Аналого-цифровой преобразователь

Аналого-цифровой преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛх СТВУ (ii) 540367

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.09.7i5 (21) 2172044/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 25.12.76. Бюллетень № 47

Дата опубликования описания 08.02.77 (51) М, Кл. Н ОЗК 13/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.32 5(088.8) (72) Авторы изобретения

А. И. Колобанов и Н, Г. Свица (71) Заявитель (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) предназначен для использования в области вычислительной техники, а также в автоматических системах управления, в измерительной технике и технике связи для преобразования сигналов вида «аналог-код».

Известны ЛЦП с двоично-взвешенными приближениями. Характерной особенностью этих преобразователей является компромисс между точностью преобразования (отсчета) аналогового сигнала и быстродействием. 3а счет увеличения быстродействия эти АЦП проигрывают в точности преобразования (1).

Наиболее близким по технической сущности является АЦП, содержащий АЦП, выходы которых подключены к первым входам компараторов, вторые входы которых соединены со входной клеммой аналого-цифрового преобразователя, счетчики точного и грубого отсчета.

Недостатком этого АЦП является сложность реализации устройства из-за большого количества оборудования. Например, для семиразрядиого АЦП при сигналах только одной полярности требуется шесть линий задержки, семь компараторов, семь блоков

АЦП и около тридцати триггеров для регистров. При двухполярных сигналах количество оборудования удваивается. Кроме того, недостатком данного АЦП является низкая точность преобразования за счет большого коли-. чества блоков цифро-аналоговых преобразователей, в основном определяющих погрешность ЛЦП в целом.

5 Целью изобретения является сокращение оборудования АЦП и повышение точности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в

ЛЦП введены блок грубой установки счетчика

10 точного отсчета и блок управления счетчиком грубого отсчета, входы которого соединены с выходами соответствующих компараторов, а первый выход блока управления счетчиком грубого отсчета соединен со входами блока

15 грубой установки счетчика точного отсчета и счетчика грубого отсчета. Второй выход блока грубого отсчета соединен с первым входом счетчика точного отсчета, второй вход которого соединен с выходом блока грубой уста20 иовки счетчика точного отсчета выходы счетчика точного отсчета подключены ко входам

ЛЦП и к выходным клеммам ЛЦП, а выходы счетчика грубого отсчета соединены со входами блока грубой установки счетчика точного

25 отсчета.

На фиг. 1 представлена функциональная схема АЦП; на фиг. 2 — диаграмма работы семиразрядиого ЛЦП.

ЛЦП состоит из компараторов 1, 2 и АЦП

З0 3, 4 для положительного и отрицательного

540367

2о 127 аналоговых сигналов соответственно, блока управления счетчиком грубого отсчета 5, блока грубой установки счетчика точного отсчета

6, счетчика грубого отсчета 7, счетчика точного отсчета 8, работающего на вычитание.

На первые входы компараторов 1, 2 поступает аналоговый эквивалент цифровой величины от АЦП 3, 4, а на вторые входы — входной аналоговый сигнал. Если аналоговый сигнал больше эквивалентного, то в зависимости от полярности входного сигнала срабатывает один из компараторов, сигнал рассогласования которого поступает на блок управления счстчиком грубого отсчета 5, Сигналы блока

5 с частотой тактирующего импульса (ТИ) управляют z-разрядным счетчиком грубого отсчета 7 и посредством блока грубой установки 6, n — разрядным счетчиком точного отсчета 8. При этом показания счетчика 8 будут приближаться к аналоговой величине посредством грубого (шагового) приближения через

У градаций цифрового эквивалента (в данном случае N =16). Когда аналоговый сигнал станет меньше цифрового эквивалента, поступающего от блока АЦП, то с выхода блока управления счетчиком грубого отсчета 5 поступит сигнал, который закроет счетчик 7, блок грубой установки 6 и запустит счетчик

8. Счетчик, работающий на вычитание с тактовой частотой (ТИ), обработает такое количество тактов, которое необходимо для того, чтобы на выходе установился точный цифровой эквивалент аналоговой величины в параллельном коде.

Рассмотрим в качестве примера работу семиразрядного АЦП. Число возможных градаций N для представления аналогового сигнала при n=7 равно:

t=n — 1

У 2;2е+2ь 2а 2з+ =о

Число тактов m, необходимое для отображения аналогового сигнала в цифровом эквиваленте, определяется старшим разрядом преобразователя и равно т= 1/2у

Для каждого конкретного и-разрядного АЦП

m = const и равно т (k+p, где k — число тактов грубого отсчета аналогового сигнала;

p — число тактов точного отсчета аналогового сигнала.

Для наглядности на фиг. 2 представлена диаграмма работы семиразрядного преобразователя для выборки аналогового эквивалента числа 65, где а — амплитуда тактовых импульсов; б — выходное напряжение компаратора: в — диаграмма представления числа 65.

Счетчик 8 перед началом цикла устанавливается в начальное состояние (NH), соответствующее NB=16. При первых трех тактах грубого приближения Кь К, Кз счетчик 8 посредством блока грубой установки 6 устанавливается в состояние, соответствующее

N<=31; Л =45; Л"з=58, но т. к. в этих случаях N(65, сигналы от компараторов не поступают. При четвертом такте К N)65 счетчик 8 устанавливается в положение, соответствующее N< — — 70, и в зависимости от полярности аналогового сигнала от одного из компараторов поступит сигнал, который закроет блок 6, счетчик 7, и запустит счетчик 8. После шести тактов точного отсчета счетчик 8 (работающего на вычитание) состояния выходов триггеров этого счетчика покажут цифровой эквивалент аналоговой величины в параллельном коде (минус единица счета).

Таким образом, для эквивалентного представления условного числа 65 необходимо четыре такта К грубого приближения и шесть тактов Р точного приближения.

В общем случае цифровой эквивалент аналогового сигнала отслеживается за 16 тактов, т. е. сохраняется быстродействие того же порядка, что и в прототипе.

АЦП отличается от известных простотой выполнения при высокой точности и быстродействии.

Формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий аналого-цифровые преобразователи, выходы которых подключены к первым входам компараторов, вторые входы которых соединены с входной клеммой аналого-цифрового преобразователя, счетчики точного и грубого отсчетов, отлич ающий ся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены блок грубой установки счетчика точного отсчета и блок управления счетчиком грубого отсчета входы которого соединены с выходами соответствующих компараторов, а первый выход блока управления счетчиком грубого отсчета соединен со входами блока грубой установки счетчика точного отсчета и счетчика грубого отсчета, второй выход блока управления счетчиком грубого отсчета соединен с первым входом счетчика точного отсчета, второй вход которого соединен с выходом блока грубой установки счетчика точного отсчета, выходы счетчика точного отсета подключены ко входам аналогоцифровых преобразователей и к выходным клеммам аналого-цифрового преобразователя, а выходы счетчика грубого отсчета соединены со входами блока грубой установки счетчика точного отсчета.

540307 2» — -1 ) фиг 1

8яод

Составитель И. Назаркина

Техред И. Карандашова Корректор Т. Добровольская

Редактор Ф. Хлебникова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3018/19 Изд. № 376 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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