Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1985 года по МПК H03M1/18 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для преобразования входного напряжения, изменяющегося в широком динамическом диапазоне, в код.

Цель изобретения - повьопение точности преобразования сигналов, изменяющихся в широком динамическом диапазойе от уровня, соизмеримого с дрейфом масштабирующих усилителей,

На чертеже приведена принципиальная схема аналого-цифрового преобразвателя.

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) содержит входную шину 1, маештабирующие усилители 2л, гене- ратор 3 синхроимпульсов, узкодиапазонные АЦП 4(- 4з , коммутатор 5, элементы ИЛИ 6,- 62, элемент 7 задерки на oднpзибpaтopej делитель 8 частоты, первый регистр 9, блок 10 задержке на счетчиках 11;|- 11, второй регистр 12, преобразователь 13 унитарного кода в единичный позиционный, преобразователь 14 единичного ,позиционного кода в двоичный позиционный.

Работает аналого-цифровой преобразователь следующим образом.

Входной сигнал, изменяющийся в ши роком динамическом диапазоне поступает на набор усилителей Z усиливается соответственно S К, К и 1 раз, причем К 2, где а - целое число. Эти промасштабированные сигналы преобразуются в цифровой код с помощью узкодиапазонных АЦП 4 - 4 по импульсу синхронизации от генератора синхроимпульсов 3. Одновременный запуск УАЦП необходим для уменьш ния динамической погрешности, возникающей вследствие асинхронности выборки значений преобразуемых сигналов различньфзн УАЦП. Наличие 1 в любом старшем разряде УАЦП, начиная с 2-го, указывает на перегрузку более чувствительного АУЦП. Сигналы с выходов старших разрядов УАЦП 4,проходя элементы ШМ 6|- 6 устанавливают в 1 соответствующий р азряд первого регистра 9 по синхроимпульсу, задержанному элементом задержки 7. Если установится в 1 из-за перегрузки чувствительных УАЦП один или несколько разрядов первого регистра 9, то сигналом с прямого выхода ,этих регистров обнуляется соответствующий счетчик г блока 10 задержек, а сигналом инверсного выхода устанавливается в единицу соответствующий разряд второго регистра 12, выходы которого, пройдя преобразователь 13 унитарного кода в единичный позиционный, управляют работой коммутатора 5, т. е запрещают прохождение разрядных сигналов более чувствительного УАЦП на выходные шины АЦП (разряды мантиссы выходнЪго кода). При уменьшении входного сигнала до уровня, при котором он попадает в рабочую зону более чувствительного УАЦП (этот УАЦП был перегружен и не может нормально функционировать некоторое время Тд, пока в его масштабирующем усилителе закончится переходной процесс, причем длительность переходного процесса Т можно определить как

T.ten(Ue,,,,jh)

где с - постоянная времени разделительной цепочки усилителя - максимальный уровень преобразуемого сигнала УАЦП; h - величина кванта УАЦП, возвратится в исходное нулевое состояние соответствукиций разряд -первого регистра 9 и импульсы от делителя частоты 8 начнут заполнять соответствующий, счетчик 11,- 11 блока Ю задержки и счетчик будет отсчитьшать время, необходимое для восстановления в нормальное состояние усилителя, кото1 11й до зтого момента был перегружен. Если входной сигнал не вызовет новой перегрузки этого усилителя, то через время Т появится импульс на выходе переполнения соответствующего счетчика блока 10 задержки, кото1Я й установит в О соответствующий разряд второго регистра 12 и только после зтого сигналы с выходов более чувствительного УАЦП попадут через коммутатор 5 на выход АЦП. Если же на отрезке времени TQ, когда заполнялся соответствующий счетчик .11,- 11, входной сигнал вновь перегрузит усилитель, то сигнал с соответствукщего разряда первого регистра 9 сбросит в О счетчик 11 и АЦП перейдет в состояние, которое уже рассматривалось. Такое оэстроение алгоритма выбора соответствующего УАЦП позво-::. ляет исключить погрешности, возниканяцие за счет перегрузки усилителей. Сигналы с выхода преобразователя 13 унитарного кода в единич1197075ный позиционный после преобразования их в двоичный позиционный код преобразователя 14 являются старшими разрядами АЦП (разряды порядка).

АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий масштабирукнцих усилителей, .входы которых объединены и являются входной юиной, а выходы соединены соответственно с первьв 1И входами узкодиапа- зонных аналого-цифровых преобразователей, выхода которых соединены соответственно с инфориационньвш входами коммутатора, выходы которых являются шинами кода мантиссы, а У11равляюод(иё входы - с выходами пре-т образователя унитарного кода в единичный позиционный код, отличающий с я тем, что с целью повышения точности, в него введены генератор синхроимпульсов, делитель частоты, элемент задержки, блок задержки на п-1 счетчике,два регистра, преобразователь единичного позиционного кода в двоичный позиционный код, п-1 элементов ИЛИ, входа которых соединены соответственно с выходами старших разрядов соответствующих узкодиапазонных аналогоцифровых преобразователей, а в лсоды с соответствутцими первыми входами первого регистра, второй вход которого соединен с выходом элемента задержки, вход которого объединен с входом делителя частоты и вторыми входами узкодиапазонных аиалого-ци овых преобразователей и подключен к выходу ге нератора с инхроимпульсов, при этом инверсные выходы первого S регистра соединены с первыми входами второго регистра, вторые входы которого через соответствующие счетчики соединены соответственно с прямыми выходами первого регистра, а вторые входы счетчика объединены и подключены к выходу делителя частоты, причем вькоды второго регисо стра соединены соответственно с входами преобразователя унитарного кода в единичный позиционный код, выЧ ходы которого подключены соответст- веяно к входам преобразователя едиел ничного позиционного кода в двоичнь позиционный код, выходы которого являются шинами кода порядка.