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

Изобретение OTHOCI TCH к устройст вам импульсной техники и предназначено для использования в цифровых и мерительных приборах, устройствах а томатического управления, в система сбора и обработки данных. Издзестея аналого-цифровой преобразователь последовательного счета на основе приборов с зарядовой связью, содержащий источник входного сигнала, выход которого соединен с входом устройства выбЬрки входного сигнала устройств задержки и запоминания сигнала, где п- число двоичных разрядов преобразователя, все устройства задержки и запоминания сигнала, кроме ()-го имеют по два выхода, первый: выход каждого устройства задержки и; запоминания сигнала, кроме ( )го, соединен с вхоДом другого устройства задержки и запоминания сигнала, выход уст ройства выборки входного сигнала со динен с входом первого устройства задержки и запоминания сигнала, выход (21-1) -го устройства задержки и запоминания сигнала и вторые ВЫХОДЕЛ остальных устройств задержки и запо минания сигнала соединены с входами устройств выборки выходного ко да СП. ; Недостатком данного преобразователя является ольыой :период кванто вания входного сигнала обусловленный большим временем вдоавнивания з ряда между последовательно сое диненными устройствами задержки и за поминания сигнала. : Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является аналого-цифровой преоб1эазователь на приборах с зарядовой связью, содержащий последовательно через согласующие элементы запоминания включенные двухвыходовые элементы запоминзния, к выходу ограниченного переноса каждого из которых подключен вход одневыходового элемента запоминания соответствующего разряда а к входу двухвыходового элемента запоминания первого разряда через устройство выборки подключен источник входного сигнала С21. Недостатком известного преобразователя является низкое быстродействи (большой период квантованияJ, обусловленное необходимостью дополнитель ного этапа обратного переноса заряда из одновыходового элемента запоми нания в двухвыходовый элемент .запоминания в случае, если значение кода данного разряда равно нулю. Поскольку входы управления одновыходовых элементов запоминания верх разрядов объединены, этот этап неизбежен при формировании койа каждого разряда и повторяется п раз, где п количество разрядов кода. Быстродействие Спериод квантования ) известного преобразователя ограничено еще и тем, что интервал времени между двумя выборками преобразуемого входного сигнала обусловлен временем формирования полного кода одной выборки входного сигяала, поскольку следующая выборка j входного сигнала осуществляется только после завершения формирования значенйй всех разрядов кода предыдущей выборки входного сигнала. Цель изобретения - повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей преобразователя. Поставленная цель достигается тем что в аналого-цифровой преобразова-г тель, содержащий последовательно включенные по стоковым выходам двух выходовые элементы запоминания, к выходу ограниченного переноса каждого из которых подключен вход одновыходового элемента запоминания соответствукяцего разряда, а к входу двухвыходового элемента запоминания первого разряда через блок выборки входного сигнала подключен источник входного сигнала, введены дополнительные двухвыходовые и дополнительные одновыходовыё элементы запоминания, при этом вход каждого четного дополнительного двухвыходового элемента запоминания каждого разряда подключен к стоковому выходу дополнительного двухвыходового элемента запоминания предыдущего разряда, к выходу ограниченного переноса которого через-дополнительный одновыходовый элемент запоминания подключен вход нечетного, кроме первого, дополнительного Двухвыходового элемента запоминания этого же разряда, вход первого дополнительного двухвыходового элемента запоминания соответствующего разряда подключен к выходу одновыходового элемента запоминания предыдущего разряда, соответствующие шины выходных сигналов соединены со стоковыми выходами двухвыходового элемента запоминания и допол нительных двухвыходовых элементов последнего разряда, с выходами одновыходового элемента запоминания и дополнительных одновыходовых элементов запоминания последнего разряда, входы которых подключены к выходам ограниченного переноса соответствующих дополнительных двухвнходовых элементов запоминания последнего разряда . На чертеже представлена стурктурная схема аналого-цифрового преобразователя. Устройство содержит источник 1 входного сигнала, блок 2 выборки вход ,ного сигнала, двухвыходовые элементы 3-5 запоминания, одновыходовые (Элементы 6-8 запоминания, дополнительные двухвыходовые элементы 9-12 запоминания, дополнительные одновыходовые элементы 13-16 запоминания, шины 17 выходных сигналов. Все одно- и двухвыходовые элемен ты 3-16 запоминания и блок 2 выборки выполнены, например, в виде упра тактовыми сигналами конденсаторных ячеек памяти с управляемой зарядовой связью между ними. На выходе ограниченного переноса может ыть вьтолнен потенциальный барьер, ограничивающий перенос заряда. При этом суммарные емкости всех элемент запоминания каждого разряда равны между собой и равны емкости блока 2 т.