Аналого-цифровой преобразователь
Патент 980276
Авторы
Классы МПК
Аналого-цифровой преобразователь
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
<>980276 (Я) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 290681 (21) 3307019/18-21 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет—
Опубликовано 071282, Бюллетень № 45
Дата опубликования описания 07.12.82 (И) М. Кл.з
Н 03 К 13/175
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 881. 325 (088.8) (72) Авторы изобретения
3 И.Гитис.и A È.Êoíèêîâ
Московский ордена Ленина авиационный: институт им. Серго Орджоникидзе (71) Заявитель (54 ) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь(зовано в радиотехнических, контpoJIbHo-èçìåðèòåëüíûõ и информационных системах различного назначения.
Известен аналого-цифровой преобразователь (АЦП) параллельно-после. довательного типа, состоящий из нескольких последовательных ступеней преобразования, причем в каждой из ступеней код определяется параллельным методом. В преобразователь входят линейки компараторов, шифраторы, цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП), вычитающие устройства. Достоинством данных преобразователей яв.ляется относительно малый (по сравнению с параллельными АЦП) объем оборудования (1).
Недостаток устройства — низкие ,динамические характеристики.
Наиболее близким к предлагаемому. по технической сущности является аналого-цифровой преобразователь, содержащий линейки компараторов, первой второй и третьей ступеней, устройство выделения единицы и шифратор для каждой иэ ступеней, а также два цифро-аналоговых преобразователя. В данном устройстве сигнал, подаваемый на входы второй и третьей ступеней, является разностью между входным на5. пряжением и ближайшим эталонным уровнем соответственно первой и второй ступени (2 j, Недостатком устройства являются недостаточно высокие динамические характеристики.
Цель изобретения — улучшение динамических характеристик параллельнопоследовательного АЦП.
Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий компараторы первой ступени, первые входы которых подключены к шине входного сигнала, вторые входы соединены с выходами делителя „ напряжения первой ступени, а выходы подключены к шифратору первой ступени, выходы которого соединены с выходными шинами старших разрядов, выход цифро-аналогового преобразователя подключен к входу операционно25 го усилителя и через первый резистор к шине входного сигнала, а через второй резистор к выходу операционного усилителя и к первым входам компараторов второй ступени, вторые входы которых соединены с выходом
980276 делителя напряжения второй ступени, а выходы через шифратор BropoA ступе ни подключены к выходным шинам младших разрядов, введены формирователь начального кода, элемент И первой и второй линейки, элементы ИЛИ, первая и вторая дополнительные шины, причем первые входы элементов И перВоА линейки подключены cooTâåòcòâåíно к выходам шифратора первой ступени, вторые входы подключены к пер- 10 вой дополнительной шине, а выходы соответственно соединены с первыми входами элеглентоп ИЛИ, вторые входы, которых подключены к соответствующим выходам элементов И второй линейки, первые входы которых подключены. к выходам формирователя начального кода, а вторые входы подключены к второй дополнительной шине, при этом выходы элементов ИЛИ подключены,к входам цифро-аналогового преобразователя.
На чертеже представлена схема
АЦП.
Устройство содержит компараторы 1 . 25 первой ступени, шину 2 входного сигнала, делитель 3 напряжения первой ступени, шифратор 4 первой ступени, выходные шины 5 старших разрядов, элементы И 6 первой линейки, первую до- 30 полнительную шину 7, элементы И 8 второй линейки, формирователь 9 начального кода, вторую дополнительнув шину 10, элементы ИЛИ 11, UAII 12, резистор 13, операционный усилитель 35
14, резистор 15, шины 16 выхода операцйонного усилителя, компараторы 17 второй ступени, делители 18 напряжения второй ступени, шифратор 19 второй ступени, выходные шины 20 младших 40 разрядов., Преобразователь работает следующим образом.
