Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1984 года по МПК H03K13/17 

тора, входы которого соединены с вторым входом масштабирующего усилителя, первый вход которого подключен к

второму выводу резистора, а выход к выходу операционного уяилителя,второй вход которого соединен с общей шиной.

1, АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий цифро-аналоговый преобразователь, первую и вторую группы m элементов И, третью группу m - 1 элементов и и т-разрядный регистр на триггерах, прямые выходы каждого из которых подключены к первым входам соответствующих элементов И первой группы, вторые входы которых, кроме т-го элемента И, соединены с выходами соответствующих элементов И второй группы, и все элементы, кроме первого, соединены с первыми входами соответствующих элементов И второй группы, инверсные выходы триггеров, кроме первого триггера, соединены с вторыми входами соответствующих элементов L второй группы, входы установки единицы триггеров, кроме первого, соединены с первыми входами соответствующих элементов И третьей группы и выходами соответствующих элементов И первой группы, а вывходы установки нуля всех триггеров соединены с соответствующими выходами элементов И третьей группы, вторае входы которых объединены и подключены к выходу первого компаратора, дополнительный триггер, вход установки нуля которого соединен с шиной Пуск и входами установки нуля , всех, кроме первого, триггеров регистра и с входом установки единицы первого триггера регистра, прямой выход дополнительного триггера соединен с шиной готовности, ,а инверсный выход с входом генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены второй компаратор, масштабирующий усилитель, п дополнительных триггеров в регистр, п дополнительных элементов И в первую, вторую, третью группы элементов И, соединенных соответственно, кроме первого разряда, первый вход масштабирующего усилителя соединен с входной шиной, вторые входы - с прямыми выходами соответ- ствующих триггеров регистра и с пер- g вой выходной шиной, а выход - с пер- (Л выми входами компараторов, второй вход первого компаратора соединен с с шиной эталонного напряжения, а втором вход второго компаратора - с выходом цифро-аналогового преобразователя, входы которого соединены с прямыми выходами соответствующих п дополнительных триггеров и с второй выходо со сд ной шиной, причем выход (т + 1)-го дополнительного элемента И второй группы соединен с первым входом т-го элемента И второй группы, при этом О5 вход установки единицы дополнительного триггера соединен с первым вхо00 со дом (га + п)-го дополнительного элемента и третьей группы, а выход генератора соединен с первым входом (т + п)-го дополнительного элемента И второй группы. 2. Аналого-цифровой преобразователь по п. 1,отличаю щийс я тем, что масштабирующий усилитель выполнен на дешифраторе и последовательно соединенных резисторе и операционном усилителе с цепью его отрицательной обратной связи на резисторах типаЯ 2R и аналоговк}; ключах, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами дешифра

Изобретение относится к технике аналого-цифрового преобразования и может быть использовано при передаче аналоговых сигналов по дискретным каналам связи.

Известен преобразователь напряжения в код, содержаЕЦНй сравнив кнцее устройство, два преобразователя кода в напряжение, дешифратор, генератор импульсов, схему управления, два счет чика и сумматор мантиссы 11. Недостаток указанного устройства состоит в низком быстродействии, выэванном необходимостью счета импульсов от генератора для получения цифрово:ГО кода и относительной сложностью, вызванной наличием блоков управления и суммирования. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является АЦП, содержащий цифро-аналоговый преобразователь, первую и вторую группы m элементов И, третью группу т-1 элементов И и т-разрядный регистр на триггерах, прямые выходы каждого из которых объединены и каждый в отдельности подключен к первому входу соответствующего элемента И первой группы, вторые входы которых, кроме ш-го элемента И, соединены с выходами соответствующих элементов И второй груп пы, и все элементы, кроме первого, соединены с первыми входами соответствующих элементов И второй группы, инверсные выходы триггеров, кроме первого триггера, соединены с вторыг-ш входакн соответствующих элементов И второй группы, входы установки единицы триггеров, кроме первого, сое- динены с первыми входами соответствующих элементов И третьей группы и выходами соответствующих элементов И первой группы, а входы установки нуля всех триггеров соединены с соответствуюьдами рыходами элементов И третьей группы, вторые входы которых объединены и подключены к выходу компаратора, дополнительный триггер, вход установки нуля которого сосгдинен с шиной Пуск и входами установки нуля всех, кроме первого, триггеров регистра и с входом установ ки единицы первого триггера регистра, прямой выход дополнительного триггера соединен с шиной готовности, а инверсный выход - с выходом генератора 2j.

Недостаток данного АЦП заключается в низкой точности преобразования ма-. лых аналоговых сигналов, вызванной тем, что относительная погрешность 5 при этом даже для высокоточных преобразователей может достигать значительных величин.

