Устройство аналого-цифрового преобразования Советский патент 1987 года по МПК H03M1/10 

1

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для метрологического обеспечения прецизионных цифровых информационно-измерительных комплексов и систем уп- равления.

Целью изобретения является повышение функциональной надежности устройства.

На чертеже приведена функциональ- ная схема устройства аналого-цифрового преобразования.

Устройство содержит цифроаналого- вый преобразователь 1, корректирующий цифроаналоговый преобразователь 2, сумматор 3, аналого-цифровой пре образователь 4, источник 5 опорного напряжения, первый 6 и второй 7 мультиплексоры, блок 8 памяти, третий мультиплексор 9, счетчик 10, пре1Д13ионный цифроаналоговый преобразователь 11 и коммутатор 12, Аналого-цифровой преобразователь выполнен на компараторе 13 и блоке 14 поразрядного кодирования.

Устройство работает следующим образом.

Источник 5 опорного напряжения вырабатывает необходимое для работы цифроаналогового преобразователя 1, корректирующего цифроаналогового преобразователя 2 и прецизионного цифро аналогового цифроаналогового преобразователя 11 опорное напряжение.

В режиме коррекции вырабатываются коды коррекции погрешности преобразования, С выхода счетчика 10 код поступает на вход превдзионного цифроаналогового преобразователя 11, выход которого через коммутатор 12 подключен к первому входу компаратора 13, Выходы старших разрядов блока 14 поразрядного кодирования через третий мультиплексор 9 подключены к управляющим входам корректирующего цифроаналогового преобразователя 2, адресный вход блока 8 памяти через второй мультиплексор 7 - к выходам счетчика 10, Выход счетчика 10 через первый мультиплексор 6 подключен к входу цифроаналогового преобразователя 1, На управляюш й вход блока 14 поразрядного кодирования подается сигнал Пуск, на его выходах старши разрядов вырабатывается код коррек- ции погрешности преобразования. При подаче этого кода на вход корректирующего цифроаналогового преобразова5

55

-5 0

5 -5 0 5

142

теля 2 компенсируется влияние погрешности цифроаналогового преобразователя 1, сумматора 3 и компаратора 13. На точность компенсации не влияет точность самого корректирующего цифроаналогового преобразователя 2, Па управляющий вход Запись-считывание блока 8 памяти в режиме коррекции поступает сиг,нал, соответствующий записи. После окончания выработки кода коррек1щи старшими разрядами блока 14 поразрядного кодирования на вход Разрешение блока 8 памяти подается сигнал, соответствующий разрешению. Таким образом в ячейку блока 8 памяти с адресом,. равным выходному коду счетчика 10, записывается такой код коррекции .погрешности преобразования, что при подаче его на вход корректирующего цифроаналогового преобразователя 2 входному напряжению устройства, равному выходному напряжению прецизионного цифроаналогового преобразователя 11 при данном преобразуемом коде, соответствует этот же код. После этого код счетчика 10 увеличивается на единицу младшего разряда, и аналогично вырабатывается код коррекции .погрешности преобразования дпя следующей точки характеристики .преобразования напряжения в код. После того, как выбран и запомнен код коррекции для точки характеристики преобразования, в которой все разряды кода содержат единицу, увеличение кода счетчика 10 на единицу мггадшего разряда приводит к появлению нулей во всех разрядах счетчика 10 вследствие переполнения. Производится выработка и запоминание кода коррекции погрешности преобразования дпя точки характеристики преобразования, в которой выходной код должен содержать . во всех разрядах нули, т.е. дпя входного напряжения, равного нулк). Далее выработка и запоминание кодов коррекции погрешности преобразования производится аналогичным образом.

Сразу после включения устройства необходима непрерывная последовательность выработки и запоминания кодов коррекции погрешностей преобразования для всех точек характеристики преобразования, т.е. в этом случае устройство непрерывно работает в режиме коррекции до тех пор, пока не будут выработаны и запомнены коды коррек31

погрешностей преобразования для всех точек характеристики преобразования. Это занимает относительно много времени (для 16-разрядного аналого-цифрового преобразователя/ реализованного на интегральных микросхемах среднего быстродействия. При дальнешей работе циклы коррекции чередуются с циклами преобразования. В связи с тем, что температурные, а тем более временные изменения влияющих на точность преобразования параметров элементов устройства происходят медленно, в каждом цикле коррекции производится выработка и за- поминание кода коррекции только для одной точки характеристики преобразования, и циклы коррекции производятся со значительными интервалами времени.

