой преобразователь с обратной связью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ 29ИЗ5

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союэ Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено ЗО.Ч11.1968 (№ 1262976/18-24) ЧПК, Н 03k 13/02 с присоединением заявки ¹â€”

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Приоритет—

Опубликовано 06.1.1971. Бюллетень ¹ 3

Дата опубликования описания 9.III.1971

УДЕ, 681.355(088.8) Авторы изобретения

В. И. Калашников, E. А. Шумлянский, P. Т. Герасименко, Л. А. Бровченко и В. И. Гаврилко

Харьковский политехнический институт имени В. И. Ленина

Заявитель

АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ

Изобретение относится к области вычислительной и измерительной техники, а имен,о к аналого-цифровым преобразователям с обратной связью.

Известны аналого-цифровые преооразователи с обратной связью, содержащие цифро-аналоговый преобразователь, схему выделения аналоговой ошибки, усилитель ошибки, пороговые элементы и схемы «И».

Известные преобразователи не обладают необходимым бьгстродействием и простотой.

Особенность предлагаемого преобразователя состоит в том, что он дополнительно содержит реверсивный счетчик и инверторы, причем выходы пороговых элементов соединены со схемами «И» данного разряда непосредственно, а со схемами «И» следующего разряда через инвертор, выходы схем «И» подключены к соответствующим счетным входам триггеров реверсивного счетчика, выходы которых соединены со входами цифро-аналогового преобразователя.

На чертеже представлена блочно-структурная схема предлагаемого преобразователя.

Аналого-цифровой преобразователь с ооратной, связью содержит цифро-аналоговый преобразователь (декодирующий) 1, реверсивный счетчик 2 с последовательным, групповьвм или непосредственным переносом, имеющий дополнительные подводы на счетные входы триггеров каждого разряда, логические схемы 3 «И» на два .входа (количество схем равно количеству разрядов реверсивного счетчика), инверторы 4, пороговые элементы 5, пороговое устройство б для фиксации отрицательного знака аналоговой ошибки, пороговое устройство 7 для фиксации положительного знака аналоговой ошибки, диффе1О ренциальный широкополосный усилитель 8 постоянного тока, широкополосные усилители

9 постоянного тока с коэффициентом усиления, равным двум, количество последовательно включенных усилителей равно числу разрядов счетчика 2, вход 10 для преобразуемой аналоговой величины, подвод 11 эталонного источника питания для декодирующего преобразователя, вход 12 стробпрующих импульсов, позволяющих производить одновременное переключение необходимых триггеров в счетчике, что возможно для правильной работы цифро-аналогового преобразователя 1 и сокращения времени на переходные, процессы в усилителях 8 и 9, вход 18 на шину сброса, 2 при использовании которого возможна работа преобразователя не в следящем режиме.

Для примера на чертеже в штрих-пунктирной рамке изображен реверсивный счетчик с последовательным переносом, включаюзО щий триггеры 14 со счетным входом и уста291335 новочными входами для сброса в исходное состояние, логические схемы 15 «И» на два входа, осуществляющие установление сигналов сквозного переноса и переключения «сложение — вычитание», логические схемы 1б

«ИЛИ» на два входа, предназначенные для ввода счетных импульсов на любой разряд реверсивного счетчика, схемы 17, выполняющие Операцию типа «ко нъюкция».

Пороговый элемент 5, настроенный на порог срабатывания, равный /4 от максимальной величины аналоговой ошибки, получается на выходе усилителя 8. Количество пороговых элементов 5 соответствует количеству разрядов реверсивного счетчика, и они имеют одинаковые пороги срабатывания как для отрицательного, так и для положительного значения аналоговой ошибки.

Дифференциальный широкополосный усилитель 8 постоянного тока предназначен для формирования разности между входным аналогом и аналоговой величиной, поступающей из цифро-аналогового преобразователя 1, коэффициент передачи усилителя подобран так, чтобы осуществлять согласование аналоговой разности ошибки с диапазоном устанавливаемых уровней срабатывания пороговых элементов 5, при этом максимум на выходе усилителя 8 при нулевом входном аналоге соответствует максимуму аналоговой величины на

Bûê0äå цифро-аHàëогового преобразователя 1.

Выход декодиру1ощего преобразователя 1 и преобразуемая аналоговая величина подключаются ко входам дифференциального усилителя 8, на выходе которого формируется ошибка преобразования в аналоговом представлении. К выходу этого усилителя подключаются последовательно друг за другом и усилителей 9 с коэффициентом, равным

2 (Q — число информационных разрядов преобразователя) . На выходы каждого усилителя 8 и 9 подключаются пороговые элементы 5, а к последнему усилителю 9 — пороговые устройства б и 7.

