Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1983 года по МПК H03K13/02 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для аналого-цифрового преобразования в устройствах автоматики и вычислительной техники.

Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий электронноучевую трубку, в которую вмонтирована мишень со множеством фотодиодов, и отклоняющее устройство р . Недостатками данного устройства являются низкие быстродействие и точность преобразования. Известен аналого-цифровой преобразователь , содержащий электроннолучевую трубку, выход которой через световоды соединен с фотоприемниками, выходы которых соединены с входами регистров, выходы старших разрядов регистров соединены с входами элементов ИЛИ, а остальных разрядов - с входами вычислительного блока 2 .

Недостатками известного устройства являются низкие быстродействие и точность преобразования.

Цель изобретения - повышение быстродействия и точности преобразования.

Указанная цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий электронно-лучевую трубку, выход которой через световоды оптически соединен с входами бло-. ка фотодиодов, введены шифраторы, блоки задержки, элементы И, блок контроля четности, блок преобразования кодов по одинаковой принадлежности в позиционном двоичном коде, входы которого соединены с выходами блока фотодиодов, а выходы - через последовательно соединенные соответствующие шифраторы и блоки задержки соединены с первыми входами соответствующих элементов И, вторые входы . которых через блок контроля четности соединен с выходами младших разрядов блока преобразования кодов по одинаковой принадлежности в позиционном двоичном коде.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства.

Устройство содержит электроннолучевую трубку 1, световоды 2, фотодиоды 3, осуществляющие считывание информации, элементы ИЛИ 4, определяющие принадлежность возбужденного фотодиода к группе младших разрядов, элементы ИЛИ 5, определяющие принадлежность возбужденного фотодиода к группе средних разрядов, элементы ИЛИ б, формирующие.группу старших разрядов, шифраторы 7, формирующие выходной код, блок 8 контроля четности, блоки 9 задержки, элементы И 10, блок 11 преобразования кодов по одинаковой принадлежности в позиционном двоичном коде.

На экран электронно-лучевой трубки накладывается вертикальная колонка световодов 2, причем число световодов равно числу уровней квантования. На концах расположены фотодиоды 3, которые осуществляют считывание информации. Выходы фотодиодов 3 соединены со входами элементов ИЛИ 4 осуществляющих определение принадлежности уровня квантования к определенной группе разрядов. Для п-разрядных устройств оптимальном разбиением разрядов на группы является такое разбиение, когда число разрядов в группах равно друг другу. Их сумма является или ближайшим меньшим целым числом, кратным числу разрядов в группе, от числа разрядов устройства, при этом остаток образует следующую группу, или же равна числу разрядов устройства (например, для 11-ти разрядного устройства разбиения выглядят следующим образом 3+3+3+2). Если число разрядов в группе равно К, то число комбинаций и число одновременно объединяемых уровней квантования равно 2. При этом число комбинаций, имеющих одинаковое представление в данных К-разряда с, равноо

,n-ki

(1)

Процесс определения принадлежности уровня квантования к определенной группе разрядов проходит ступенчато. Количество ступеней,определяет,ся числом последовательных делений Цисла всех уровней квантования на число входов одного логического элемента до получения наименьшего целого остатка

2

,И-1

(2) -рГ -рТ

где i - количество ступеней деления

, Р - количество входов элемента ИЛИ,

п - число разрядов устройства.

Деления производятся до получения остатка, меньшего числа Р, «е являкяцегося мпадшей ступенью. Выходные сигналы последней ступени используются для получения кода.

Входное напряжение подается на вертикальные отклоняющие пластины, вызывая отклонение луча на угол, пропорциональный входному напряжени С экраном электронно-лучевой трубки совмещена вертикальная колонка световодов 2, выходы которых соединены со входами фотодиодов 3, причем число световодов 2 и фотодиодов 3 равно числу уровней квантования. Элементы ИЛИ 4-6 и шифратор 7 осуществляют преобразование унитарного кода в позиционный двоичный код, поступающего через блоки 9 на первые вход(л элементов И 10. На вторые входы элементов И 10 поступает сигнал запрещения считывания блока 8.

Рассмотрим процесс аналого-цифрового преобразования на примере девятиразрядного устройства; Для девятиразрядного устройства оптимальным является разделение на три группы разряздов по три разряда в каждой группе. Число комбинаций для каждой группы разрядов равно 2 8. Число комбинаций имеющих одинаковое пред«ставлёнйе: в .трезС разрядах в соответствии с формулой (1), равно 64, а число ступеней равно 2 (в соответствии с формулой (2). При поступлении на вход сигнала, максимального по амплитуде, возбуждается фотодиод 3, соответствующий 511-му уровню квантования, позиционный код которого равен 111.111.111. Выходной сигнал с фотодиода 3 поступает на вход определенного элемента ИЛИ 4, где он группируется с сигналами от других фотодиодов, образуя на выходе такой унитарный код, цифровое представление .которого в позиционном двоичном коде в трех младших разрядах одинаково и соответствует 503, 495, 487, ...| 7 уровням квантования. При группировке трех средйих разрядов одинаковое представление будут иметь 191, 183, ..., 128 уровни квантования, в трех старших разрядах - 511, 510, ..., 448 уровни квантования. При этом также используются сигналы с выходов элементов ИЛИ 5. Унитарный код с выходов элементов ИЛИ 4 и 5 поступает на входы элементов ИЛИ б, которые представляют собой вторую

0 ступень группировки сигналов, имеющих одинаковое представление в позиционном двоичном коде. С выходов элементов ИЛИ б унитарный код поступает на входы шифраторов 7, которые производят преобразование унитарно5го кода в позиционный двоичный код. С выходов шифраторов 7 код через блоки 9 поступает на первые входы элементов И 10, на вторые входы которых поступает сигнал запрещения

0 считывания с выхода блока 8. При этом блоком 8 сигнал запрещения .считывания формируется толвко в моменты смены нечетных кодов на четные.

5

Таким образом, устройство позволяет увеличить быстродействие и точность преобразования аналоговых сигналов произво; ной амплитуды по сравнению с иавестным устройством.

АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРА- . .ЗОВАТЕЛЬ, содержащий, электроннолучевую трубку, выход которой через световоды оптически соединен с вхо1дами блока фотодиодов, о т л и ч а-; ю щ и и с я тем, что, с цепью повышения быстродействия и точности преобразования, в него введены шифраторы, блоки задержки, элементы И, блок контроля четности, блок преобразования кодов по одинаковой принадлежности в позиционном двоичном коде, входы которого соединены с выходами блока фотодиодов, а выходы через последовательно соединенные соответствующие ши аторы и блоки задержки соединены с первыми входами соответствующих элементов И, вторые входы которых через блок контроля четности соединен с выходами младших разрядов блока преобразования кодов- по одинаковой принадлежности в прэиционном двоичном коде. (Л о о со