Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1986 года по МПК H03M1/26 

Изобретение относится к вычислительной и цифровой измерительной технике и может быть использовано для преобразования аналоговых величин в цифровые.

«Цель изобретения - Повышение точ-. ности аналого-цифрового преобразования . .

На чертеже .изображена структурная схема аналого-цифрового преобразователя (АЦП).

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) содержит входную шину 1, блок 2 сравнения, первый цифроаналоговый преобразователь 3, блок 4 постоянной памяти (БПП), аналоговый сумматор 5, второй цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 6, регистр 7 последовательного приближения (РПП), выходные шины 8, шину 9 Запуск, шину 10 тактовых импульсов.

Если ЦАП аналого-цифрового преобразователя реализовать на основе неизбыточного классического двоичного кода, то наличие определенных отклонений весов разрядов цифроаналого вого преобразователя от требуемых значений может привести к разрывам вькодной характеристики устройства. Данное обстоятельство значительно снижает эффективность цифровой и циф роаналоговой коррекции таких АЦП.

Если цифроаналоговый преобразователь АЦП реализовать на основе избыточного измерительного кода (ИИК), то наличие в определенных пределах отклонений весов разрядов от требуемых значений не приведет к разрывам вьщодной характеристики, хотя последняя и будет иметь скачкообразный характер.

Уменьшить (линеаризовать) скачки выходной характеристики таких АЦП можно, например, путем цифроана

логовой коррекции результата преобразования . Разрядная сетка АЦП при этом разбивается на две группы: группу старших и группу младших разрядов.

Такой подход справедлив при формировании весов разрядов ЦАП с одинаковой относительной погрешностью. В этом случае отклонения младших разрядов будут малыми, а старших - большими. в предлагаемом аналого-цифровом преобразователе первый цифроаналого- вый преобразователь 3, на вход которого поступают младшие разряды с РПП 7 может быть реализован на основе двоичного кода. Второй цифроаналоговый преобразователь 6 должен быть реализован на основе ИИК, например кода Фибоначчи, и состоять из полноразрядной сетки, т.е. содержать как младшие, так и старшие разряды. При этом разрывов не будет, если веса разрядов изготавливать с погрешностью не хуже 23,6%.

Коррекция предлагаемого аналогоцифрового преобразователя производится непосредственно после изготовления. При этом на входную шину 1 АЦП подают набор вспомогательных аналоговых сигналов А и уравновешивают

их при помощи .блоков 2 и 5-7. Причем, блок 4 постоянной памяти на этапе коррекции отсутствует и РШ1 7 управляет ЦАП 6 непосредственно. Результаты уравновешивания А; компенсирующим сигналом ЦАП фиксируют в БПП 4 и используют в дальнейшем преобразовании. Уровни вспомогательных аналоговых сигналов соответствуют уровням выходного сГигнала двоичного

ЦАП при полном переборе всех входных кодовых комбинаций.

Пример выполнения коррекции ана- лого- цифрового преобразователя приведен в табл. 1.

Таблица

После программирования БПП 4 второй цифроаналоговый преобразователь с разрядами, неточно соответствующими числам Фибоначчи, фактически стал эквивалентен двоичному трехразрядному ЦАП с разрядами 8, 16, 32 точно соответствующими трем старшим разрядам шестиразрядного двоичного ДАЙ.

Таким образом, в блоке 4 постоянной памяти аналого-цифрового преобра зователя-готового к эксплуатации Хранятся точные цифровые эквиваленты входных аналоговых уровней с учетом погрешностей ЦАП 6. .

Аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом.

Аналого-цифровой преобразователь работает по принципу поразрядного кодирования. Входной аналоговый сигнал А, поступающий на входную шину 1, уравновешивается выходным сигналом аналогового сумматора 5, который суммирует вькодные компенсирующие сигналы и соответственно первого и второго цифроанало- говых преобразователей. На первом

Продолжение табл.1

такте преобразования на выходе РПП 7 З танавливается кодовая комбинация 100000, при этом А 32 и А 0. Блок 2 производит сравнение А с сигналом нал

( Aj; ) Выходной сиг- Y БС 2 подчиняется выражению

Y.

JO. 11.

если А,

(А

если А

(А

К1:

Ах2,)

5

.

. , ч«к1. - -кг,- На втором такте преобразования на выходе РПП 7 устанавливается кодовая комбинация Y, 10000, где Y, - .инверсное значение выходного сигнала блока 2 на первом такте.Далее щ оцесс уравновешивания происходит аналогично. На последнем седьмом такте преобразования входной сигнал А (А

ктуравновешивается сигналом

с точностью до половиАкг,)

ны младшего разряда ЦАП 3, а на выходных шинах 8 устройства будет находиться код Y , Y,, Y, Y , Yg, Y, являющийся точным цифровым эквива-. лентом сигнала А.

Пример преобразования сигнала А - 29 показан в табл. 2.

Формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий блок сравнения, первьй вход которого является входной шиной, выход подключен к информационному входу регистра последовательного приближения, первый управляющий вход которого является шиной Запуск, второй управляющий вход является шиной тактовых импульсов, выходы явля- ются выходными шинами и подключены к соответствующим входам первого циф- роаналогового преобразователя, о т- личающийся тем, что, с це.Таблица 2

лью повьш1ения точности, в него введены аналоговый сумматор, второй цифро- аналоговый преобразователь, блок постоянной памяти, адресные входы которого подключены к соответствующим выкодам регистра последовательного приближения, выходы - к соответствующим входим второго цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к первому входу аналогового, сумматора, второй вход которого подключен . к выходу первого цифроаналогового преобразователя, вы- : ход - к второму входу блока сравнения .

Изобретение относится к области вычислительной техники и цифровой измерительной технике. Изобретение позволяет повысить точность аналого- цифрового преобразователя за счет применения избыточных измерительных кодов (ИИК) и введения блока постоянной памяти, аналогового сумматора и второго цифроаналогового преобразователя (ЦАП). В блок постоянной памяти записываются коды, обеспечивающие на выходе второго ЦАП точные аналоговые эквиваленты старших разрядов двоичного кода, что обеспечивается применением при построении второго ЦАП взвешивания разрядов в соответствии с весами ИИК. 1 ил., 2 табл. о S W 1чЭ 00 О5 О ;о