Аналого-цифровой преобразователь

Аналого-цифровой преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

А. А. Бубеничек, А. К. Василевский, Ю. М. Гусев, В.,А. Клюев, В. Я. Серых, Л. Л. Утяков, Б. В. Шехватов и. С. Н. Шустенко (72) Авторы изобретения

1 "

Институт океанологии им. П. П. Ширшова (7!) Заявитель (54) АНАЛОГО-LIH<9POBOA ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к измерительной технике при преобразовании аналоговых величин в цифровые.

Известен аналого-цифровой преобразователь последовательного приближения, содержащий цифроаналоговый преобразователь, компаратор, входной усилитель и блок управления (11

Недостатком этого устройства является сложность блокоуправления и ограниченные функциональные воэможности, так как оно не позволяет получать значения преобразования в последовательном коде.

Наиболее близким по технической cymности к изобретению является аналогоцифровой преобразователь последовательного приближения, содержащий цифроана логовы и преобразователь, триггерный регистр результата преобразования, ком 20 паратор, сдвиговый регистр, триггер и генератор тактовых сигналов. В сдвиговом регистре последовательно, начиная с первого такта, передвигается сигнал

«1», устанавливающий триггеры регистра в состояние»1». С выходов триггерного регистра код поступает на цифроанапого вый преобразователь, триггеры остаются в состоянии 1», или переключаются в состояние "О", в зависимости от результата сравнения компаратором входного сигнала и сигнала с выхода цифроаналогового преобразователя в соответствующем такте, Таким образом, в триггерном регистре устанавливается код результата преобразования, который в параллельном виде поступает HB выходы устройства f 2) Недостатком э того устройства является сложность блока управления, требующей триггерного регистра и сдвигового регистра, а также невозможность получения значения преобразования в последовательном коде, начиная с младшего разряда, что усложняет обработку результатов преобразования, например определение среднего значения, путем последс

3 9459 вательного поразрядного сложения текущих отсчетов.

Пель изобретения — расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий компаратор, первый, вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, входами соединенного с выходами сдвигового регистра, р а выход подключен к первому входу триггера, второй вход компаратора соединен с шиной входного сигнала, а первый выход генератора подключен к тактовому входу сдвигового регистра, управлякщий вход которого подключен к второму входу триггера и к шине начальной установки, введены первый и второй, элементы ИЛИ, одновибратор, первый и второй элементы

И, дешифратор, счетчик и делитель, причем выход первого элемента ИЛИ подклк чен к входу сдвигового регистра, выход второго элемента ИЛИ подключен к третьему входу триггера, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, а третий вход соединен с первым выходом дешифратора, второй выход которого подключен к инверсному входу второго элемента И и к второму входу элемента И, а выходы дешифратора подключены к выходам счетчика, управляющий вход которого подключен к

35 управляющим входам сдвигового регистра, делителя и одновибратора, а тактовый вход счетчика подключен к первому выходу генератора, второй выход которого соединен с тактовым входом делителя, 4в выход которого подключен к входу счетчика и к первому входу второго элемента

ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом одновибратора, причем выход сдвигового регистра соединен с вторым

45 входом второго элемента И.

На чертеже представлена структурная схема аналого-цифрового преобразователя.

Предлагаемый преобразователь содержит цифроаналоговый преобразователь 1, 5О компарато 2, триггер 3, генератор 4 е выходами 5и6,,сдвиговый регистр 7, дешифратор 8 с выходами 9 и 10, счетчик ll, делитель 12, элементы И 13 и

14, элементы ИЛИ 15 и 16, одновибратор 17, шину 18 начальной установки, шину 19 входного сигнала и шину 20 выходных сигналов.

77 4

Рассмотрим, работу устройства на конкретном примере десятиразрядного аналого-цифрового преобразователя.

Импульс начальной установки (НУ), поступакщий на шину 18 начальной установки, устанавливает триггер 3, счетчик 11 и делитель 12 в нулевое состо яние. Сдвиговый регистр 7 также устанавливается этим импульсом в начальное положение — в старшем разряде "1 ", а в остальных разрядах "0".. Этот код поступает на входы цифроаналогового преобразователя 1 и превращается в аналоговый эквивалент, который сравнивается с входным сигналом. Результат сравнения ("f."",,если входной сигнал больше, либо "0", если входной сигнал меньше сигнала с выхода цифроаналогового преобразователя 1) импульсом с одновибратора 1 7, запускаемого задним фронтом импульса начальной установки, через элемент ИЛИ 16 записывается в триггер 3.

Тактовые импульсы с выхода 5 генератора 4, образу кщие последовательность тактовых импульсов, поступают на тактовый вход сдвигового регистра 7. С каждым таким импульсом "1 ", записанная в начальный момент в старший разряд, сдвигается на одну позицию в сторону младших разрядов. До тех пор, пока на выходах 9 и 10 дешифратора 8 присутствуют н ли, информация с выхода сдвигового регистра (младший разряд) переписывается на его же вход (старший разряд) через открытый элемент И 14 и элемент ИЛИ 15.