е. С, Са+С; Сл+С1.+Са+С, ++С,.+С где Сд, - емкость i-го элемента запо минания. Аналого-цифровой, преобразователь работает следующим образом. До начала преобразования блок 2 осуществляет временную выборку вход ного сигнала (заряда) q (to) в мо мент времени to. В момент времени t с выхода блока 2 на вход двухвыходового элемента 3 поступает входн заряд qgj (to). Если величина этого заряда превышает максимальное значе ние заряда этого элемента, остаток входного заряда с его выхода ограниченного переноса поступает через вход на одновыходовый элемент 6 запоминания. В противном случае весь входной заряд будет в двухвыходовом элементе 3 запоминания. В момент времени t блоком 2 осу ществляется очередная временная выборка входного сигнала (заряда) Ч-вх Е это время заряды со стокового выхода двухвыходового элемента 3 запоминания и выхода одноваходового элемента 6 запоминания поступают на входы двухвыходовых эл ментов 4 и 9. В этом разряде перераспределение поступивших зарядов между двухвыходовым элементом 4 и одновыходовым элементом 7, а также двухвк|ходовым элементом 9 и одновыходовым элементом 13 происходит как и в предыдущем разряде между двухвыходовым элементом 3 и одновыходовым элементом 6 запоминания. В момент времени tjпроисходит передача зарядов в следующий - третий С в данном примере последний) раз ряд и осуществляется окончательное распределение зарядов, которые в виде параллельного единичного кода преобразуемой выборки входного сигнала qe.5(to поступают на шины 17/ наличие заряда на соответствующей из шин 17 соответствует логической единице, отсутствие заряда - логическому нулю. При синхронном управлении элементов запоминания каждого разряда от генератора периодических управляквдих сигналов имеем tj - tj - tj - t;, t - tc где fit - период управляющих переносом заряда сигналов. Следовательно, в предлагаемом аналого-цифровом преобразователе происходит преобразование входного сигнала за п периодов управляющих сигналов где п - количество разрядов эквивалентного двоичного позиционного кода, а, период квантования входного сиг Нала равен удвоенному периоду управляющих сигналов 2ut . Повышение быстродействия предлагаемого преобразователя вдвое достигается за счет ввода дополнительных двух- и одновыходовых элементов запоминания и организацией связей так, что исключается этап обратного переноса заряда из одновыходовых в двухвыходовые элементы запоминания и в п/2 раз за счет одновременного преобразования в код нескольких последовательных выборок входного -сигнала. Процесс кодирования в предлагаемом преобразователе сводится к разложению аналогового сигнала на слагаемые заданной величины. Заданием соответствующего ряда весов этих слагаемых может быть осуществлено преобразование с нелинейной передаточной характеристикой, что расширяет функциональные возможности преобразователя.

АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий последовательно включенные по стоковым выходам двухвыходовые элементы запоминания, к выходу ограниченного переноса каждого из которых подключен вход одновыходового элемента запоминания соответствующего разряда, а к входу двухвыходового элемента запоминания первого разряда через блок выборки входного сигнала подключен источник /входного сигнала, отли.чающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функциональных возможностей преобразователя, в него введены дополнительные двухвыходовые и дополнительные одновыходовые элементы запоминания, при этом вход каждого четного дополнительного .двухвыходовЬго элемента запоминания каждого разряда подключен к стоковому выходу дополнительного двухвыходового элемента запоминания предыдущего разряда, к выходу ограниченного переноса которого через дополнительный одновыходовый элемент запоминания подключен вход нечетного, кроме первого, дополнительного двухвыходового элемента запоминания этого же раз .ряда, вход первого дополнительного двухвыходового элемента запоминания соответствующего разряда подключен к выходу одновыходового элемента запоминания предглдущего разряда, (Л соответствующие гшны выходных сигналов соединены со стоковыми вн ходами ДВУХВЫХОДОВОГО элемента запоминания и дополнительных двухвыходовых элементов последнего разряда, с выходами одновыходового элемента | ;запоминания и дополнительных одновыходовых элементов запоминания пос-j леднего разряда, входы которых подключены к выходам ограниченного пеND реноса соответствующих дополнительЛ ных двухвыходовых элементов запоминания последнего разряда. fs