Цель -изобретения - повышение точности преобразования малых аналоговых сигналов. Поставленная цель достигается тем, то в аналого-цифровой преобразователь, содержащий цифро-аналоговый преобразователь, первую и вторую группы m элементов И, третью группу т-1 элементов И и т-разрядный регистр на триггерах, прямые выходы каждого из которых подключены к первым входгич соответствующих элементов И первой группы, вторые входы которых, : кроме т-го элемента И, соединены с выходами соответствующих элементов И второй группы, и все элементы, кроме первого, соединены с первыми входами соответствующих элементов И второй группы, инверсные выходы триггеров кроме первого триггера, соедийены с входами соответствующих элементов И второй группы, входцл установки единицы триггеров, кроме перBQ O, соединены с первыми входами соответствуюа 1Х элементов И третьей группы и выходами соответствующих элементов И пераой группы, а входы устаиовки нуля всех триггеров соедииены с соответствующики выходами элементов И третьей группы, вторые входы которых объединены и подключены к выходу первого компаратора, дополнит 1ьный триггер, вход установки нуля которого соединен с шиной Пуск и входами установки нуля всех, кроме первого, триггеров регистра и с входом установки единицы вервого триггера регистра, прямой выход допсянительнего триггера соединен с шиной готовности, а инверсный выход - с входом генератора, введены второй компаратоц маоитабирующий усилитель, п дополнительных триггеров в регистр, п дополнительных элементов И в первую, вторую, третью группы элементов И, соединенных соответственно, кроме первого разряда, первый вход масштабирующего усилителя соединен с входной шиной, вторые входы - с прямыми выходами сортветствующих триггеров регистра и с; первой выходной шиной, а выход - с первыми входами компараторов, второй вход первого компаратора соединен с шиной эталонного напряжения, а второй вход второго компаратора - с выходом цифро-аналогового преобразователя, входы к- торого соединены с прямыми выxoдa u соответствующих п дополнительных триггеров и с второй выходной шиной, причем выход (т + l)-Fo дополнительного элемента И второй группы соединен с первым входом га-го элемента И второй х-руппы, при этом вход установки едшницы дополнительного триггера соединен с . первым входом (т + п)-го дополнительного элемента И третьей группы, а арход генератора соединен с первым входом (га + п)-го дополнительного эле мента И второй группы. При этом масштабирующий усилитель выполнен на деилифраторе и последовательно соединенных резисторе и операционном усилителе с цепью его отрицательной обратной связи на резисторах типа R-2R и аналоговых ключах, управляю ци0 входы которых соединены с соответствующими выходами дешифратора, входы которого соединены с вторым входом масштабирующего усилителя первый вход которого подключен к второму выводу резистора, а выход - к выходу операционного усилителя, второй вход которого соединен с общей шиной. На фиг. 1 приведена функциональная схема преобразователя; на фиг, 2 то же, масштабирующего усилителя. АЦП содержит входную шину 1 и . (т + п)-разрядный регистр 2 на триггерах, прямой выход каждого из которых через последовательно соединенные элементы И первой и третьей групп 3 и 4 подключен к своему нулевому вход а инверсный выход, кроме триггера старшего разряда регистра, через эле менты И второй группы 5 - к вторым входам элементов И первой группы 3. Единичный вход триггера старшего разряда и нулевые входы остальных триггеров регистра 2 соединены с шиной б Пуск и нулевым входом дополнител ного триггера 7, инверсный выход кот рого через ге1;ератор 8 подключен к первому входу (т + п)-дополнительног элемента И второй группы 5, а единич ный выход - к шине 9 готовности, пря мые Выходы младших п разрядов тригге ров через последовательно соединенны идп 10 и второй компаратор 11 подклю чены к вторым входам дополнительных элементов И третьей группы 4. Второй вход первого компаратора 12 соединен с шиной 13 эталонного напряжения. Пе вые входы компараторов соединены с :: выходом масштабирующего усилителя 14 аналоговый вход которого подключен к входной шине 1, а цифровые входы сое динены с единичными выходами триггеров старших m разрядов регистра. Масштабирующий усилитель 14 (фиг. 2) выполнен на цепочке 15 резисторов R-2R и аналоговых ключей в цепи отрицательйой обратной связи операционного ускг лителя 16 с постоянным резистором 17 на входе, при этом управляегдле входы аналоговых ключей соединены с соответствующими выходами дешифратора 18, входы которого, другой конец постоянного резистора и выход операционного усилителя являются цифровыми вxoдa ffi, аналоговым входом и выходом масштабирующего усилителя соответственно . АЦП работает следующим образом. Импульс на шине 6 Пуск устанавливает, триггеры регистра 2 в положение 10;..О, а дополнительный триггер 7 перебрасывает в нулевое положение, в результате чего начнется генерация импульсов на выходе генератора 8. В соответствии с двоичным кодом старших m разрядов регистра 2 на выходе дешифратора 18 масштабирующего усилителя 14 установится унитарный код (в случае, например, при m 3-00010000), в результате чего на инверсный вход операционного усилителя 16 переключится соответствующий резистор цепочки 15 резисторов R-2R и на его выходе появится сигнал, равный „м (в рассматриваемом примере 2 ), если где Unp - преобразуемый сигнал; U его максимальное значение, или же сигнал, значение которого больше Un, В первом случае на выходе KohftiapaTOpa 12, в котором выходной сигнал масштабирующего .усилителя 14 сравнивается с эталонным напряжением Jm , появляэтся сигнал логического нуля., а во втором случае - сигнал логической единицы. Поэтому первый импульс от генератора 8 устанавливает регистр 2 в положение р,, 10,..О, второй импульсв положение „. 10...О, и т,д,/ т-й импульс - в положение р„,у,,5 о 10.. .0. К этому моменту на второй вход компаратора 11 подается усиленный входной сигнал, равный Unp2 , и запускается другая часть АЦП, которая работает аналогично прототипу. Таким образом, после подачи от генератора 8 m + п количества импульсов дополнительный триггер 7 устанавливается в единичное положение, в результате чего прекращается генерация импульсов на выходе генератора 8, а