Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1983 года по МПК H03K13/11 

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначается для преобразования напряжения в цифровой код системы остаточных классов (СОК) и используется для сопряжения различных датчиков с вычислительными устройствами функционирующими в СОК. . ..

Известен преобразователь напряжения в двоичный код, содержащий двоичный накапливающий,счетчик, выходы которого подключены к входам . цифроаналогового преобразователя ЦАП), выход которого соединен с .

первым входом компаратора,: второй вход которого соединен с вхддной шиной, а выход компараторз подключен к первому входу блока управлени выкод которого подключен к счетному входу двоичного .накапливающего

счетчика 1 . .

Недостатком данного преобразователя является низкое быстродействие

Известен также аналогоцифровой преобразователь, содержащий-двоичны накапливающий счетчик, яыхо;ды которого подключены к входам цифроаналогового преЪбразователя, выкод которого соединен с первым вхсдсад компаратора, выход которого прдклю чен к первому входу блока управлеНИН, первый выход которого подключен к :счетнь1М входам всех счетчиков по выбранным модулям системы остахоных классов и счетному входу двоичнго накапливак5цего счетчика, а также второй вход компаратора соединен с входной шиной 112. .- .

Недостатком указанного преобразователя является низкое быстродействие. . :

Цель изобретения - повыше €ие . быстродействия.

Поставленная цель достигается тем,.что в аналого-цифровой преобразователь , содержащий первый компаратор, первый вход-которого соединен с выходом.первого цифроанало.гбвого преобразователя, а выход-- с .первым входом первоготриггера управления, -в.торой вход которого через первый, элемент задержки.соединен с выходом-одновибратора, а выход - с первым входом первого ключа , выход -которого соединен -с входами первого счетчика, счетчиков по модулю и с первым входом счетчика по наибольшему модулю, а второй . вход - с шиной тактовых импульсов и первым входом, второго ключа,, второй вход которого соединен с первым выходом второго триггера управления, третий вход через второй элемент задержки- - с первъм выходом второго триггера управления, . второй выход которого соединён свходом одновибратора, а первый |вхрд г- с шиной импульса запуска, выходы первого хзчет.чика соединены

с соответствующими входами цифроаналогового, преобразователя, введеы второй счет-чик, шифратор., второй цифроаналог.овый преобразователь, в.торой компаратор, вычитающее устройство, выход которого соединен с вторым входом первого компаратора, пе)вый вход - с первым выходом втр-. рогр, цифроаналогового преобразователя, а второй йход -.с входной шиной и первым входом рторого компаратора , выход которого соединен с вторым входом второго триггер а1 управления, а второй вход - с вторым .выходрм второго цифроаналогового преобразователя, входы которого, соединены соответственно с входами шифратора и выходами второго счетчика,- вход которого .соединен с. выходом второгр ключа, при этом выходы шифратора соединены с вторыми входами счетчика по наибольшему модулю, третий вход которого соеди- нен с .выходом первого элемента задержки . , . На Ч1ертеже приведена структурная схема предлагаемого/преобразователя.

Аналого-цифровой преобразователь ссэд| ржит первый- 1 .и-второй 2 счетчикй, счетчики 3 по модулям р; - Рь. , счетчнк 4 по наибольшему модулю выбранный .СХЭК, первый 5 и второй б цифроаналоговые преобразователи, йфратор - 7, первый 8 и второй 9 компараторы,, вычитающее устройство 10, первый 11 ч второй 12 триггеры управления, первый: ГЗ и .второй 14 ключи, первый 15 и второй 16 задержки, одновибратор 17, входную шину 18, шину 19 тактовых импульсов, шину .20 импульса запуска, группы шнн .21 съема цифрового кода СОК,- .

Преобразователь работает следуюпшм образом.

Преобразуемому напряжению Ux в процессе преобразования в соответствии ставится цифроврй эквивалент А, при этом : . . : ,(1)

где 6 - величинашага квантования,

0- погрешность преобразования, В системе ост.аточных KjniaccoB цифровой эквивалент Л представляется разрядными, цифрами ci, 0/2 - г о, которые определяются из выражения

,; (2)

где Р - величины выбранных основа.НИИ СОК, причем все основания взаимно простые числа, как.

: (3)

В то же время число А может быть представлено в полиадическойсистеме (лес J при условии, что Р Р.. Р|, как

- А-а,а,,р,,.. а,п%4, 4)

где а,- разрядные цифры полиадической системы счксления. Подставляя выражение (4) в (3),

йолучим

i.,(A)nioaP a ,gj

л,(а,+ааРО оар 1;.

oi,(A)vnoapn.,4Q -a2Pi+-.- Qy, )оа р„

i-1 . .

ы.,--(A) t, (0,40....-

i-Qy, П Р)П1ООРи,

л

Таким образом, из выражения (5) видно, что величина PI необходима только.для получения остат- ка по самому наибольшему основанию Рр , хотя вес ее в -доли числа Ад на читален. Поэтому.число А можно представить в виде

(6)

А--а,-п -v А

Ч-п

и соответственно разрядныецифры в СОК определяются как

(A)vy.oaP, ..

о1„-(А)№оаР,,

V-(A)vnoep,.,

Ау,- (А%О Нр;)У10аРц.

