Аналого-цифровой преобразователь

Аналого-цифровой преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Социалнстическнк

Республик

<1790295 (61) ???????????????????????????? ?? ??????. ????????-????????” (22) ???????????????? 2702.79 (21) 2729435>

Н 03 К 13/20

Государственный комитет

СССР яо делам изобретений н открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 231280 Бюллетень ¹ 47

Дата опубликования описания 231280 (53) УДК 681,325 (088.8) (72) Авторы изобретения

А.И.Воителев и Л.М.Лукьянов (7! ) Заявитель (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к импульсной технике и, в частности, к аналого-цифровым преобразователям с промежуточным преобразованием в длительность импульсов с последующим под-5 счетом.

Известен аналого-цифровой преобразователь (АЦП), в котором запускаемый генератор пилообразного сигнала соединен через компаратор и триггер с ло- 10 гическим элементом И, пропускающим импульсы с выхода генератора импульсов на счетный вход счетчика, на выходах которого образуется код результата преобразования (1)-. !5

Недостатком этого АЦП является низкая точность преобразования из-за влияния. нелинейности начального уча- стия выходного сигнала запускаемого генератора. 20

Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий генератор пилообразного сигнала, первый и второй компараторы, генератор импульсов, счетчик, источник опорного напряже- 2S ния, триггер, первый элемент И, элемент ИЛИ и блок управления, при этом вход генератора пилообразного сигнала соединен с первьве выходом блока управления,,выход источника опорного 30 напряжения соединен с неинвертирующим входом первого компаратора, инвертирующий вход второго компаратора соединен с шиной входного сигнала, счетный вход счетчика через первый .элемент И соединен с выходом генератсра импульсов,, который входом сброса соединен со вторым выходам блока управления, со входом гашения счетчика и с первым входом элемента ИЛИ, выходом соединенного с нулевым входом триггера, выход которого соединен со вторым входом первого элемента И и ,со входом блока управления, вторые . .входы обоих компараторов соединены с выходом генератора пилообразного сигнала, запускающий вход генератора

1импульсов соединен .с первым выходом блока управления, а второй триггер служит триггером знака преобразующего сигнала (2) .

iB этом АЦП устранен недостаток, при- сущий ранее указанному преобразователю путем использования второго компаратора. Однако и в нем точность преобразования недостаточна из-за отрицательного влияния теплового эффекта, присущего быстродействующим аналоговым компараторам дифференци, ального типа, которые являютс я на790295 иболее распространенными среди ин-. тегральных компараторов и в технике .аналого-цифрового преобразования.

При работе АЦП на входе компаратора неизбежно присутствует значительный дифференциальный сигнал, вызывающий разогрев одного из входных, его тран зисторов и соответствующее изменение остаточного входного напряжения компаратора. Это приводит к потере номинальной чувствительности компаратора, к дополнительной ошибке при выполнении преобразования, величину которой :не удается учесть, так как время воздействия дифференциального сигнала зависит от величины неизвест ного входного сигнала, т.е. является случайным..

Цель изобретения — повышение точности преобразования.

Поставленная цель достигатеся тем, что в аналого-1 ифровой преобразователь, содержащий генератор. пилообразного сигнала, первый вход которого соединен с первым выходом блока управления при этом выход источника опорного напряжения соединен с первым 25 входом первого компаратора, а первый вход второго компаратора соединен с шиной входного сигнала, причем счетный вход счетчика через первый элемен