В момент времени t измеряемое напряжение 0 поступает на вход ком- 4 параторов первой ступени и к моменту t на выходе шифратора 4>ормируетл ся код старших разрядов. В течение времени св- t на первую дополнительную шину 7 подается потенциал, соответствующий логическому нулю, а на вторую дополнительнув шину 10 — сигнал, соответствующий логической единице. ТакИм образом, UAII с выходов элементов ИЛИ 11 подается код 110 с рыхода формирователя начального кода. 55 тот код подбирается таким образом, тобы обеспечить наилучшие динамические характеристики в интервале преобразователя .В момент t на первую дополнитель- 6О л ную шину 7 подается сигнал, соответствующий логической единице, на вторую дополнительную шину 10 — логическому нулю. На вход UAII поступает ,код N, полученный в результате ра боты первой ступени, при этом код N> отключается. На выходе операционного усилителя формируется разность между входным сигналом и выходным сигналом ЦАП. Этот разностный сигнал подается на входы компаратора 17 второй ступени, при этом в момент t на выходе шифратора 19.второй ступени формируется код младших разрядов М„„.
Рассмотрим режим работы операционного усилителя.
В известных схемах параллельнопоследовательных АЦП выходной сигнал операционного усилителя в течение интервала t3 t изменяется от 0 до
О„„,где 0 „ — максимальный входной сйгнал второй ступени. Переходный процесс при этом занимает достаточно большой отрезок времени, что ухудшает динамические характеристики АЦП в целом. В предлагаемом преобразова теле за время t - t< операционный усилитель как бй подготавливается к работе в следующем интервале
Это достигается подачей на вход Оу соответствующего смещения ЕС,д с вы хода ЦАП. Для этого на вход ЦАП в течение времени о- подается некоторый код No. В простейшем случае E равно О„ /2, тогда в течение переходного процесса, происходящего в интервале сЛ- t<, перепад, выходного напряжения. операционного усилителя составляет максимум 0 „/2, а не 11, как в схеме прототипа. Естес. твенно, что переходные процессы на выходе операционного усилителя занимают существенно меньший отрезок времени, а динамические характеристики AUII значительно улучшатся.
В общем случае, смещение Е при котором обеспечиваются наилучшие динамические характеристики, не обязательно равно U . Установка требуемого значения Е производится путем см подбора кода М, снимаемого с формирователя 9 начального кода. Код
N устанавливается в один раз при изготовлении АЦП и в дальнейшем не изменяется.
Таким образом, в предлагаемом преобразователе динамические характеристики имеют исключительно важное значение для АЦП вообще, а для параллельно-последовательных АЦП в частности. Предлагаеглая схема позволяет существенно улучшить эти характеристики, при этом объем дополнительного оборудования сравнительно невелик — требуется несколько корпусов микросхем.
Формула изобретения
Аналого-цифровой преобразователь, содержащий компараторы первой ступе
980276
ВНИИПИ Заказ 9381/48 Тираж 959 Подписное
Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная,4 ни, первые входы которых подключены к шине входного сигнала, вторые входы соединены с выходами делителя напряжения первой ступени, а выходы подключены к шифратору первой ступени, выходы которого соединены с выходными шинами старших разрядов, выход цифрб"аналогового преобразователя подключен к входу операционного усилителя и через первый резистор к шине входного сигнала, а через второй резистор к выходу операционного усилителя и к первым входам компараторов второй ступени, вторые входы которых соединены с выходом делителя напряжения второй ступени, а выходы через шиф ратор второй ступени подключены к выходным шинам младших разрядов, о тл и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью улучшения динам- ческих характеристик аналого-цифрового преобразователя, в него введены формирователь начального кода, элементы
;И первой и второй линейки, элементы ИЛИ, первая и вторая дополнитель ные шины, причем первые входы элементов И первой линейки соединены с выходами шифратора первой ступени, вторые входы подключены к первой дополнительной шине, а выходы соответственно соединены с первыми вхо-, дами элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к соответствующим выходам элементов И второй линейки, первые входы которых подключены к выходам формирователя начального кода, .а вторые. входы подключены к второй дополнительной шине, при этом выходы элементов ИЛИ подключены к входам
15 цифро-аналогового преобразователя.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Гитис Э.И. Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устрбйств. М., "Энергия", 1975, с. 298-300, 1968.
2. Патент Англии Р .1110814, кл. G 4 Н, 1968.