Преобразователь напряжение-код Советский патент 1983 года по МПК H03K13/17 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЕ - КОД

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь зовано в быстродействующих аналогоцифровых вычислительных машинах и устройствах контрольно-измерительной техники.

Известен преобразователь напряжение - код, содержащий параллельные преобразователи старших и младших разрядов, преобразователь код напряжение и схему вычитания напряжений , выполненную на операционном усилите.пе 13Однако такой преобразователь имеет недостаточное быстродействие и низкую точность преобразования.

Известен преобразователь напряжение - код, содержащий п компараторов , первые входы которых подключены к шине входного напряжения,. . формирователь опорного напряжения, выход которого соединен с входом делителя напряжения, каждый из п выходов которого соединен с вторым входом соответствующего компаратора, неинвертирующие выходы которых соединены с входами формирователя кодов старших разрядов и первыми входами элементов Совпадения, вторые входы с второго по п элементов

совпадения соответственно соединены с инвертирукяцими выходами с первого по (п-1) компараторов, при том второй вход первого элемента совпадения соединен с шиной логической единицы, параллельный преобразователь напряжение - код, выходы которого соединены с входами формирователя кодов младших разрядов 21.

10

Однако этот преобразователь имеет недостаточные быстродействие и точность преобразования.

Цель изобретения - повышение быстродействия и точности преобразо15вания.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь напряжение - код, содержащий п компараторов , первые входы которых подклю20чены к шине входного напряжения, формирователь опорного, напряжения, выход которого соединен с входом делителя напряжения, каждый из п выходов которого соединен с вторым 25 входом соответствующего компаратора, неинвертирующие выходы которых соединены с входами формирователя кодов старших разрядов и первыми входами элементов совпадения, вто30рые входы с второго по п элементов совпадения соответственно соединен с инвертирующими выходами с первог по (п-1) компараторов, при этом вт рой вход первого элемента совпаден соединен с шиной логической единицы, параллельный преобразователь напряжение - код, выходы которого соединены с входами формирователя кодов младших разрядов, введены (п+1) дифференциальных усилителей напряжения, преобразователь уровня разностного сигнала, измеритель си фазной составляющей, согласующий усилитель и регулятор тока, причем первые входы дифференциальных усил телей напряжения подключены к шине входного напряжения, второй вход каждого из п дифференциальных усилителей напряжения соединен с вторым входом соответствующего ком паратора, второй вход (п+1)-го диф ференциального усилителя напряжения подключен к общей шине, вход управления каждого из п дифференци альных усилителей напряжения соединен с выходом соответствующего элемента совпадения, вход управления (п+ТЗ-го дифференциального уси лителя напряжения соединен с инвер тирующим выходом п-го компаратора, выходы дифференциальных усилителей напряжения соединены с первым входом преобразователя уровня разност ного сигнала, первый выход которого через последовательно соединенные измеритель синфазной составляю щей , согласующий усилитель и регу.лятор тока подключен к его второму входу, а второй выход соединен с первым входом параллельного преобразователя напряжение - код, второй вход которого соединен с выходом формирователя опорного напряжения. На чертеже представлена структур ная схема преобразователя напряжение - код. Схема содержит компараторы 1/ формирователь 2 опорного напряжения , делитель 3 напряжения, формирователь 4 кодов старших разрядов, элементы 5 совпадения, параллельный преобразователь .6 напряжение - код формирователь 7 кодов младших разрядов , дифференциальные усилители 8 напряжения, преобразователь 9уров ня разностного сигнала, измеритель 10 синфазной составляющей, согласую щий усилитель 11, регулятор 12 тока. К шине входного напряжения подключены первые входы компараторов 1 и дифференциальных усилителей 8, вторые входы компараторов 1 и п дифференциальных усилителей 8 подключены к соответствующим выходам делителя 3, вход которого соединен с выходом формирователя 2. Второй вход (п+1)-го дифференциально -о уси лителя 8 подключен к общей шине. Неинвертирующие выходы компараторов Iсоединены с соответствующими входами формирователя 4 и первыми входами элементов 5. Вторые входы с второго по п элементов 5 совпадения соответственно соединены с инвертирующими выходами с первого по (п-1) компараторов 1, а второй вход первого элемента 5 соединен с шиной логической единицы. Вход управления каждого из п дифференциальных усилителей 8 соединен с выходом соответствующего элемента 5, вход управления Сп+1)-го дифференциального усилителя 8 соединен с инвертирующим выходом п-го компаратора 1. Выходы