И соединен с выходом генератора имнуль ц сов, который входом сброса соединен со в.торым выходом блока управления, со входом гашения счетчика и с первым входом элемента ИЛИ, выходом соединенного с нулевым входом триггера, З5 выход которого соединен со вторым входом первого элемента И и со входом блока управления, в него введены третий компаратор, первый и второй аналоговые, переключатели, . блок смещения аналогового сигнала, превый и 4О второй одновибраторы первый и второй формирователи имйульсов и второй и третий элементы И, причем выход генератора. пилообразного сигнала соединен с первыми входами первого и 45 второго аналоговых переключателей и через блок смещения аналогового сигнала - с первым входом третьего. ком» паратора, второй вход которого соединен, с нервым Входом Второго компа, gg ратора и со вторь1м входом второго аналогового переключателя, а его вы- ход,соединен; со входом первого одновибратора, выходом, соединенного с трврьим входом второго аналогового перекФпочателя, с первым входом второго элемента И и через первый формирователь импульсов — со вторым входом этого элемента И, третьим входом и выходом соединенного соответственно с выходом чторого компаратора и со 60 вторым входом элемента ИЛИ, при этом парный выход блока управления соединен через второй однонибратор со вторым входом первого аналогового пере,ключателя, с первым входом третьего элемента И и через второй формирователь импульсов — co вторым входом этого элемента И, третьим входом соединенного с выходом первого кокпара-,. тора и выходом — c запускающим входом генератора импульсов и с единичным входом триггера, при этом второй вход первого компаратора соединен с выходом первого аналогового переключателя, третьим входом соединенного с выходом источника опорного напряжения, а нторой вход второго компаратора соединен с выходом второго аналогового переключателя °

На фиг. 1 представлена структурная схема аналого-цифрового преобразователя; на фиг. 2 — временная диаграмма работы преобразователя.

Устройство содержит генератор 1 пилообразного сигнала, первый и второй компараторы 2 и 3, генератор 4 импульсов, счетчик 5, источник 6 опорного напряжения, триггер 7, первый элемент

И 8,элемент ИЛИ 9,блок 10 управления, шину входного сигнала 11,третий компаратор 12, первый и второй аналоговые переключатели 13 и 14, блок 15 смещения аналогового сигнала, первый.и второй одновибраторы 16 и 17, первый и второй формирователи 18 и 19 импульсов, второй и третий элементы И 20 и 21, интерфейсные шины 22 управления и выходные информационные шины 23.

На фиг. 2 даны следующие обозначения:

24 — выходной сигнал генератора 1, 25 — выходной сигнал блока 15, 26 сигнал на шине входного сигнала, 27 — импульс начала преобразования, 28 — импульс запуска генератора 1, 29 — выходной сигнал второго одновибратора 17, 30 - выходной сигнал первого переключателя 13, 31 — выходной сигнал второго формирователя 19, 32 выходной сигнал первого компаратора 2„

33 — выходной сигнал триггера 7, 34 - выходные импульсы первого элемента И 8, 35: — выходной сигнал третьего компаратора 12, 36 — выходной сигнал первого .одновибратора 16, 37 - выходной сигнал второго переключателя

14, 38 — выходной сигнал первого фор,мирователя 18,,39 — выходной сигнал второго компаратора 3, 40 †. импульс окончания преобразования на выходе шины 22 блока 10.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении внешнего импульса

27 начала преобразования на вход шины 22 блока,10 управления последний вырабатывает сигнал исходного состояния, поступающий на вход сброса генератора 4, на вход гашения счетчика 5 и на нулевой вход триггера 7 через элемент 9, Затеи блок 10 вырабатывает импульс 28, по которому генератор 1 формирует пилообразный сигнал 24. Этот сигнал проходит через переключатель 13 на вход компа790295

Формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий генератор пилообразного сигнала, первый вход которого соединен с первым выходом блока управления, при этом выход источника опорного на" пряжения,соединен с первым входом парного компаратора, а первый вход ,нторого компаратора соединен с шиной входного сигнала, причем счетный вход . счетчика через первый элемент И соеди- нен с выходом генератора импульсов, который входом сброса соединен со . вторым выходом блока управления, cd входом гашения счетчика и с первым входом элемента ИЛИ, выходом соединен ного с нулевым входом триггера, вы- ход которого соединен со вторым входом первого элемента И и со нходом блока управления, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности преобразования, н него вверены третий компаратор, первый и второй аналоговые переключатели, блок смещения аналогового сигнала, первый и второй одновибраторы, первый и второй формирователи импульсов и второй и третий элементы И, причем выход генератора пилообразного сигнала соединен с первыми входами первого и второго аналоговых переключателей и через блок смещения аналогового сигнала — с первым входом третьего комчаратора, второй вход которого соединен с;первым входом второго компарауора и со вторым входом второго аналогового переключателя, а его выход соединен со входом первого одновибратора, выходом соединенного с третьим входом второго аналогового переключателя,с Первым входом второго элемента И и через первый формирова тель импульсов — со нторьм входом ,этого элемента И, третьим входом и