После выработки одного кода коррекции содержимое счетчика увеличивается на единицу младшего разряда.

В течение значительного интервала времени, занимаемого очередным цик- лом преобразования, при очень малом быстродействии прецизионного цифроаналогового преобразователя 11 к следующему циклу коррекции на выходе его успевают установиться напря женин с высокой точностью. Поскольку в цикле коррекции не затрачивается время на выработку точного значения напряжения, так как-корректирующий цифроаналоговый преобразователь 2 имеет небольшую разрядность, то время выработки кода коррекции с помощью блока 14 поразрядного кодирования очень мало. Эти два обстоятельства позволяют получить очень малый цикл коррекции, что дает возможность применять предлагаемый преобразователь в быстродействующих информационно-измерительных системах реального времени и в быстродействующих сие- темах управления.

В режиме преобразования аналого- цифровой преобразователь работает следующим образом.

С помощью коммутатора 12 к вто- рому входу компаратора 13 подключается входное преобразуемое напряжение. Выходы блока 14 порязрядного кодирования через первый мультиплексор. 6 подключаются к управляющем входам цифроаналогового преобразователя 1 и через второй мультиплексор 7 к адресным входам блока 8 памяти.

j to15 20

25 зо „

Q j

5

144

Выходы данных блока 8 памяти через третий мультиплексор 9 подключаются к управляющим входам корректирующего цифроаналогового преобразователя 2. На управляющем входе Разрешение блока 8 - сигнал, соответствующий разрешению. Теперь после подачи на управляющий вход Пуск блока 14 поразрядного кодирования сигнала на выходе аналого-цифрового преобразователя вырабатывается код, с высокой точностью соответствующий входному напряжению.

Формула изобретения

I

Устройство аналого-цифрового преобразования, содержащее цифроаналоговый преобразователь, прецизионный цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с первым входом компаратора, выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, второй вход коммутатора является первой входной шиной, блок памяти, источник опорного напряжения, выход которого соединен с входами опорного напряжения цифроаналогового и прецизионного цифроаналогового преобразователей, отличающееся тем, что, с целью повышения функциональной надежности, в него введены сумматор, счетчик, первый, второй третий мультиплексоры, корректирующий циф- роаналоговый преобразователь, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, второй вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом сумматора, выходы соединены с соответствующими первыми информационными входа; ги первого и второго мультиплексоровj а выходы старших разрядов соединены с соответ- СТВУЮЕ1ИМИ первыми информационными входами третьего мультиплексора и соответствуюшд1ми входами данных блока памяти, входы адреса которого соединены с соответствующими выходами второго мультиплексора, вторые информационные входы которого объединены с соответствуюнщми информационными входами прецизионного цифро- аналогового преобразователя и соответствующими вторыми информационными входами первого мультиплексора и соединены с cooтвeтcтвyющимIi выхода-

5 12955146

ми счетчика, выходы данных блока па-ционные входы корректирующего цифро- мяти соединены с соответствующимианалогового преобразователя соедине- вторыми информационными входамины с соответствующими входами треть- третьего мультиплексора, а выход ис-его мультиплексора, управляющие вхо- ночника опорного напряжения соединен5 ДЬ1 коммутатора, первого, второго, с входом опорного напряжения коррек-третьего мультиплексоров и блока тирующего цифроаналогового преобра-памяти являются соответстве(но вто- зователя, информационные входы цифро-рой, третьей четвертой, пятой и аналогового преобразователя соеди-шестой входными шинами, а счетный йены с соответствующими выходам tO вход счетчика является шиной такто- первого мультиплексора, а ийформа-вых импульсов.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для метрологического обеспечения информационно-вычислительных систем и систем управления. Изобретение Входное напряжений . позволяет повысить функциональную надежность устройства, содержащего цифроаналоговый преобразователь Г (ЦА11), прецизионный цифроаналоговый преобразователь 11, коммутатор 12, .аналого-цифровой преобразователь 4, блок 8 памяти, источник 5 опорного напряжения, за счет введения cy ««ia- тора 3, счетчика 10, первого 6, второго 7, третьего 9 мультиплексоров, корректирующего цифроаналогового преобразователя 2, что позволило снизить требования к корректирующему ЦАП 2 в части монотонности его характеристики, а также снизить требования по точности к сумматору 3. 1 ил. Старший разряд 1 Выходной с (Л