Каждый выход порогового элемента 5 подключается к схеме «И» 8 и инвертору 4.

Вторые выходы схем 8 соединяются с выходами инверторов, связанных с соседними пороговыми элементами 5. Крайний слева инвертор не имеет входного сигнала, что услов;но изображено подключением его входа на о бщий провод, Принципиально этот инвертор может быть опущен, но в этом случае оба входа крайней схемы 8 должны быть соединены вместе. Описанная схема соединения схем

8, 4 и 5 позволяет представить код ошибки на выходах схем 8 в виде «0000010000» в отличие от известного преобразователя, где код представляется в виде «0000001111» или

«11I110000».

Благодаря преобразованию кода ошибки в позиционный код, выходы схем 8 без нару-шения принципа суммирования и вычитания поступают через схемы 15, 1б и 17 на соответ10

65 ствующие счетные выходы реверсивного счетчика 2.

Выходы триггеров реверсивного счетчика

2 связаны обычным известным образом со входами цифро-аналогового преобразователя

1, к которому п одключается эталонный источник питания по подводу 11.

Выход последнего усилителя 9 подключен на входы двух пороговых устройств б и 7, из которых одно устройство своим вьгходом подключается к шине, переводящей реверсивный счетчик в режим работы на вычитание, а другое — к шине, разрешающей сложение, Реверсивный счетчик должен иметь еще, по крайней мере, два управляющих конца.

Стробирующий вход 12 обеспечивает одновременное переключение триггеров счетчика, чем обеспечивается уменьшение уровня всплесков и помех на выходе цифро-аналогового преобразователя. Шина сброса 18 позволяет сбрасывать счетчик в исходное состояние. Использование сброса удобно для организации циклического преобразования с переменным циклом.

Предлагаемый преобразователь работает следующим образом.

Входная аналоговая величина .подается на вход 10. Если счетчик 2 находится в исходном нулевом состоянии, то на выходе цифроаналогового преобразователя 1 аналоговая величина ра вна «0» и, следовательно, на выходе усилителя 8 появится ошибка, зеличина которой может оказаться больше .или меньше порогового уровня срабатывания пороговых элементов 5. Если первый пороговый элемент 5 не сработал, то для второго входная разностная ошибка окажется уже усиленной в два раза и т. д. Таки м образом, на каком-то усилителе аналоговая ошибка превысит пороговый уровень срабатывания, и на выходе этого и всех последующих пороговых элементов появится «единица». Схемы 8 и 4, подключенные на выходы пороговых элементов, выделяют из последовательности нулей и единиц тот разряд, в котором пороговый элемент

5 является первьп1 сработавшим. На остальных выходах схем 8 оказываются «нули».

В зависимости от знака разности на выходе последнего усилителя срабагывает 110роговое устройство б или 7, переводя структуру реверсивного счетчика в положение

«сложение» или «вычитание». Одновремепныи приход разрешения на выполнение той или иной операции и «единицы» с какой-либо схемы 8 подготавливает всю «логику» реверсивного счетчика и сквозного переноса к выработке сигналов на счетных входах триггеров, начиная с того разряда, в котором возникла «единица» двоичного кода ошибки.

Подвод 12 стробирующего импульса изменяет теперь нужным образом состояние реверсивного счетчика, а цифро-аналоговый преооразователь 1 превращает этот код в аналоговый эквивалент. С этого момента цикл отработки повторяется, по с другим уже зна291335

| ЕЙ! — ° !

-Т ф

Составитель 3. Г. Дунаева

Редактор L. И. Кривенко Текред Л. В. Куклина Коррсктор H. Л„Бронская

Заказ 46/297 Тираж 480 Подписное

Ц1!ИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СCC.Ð

Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» чением аналоговой разности на входе. Отработка длится до тех пор, пока не окажется ни одного сработавшего порогового элемента 5.

Количество шагов (циклов) для преобразования аналоговой величины в код для самого неблагоприятного случая равно —.

Выбором того или иного типа реверсивного счетчика схема легко поддается модернизации и позволяет с предлагаемым преобразователем кода ошибки добиваться большего быстродействия цифровой части всего преобразователя.

Предмет изобретения

Аналого-цифровой преобразователь с обратной связью, содержащий цифро-аналоговый преобразователь, схему выделения аналоговой ошибки, усилитель ошибки, пороговые элементы и схемы «И», отличаюи<ийся

5 тем, что, с целью упрощения преобразователя, он дополнительно содержит реверсивный счетчик и инверторы, причем выходы пороговых элементов соединены со схемами «И» данного разряда непосредственно, а со схе10 мами «И» следующего разряда через инвертор, выходы схем «И» подключены к соответствующим счетным входам триггеров реверсивного счетчика, выходы которых соединены со входами цифро-аналогового преобразователя.