1 выходом соединенного соответственно, с выходом второго компаратора и со, вторым входом элемента ИЛИ, при этом первый выход блока управления соединен через второй одновибратор со вторым входом первого аналогового переключателя, с перным входом третьего элемента И и через второй формирователь импульсов — co нторым входом этого элемента И, третьим входом соединенного с выходом первого кОм,паратора и выходом — с запускающим входом генератора импульсов и с еди ничным входом триггера, при этом вто-. рой вход первого компаратора соединен .с выходом первого аналогового переключателя, третьим входом соединенного с выходом источника опорного напряжения, а второй вход второго компаратора соединен с вь ходом второго аналогового переключателя.

HcTotLHHKH информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гитис Э.И. Преобразователи информации.для,электронных цифровых ратора 2, так как импульс 28 запускает также н однонибратор 17, по сигналу которого переключатель 13 отсоединяет инвертирующий вход компаратора 2 от выхода источника 6 опорного напряжения и подключает его к выходу генератора 1. Компаратор 2 вырабатывает сигналы 32 при превышении сигналом 24 уровня опорного напряжения. Выбросы н сигнале

30 от переходных процессов н переключателе 13 могут вызвать ложное t0 срабатывание компаратора 2 (первый импульс 32) . Поэтому с помощью фор- мирователя 19, вырабатывающего сиг.нал 31 стробирования, и элемента 21 это ложное срабатывание запрещается.. Запуск генератора 4 импульсов и триггера 7 осуществляется только от второго импульса сигналов 32,после чего начинается подсчет импульсов в счетчике 5. Окончание подсчета, импульсов 20 осуществляется при помощи компаратора

3. При этом включение его в режим сравнения сигналов 24 и 26 происходит с помощью переключателя 14, одновибратбра 16 и компаратора 12. 25 Компаратор непрерывно сравнивает сигналы 26 и 25, последний из которых сформирован из сигнала 24 с помощью блока 15, и с момента.их равенства вырабатывает сигнал 35. Этот сигнал. запускает одновибратор 16, выходным сигналом 36 от которого управляется переключатель 14,отсоединяюший неинвертирующий вход компаратора 3 от шины 11 и подключающий его к выходу генератора 1 пилообразного сигнала. Исключение влияния выбросов сигнала

37 на работу преобразователя осуществляется так же,как и для сигнала 30, но с помощью формирователя 18 и элемента 20 (сигналы.38,39) .По выходному 40 сигналу элемента И 20 триггер 7 уста,навливается в нулевое состояние, нодсчет импульсов н счетчике 5 заканчивается, и блок 10 управления вырабатывает импульс окончания преобразования,45 по которому с выходных шин 23 снимается результат преобразования.

Таким образом, компараторы 2 и 3, определяющие точность преобразойаййя входного аналогового сигнала в код, включаются в режим сравнения сигналов

26 и 24 только на короткие интервалы времени в соответствии с сигналами

29 и 36. Остальное время их инверти,руккчий и неинвертирующий входы эакорочены и дифференциальные входные сигналы отсутствуют. Такое управление функционированием преобразователя позволяет обеспечивать режим основных измерительных компараторов 2 и 3 практически без наличия значительного щ дифференциального сигнала, вызывающего потерю чувствительности от теплового дифференциального эффекта, и тем самым повысить точность преобразования. 65

790295

Энер-! в ус4 . f

82 вычислительных устройств. N., гия, 1975, с. 292, рис. 7-5 в

2. Преобразование информации аналого-цифровых вычислительных, \.тройствах и системах. Под ред.

Г.M.Ïåòðoâà, M. "Машиностроение"„

1973, с. 234, рис. 90 (прототип) .

790295 .

27

Составитель Л. Беляева

Редактор B. Парасюн Техред Q.éÿãóíîâа Корректор Е. Папп

Заказ 9073/65 Тираж 995 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент > г. Ужгород, ул. Проектная, 4