Счетчик 11 считает по модулю Р, где

P — число разрядов преобразования, а значит и разрядность сдвигового регистра

7, и для данного случая равно 1 О. В момент, когда счетчик 11 находится в состоянии 8 (Р-2), на выходе .9 дешифратора

8 появляется "1", которая поступает на вход сдвигового регистра 7 через элемент ИЛИ 15. Эта единица заносится в старший разряд сдвигового регистра

7 следующим девятым тактовым импульсом, приводящим счетчик 11 в состояние

"9 (Р-1). Это состояние также фиксируется дешифратором 8 и на его выходе

10 появляется 1 ", которая запирает элемент И 14 и подклкчает к входу сдвигового регистра 7 через открытый элемент И 13 и элемент ИЛИ 15 выход триггера 3. Следующим десятым тактовым импульсом результат сравнения, хранящийся в триггере 3, записывается в старший разряд сдвигового регистра 7.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Шило В. Л. Линейные интегральные схемы.М., Советское радио, 1 979, с. 339-340.

2. Балакай В. Г. и др. Интегральные схемы AUfl u UAH. М., Энергия, 1979 с. 45-47 (прототип).

9489

Таким образом, в сдвиговом регистре 7 к этому моменту времени в старшем

10-ом разряде находится результат сравнения входного сигнала с аналоговым эталоном двоичного кода с "1" в старшем разряде, а в 9-ом разряде записана

1". На выходе цифроаналогового преобразователя присутствует аналоговый эквивалент этого состояния сдвигового регистра 7. 1О

Одновременно с тактовыми импульсами ТИ 1 генератор 4 генерирует последовательность ТИ 2, поступакщую на вход делителя 12 по модуЛю Р(10). На его выходе появляется импульс с эапаз- 15 дыванием на полпериода после десятого импульса ТИ 1. Этот импульс поступает на тактовый вход триггера 3 и заносит результат сравнения присутству к щего на выходе цифроаналогового преобразова-2й теля 1 с входным напряжением. Кроме того, этот импульс поступает на вход счетчика 11 и изменяет его состояние на единицу. Таким образом, следующее состояние «8 "(Г -2) счетчика 11 позво- у5 лит занести «1» в восьмой разряд сдвигового регистра 7, а состояние "9 "(Р-1) счетчика 11 — в результач сравнения, хранящийся в триггере 3.

Дальнейшая работа устройства проис- 5Е ходит аналогичным образом до тех пор, пока все разряды сдвигового регистра 7 не будут заполнены соответствукшими результатами сравнения, т.е. пока не будет получен десятиразрядный результат преобразования. После этого следующие десять тактовых импульсов ТИ 1 выдают на выход 20 устройства последовательный код результата.

В предлагаемом устройстве сдвиговый 40 регистр объединяет функции многоразрядного триггерного регистра результата и многоразрядного сдвигового регистра известного устройства, что значительно упрощает аналого-цифровой преобразователь и снижает аппаратурные затраты на его изготовление. Кроме того, изобретение позволяет получить результат. в последовательном двоичном коде, начиная с младшего разряда без применения дополнительного оборудования. Такая функциональная возможность позволяет легко производить операции усреднения измеряемых величин.

Использование предлагаемого устройства в g,öèôðoâoì зонде Океан и в автономном цифровом измерителе температуры и

55 течения IHTT 4 позволяет сократить аппаратурные затраты и снизить энергопотребление приборов и их стоимость.

Формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий компаратор, первый вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, входами соединенного с выходами сдвигового регистра, а выход подключен к первому входу триггера, второй вход компаратора соединен с шиной входного сигнала, а первый выход генератора подключен к тактовому входу сдвигового регистра, управляющий вход которого подключен к второму входу триггера и к шине начальной установки, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью расширения функциональных во . можностей, введены первый и второй элементы ИЛИ, одновибратор, первый и второй элементы И, дешифратор, счетчик

1 и делитель, причем выход первого элемента ИЛИ подключен к входу сдвигового регистра, выход второго элемента

ИЛИ подключен к третьему входу триттера, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, а третий вход соединен с первым выходом дешифратора, второй выход которого подключен к инверсному входу второго элемента И и к второму входу первого элемента И, а выходы дешифратора подключены к выходам счетчика, управлякший вход которого подключен к управляющим входам сдвигового регистра, делителя и одновибратора, а тактовый вход счетчика подключен к первому выходу генератора, второй выход которого соединен с тактовым входом делителя, выход которого подключен к входу счетчика и к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом одновибратора, причем выход сдвигового регистра соединен с вторым входом второго элемента И.