дифференциальных усилителей 8 соединены с первым входом преобразователя 9, первый выход которого соединен с входом измерителя 10, выход которого через последовательно соединенные согласуюций усилитель IIи регулятор 12 тока подключен к второму входу преобразователя 9 уровня разностного сигнала, второй выход которого соединен с первым входом параллельного преобразователя б напряжение - код, второй вход которого соединен с выходом формирователя 2. Выходы параллельного преобразователя 6 напряжение - код соединены с входами формирователя 7 кодов младших разрядов. Устройство работает следующим образом. Напряжение входного сигнала, подлежащего преобразованию, подается одновременно на первые входы компараторов 1 и дифференциальных усилителей 8 напряжения. На вторые входы компараторов 1 и дифференциальных усилителей подаются соответствующие значения опорных напряжений. Часть компараторов 1 срабатывает, их. выходные сигналы преобразуются формирователем 4 кодастарших разрядов в выходной код, а также обес-. печивают срабатывание того элемента 5 совпадения, первый вХод которого подключен к неинвертирующему выходу верхнего (по чертежу) сработавшего компаратора 1. Выходной сигнал этого элемента 5 совпадения поступает на вход управления соответствующего дифференциального усилителя 8 и приводит к подаче на него питания, в результате чего на входе преобразователя 9 уровня разностного сигнала вырабатывается напряжение flU, пропорциональное разности между напряжением входного сигнала и ближайшим меньшим значением, опорного напряжения , снимаемого ,с делителя 3 напряжения. Преобразователь 9 в совокупности с измерителем 10 синфазной составляющей, согласующим усилителем 11 и регулятором 12 тока усиливает и преобразует разностный сигнал, исключая из него синфазную составляющую, и подает его на первый вход параллельного преобразователя 6 напряжение - код, на второй вход которого подается сигнал с фор мирователя 2 опорного напряжения. Выходные сигналы параллельного преобразователя 6 напряжение - код преобразуются формирователем 7 кода младших разрядов в выходной код. Применение изобретения позволяет в 1,5-2 раза повысить быстродействие и точность преобразования. Это достигается применением быст родействующих дифференциальных усилителей напряжения и преобразователя уровня с компенсацией синфазной составляющей вместо дифференциальных токовых ключей, формирующих токовые сигналы на входе операцион ного усилителя ограниченного быстродействия, что позволяет автомати чески компенсировать дрейф параметров элементов в процессе эксплуата ции, а также использовать едииый источник опорного напряжения для преобразователей старших и младших разрядов. Формула изобретения Преобразователь напряжение - код содержащий п компараторов, первые входы которых подключены к шине входного напряжения, формирователь опорного напряжения, выход которого соединен с входом делителя напряжения, каждый из п выходов которого соединен с вторым входом соот ветствующего, компаратора, неинвертирующие выходы которых соединены с входами формирователя кодов стар ших разрядов и первыми входами эле ментов совпадения, вторые входы с второго по п элементов совпадения соответственно соединены с инверти рукицими выходами с первого по (п- 1 компараторов, второй вход первого элемента совпадения соединен с шиной логической единицы, параллельный преобразователь напряжение код, выходы которого соединены с входами формирователя кодов младших разрядов, отличающийс я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности преобразования, введены (n+V) дифференциальных усилителей напряжения, преобразователь уровня разностного сигнала, измеритель синфазной составляющей, согласующий усилитель и регулятор тока, причем первые входы дифференциальных усилителей напряжения подключены к шине входного напряжения, второй вход каждого из п дифференциальных усилителей напряжений соединен со вторым входом соответствующего компаратора, второй вход (п-«-1)-го дифференциального усилителя напряжения подключен к общей шине, вход управления каждого из п дифференциальных усилителей напряжения соединен с выходом соответствующего элемента совпадения, вход управления ()-го дифференциального усилителя напряжения соединен с инвертирующим выходом п-го компаратора, выходы дифференциальных усилителей напряжения соединены с . первым входом преобразователя УРрвня разностного сигнала, первый выход которого через последовательно соединенные измеритель синфазной составляющей, согласующий усилитель и регулятор тока подключен к его второму входу, а второй выход соединен с первым входом параллельного преобразователя напряжение - код, второй вход которого соединен с выходом формирователя опорного напряжения . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Балакай В.Г. и др. Интегральные схемы АЦП и ЦАП. М., Энергия, 1978, с. 76-78, рис. 1-24. 2.Бахтиаров Г.Д. и др. Аналогоцифровые преобразователи. М., Советское радио, 1980, с. 198, рис .7.23.

/