Ki, , .

Причем величина А может быть представлена в любой позиционной системе счислеиия. На основании Вышеизложенкого «шгоритм преобразования напряжения в цифровой код СОК, который реализуется в предлагаемом анагюго-цифровом преобра. зрвателе, представляется в следующей последовательности.

На первом этапе определяется разрядная цифра ПСС а,, .Ох приближается до величиныЦ(О4,П Pi)u±e, причем 0 всегда меньше и jt.

Процесс определения а, осущест-г вляется следующим образом. .

В исходном состоянии триггеры 11 и 12 управления и счетчшси 1-4 находятся в нулевых состояниях. ЦАП б выполнен таким образом, что Напряжение, формируемое на В1;ором выходе, соответствует содержимому счетчика 2, т.е. если содержимое счетчика 2 соответствует крмбинации 0...00 и напряжение на втором выходе ЦАП б равно 0. В то же время напряжемте на первом выходе ЦАП б равно Р Если содержимое счетчика 2 становится равным 0...01, то напряжение на первом | ходе ЦАП б становится равным 2-aj а на второй выходе - . Таким

образом , напряжение на первом вы-, ходе ЦАП б всегда превышает напряжение на втором выходе на величину ,- . В момент времени, соответствующий началу преобразования , по шине 20 поступает запускающий импульс, который устанавливает триггер 11 управления в единичное состояние. Через время, равное .времени задержки элементом 15 задержки , открывается ключ 13 и

10 тактовые импульсы, поступающие

по шине 19, начинают поступать на счетный вход счетчика 2. Счетчик. 2 увеличивает свое содержимое с при. ходом каждого тактового импульса

15 до тех пор, пока напряжение на первом .выходе ЦАП б не станет больше . чем Ux. В этот момент на выходе компаратора 8 появляется сигнал логической 1, который уста.навлива20

i ет триггер 11 в нулевое состояние. Таким образом, после .остановки счета счетчиков 2 его содержимое равно величине аи. Если преобразуемое Hatпряжениеих дО Р1 / то до прихода, за25пускающего импульса на выходе ком- паратора 8 присутствует сигнал 1, под действием которого после воздействия запускающего импульса триг гер 11 опять возвращавтся в нуле0вое состояние, а так как время задержки элемента 15 задержки выбирается немного больше, чем длительность запускающего импульса, то н-а вход счетчика 2 не поступает ни

. одного тактового импульса- и содер5жимое счетчика 2 остается равным i исходному, что соответствует .величине ау, 0.

Таким образом, до момента сброса триггера 12 в нулевое состояние вы0полняется первый этап, в течение KOTOpor g Ux приближается до ветаячины ()ui 0 , на вых6дё вь1читающего .устройства 10 образуется разность . :

5

,,1l/JU.9TOM U2.-A%

На втором этапе, который начинается в момент возвращения триггера 11 в нулевое состояние, запускается одновибратор 17, импульс

0 которого задерживается элементом 16 задержки на время задержки, необ- ходимое для преобразования шифратором 7 содержимого счетчика 2 по алгоритму ()обРи

5

Импульс, поступивший с вькада элемента 16 задержки нд вход предварительной записи счетчика 4, переписывает информацию с выходов шифратора 7 в счетчик 4,. Далее . пульс с выхода элемента 16 задержки устанавливает триггер 12 управления в единичное состояние, который разрешает прохождение тактовых импульсов через ключ 14 на входа всех счетчиков 3 и 4 по модулям, а также

двоичного накапливающего счетчика 1 который увеличивая своё содержимое на единицу с приходом каждого тактового импульса, увеливиает напржение на выходе ЦАП 5 на величину Л .

Т.ким образом, на третьем этапе осуществляется процесс приближения напряжения на выходе вычитающего устройства ГО,, в течение которого величина. А преобразуется в число-импульсный код и далее суммируется счетчиками 3 по но-Дулям,- тем самым выполняется опера - ol.4A«)vnoaPi, ,

и счетчиком 4 по наибольшему модулю и осуществляется выполнение операции , f t ч- .4 п i.

ct-v, (А,)оаРц.. В момент времени, когда больше U о. на выходе компаратора 9, появляется сигнал который устанавливает триггер 12 в нулевое состояние. На этом процесс преобразования напряжения в код СОК заканчивается, а разрыдные цифры кода СОК снимаются по группам шин 21.

Максимальное время преобразования предлагаемого преобразоват еля складывается из максимального времени, требуемого на выполнение каждого этапа. На первом этапе максима льное время преобразования составляет Р-1 тактовых импульсов, т.е. (Р-1)Т. Длительность второго эта- па определяется длительностью импульса одновибратора 17 и в общем случае составляет один тактовый импульс. На выполнение заключительного преобразования требуется Pjj-1 тактов.

Таким образом, максимальное врем преобразования предлагаемого преобразователя составляет (Ь ft; «.- )Ti в то время как максимальное время преобразования известного преобраэователя равняется .

По сравнению с известным предлагаемый преобразователь позволяет обеспечить более высокое быстродействие, что дает позвожность повысить эффективность всей вычислительной системы, функционирующей в СОК, в целом.

I Bl 151

xX-fl.///Cf,/t