Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1987 года по МПК H03M1/38 

1

Изобретение относится к технике средств связи и может быть использовано при построении аналого-цифровых преобразователей (АЦП) сигналов изображения, например, сигналов передаю- пцлс телевизионных камер.

Цель изобретения - повышение точности преобразования.

На фиг. 1 представлена структурная Q J которьш подается на соответствующие входы компаратора 1 и вьшря- мителя 2 первого каскада. Диаграмма сигнала и на одном из выходов, например первом, ДУ 5 представлена на

схема АЦП; на фиг. 2 - структурная схема выпрямителя; на фиг. 3 - диаграммы сигналов, иллюстрирующих работу преобразователя, где буквами обозначены диаграммы сигналов в соответ- -jg фиг., за сплошной линией, а на втором - ственных точках структурной схемы устройства на фиг. 1.

АЦП (фиг. 1) содержит п, например 4 каскада, калщый из которых состоит из

пунктирной. Аналогично изображены диаграммы сигналов Ugj,,,, на выходах выпрямителя 2 каждого разряда. Поскольку структура преобразователя является

компаратора 1, выпрямителя 2, первого JQ дифференциальной, на временных диа- генератора 3 тока и второго генера- граммах (фиг. 3) показаны лишь отнокак

тора 4 тока. Входной каскад содержит дифференциальный усилитель (ДУ) 5, а последний каскад - компаратор 1. Первый вход ДУ 5 подключен к источнику входного аналогового сигнала, а второй его вход соединен, например, с ис- fo4HHKOM постоянного смещения. Первый и второй выходы ДУ 5 соединены с соответствующими входами выпрямителя 2 и компаратора 1 первого каскада.

В каждом каскаде второй генератор 4 тока соединен с третьим входом выпрямителя 2, четвертьй и пятьш входы которого подключены к первому и второму выходам компаратора 1. Первый и второй выходы выпрямителя 2 соединены с соответствующими входами компаратора 1 и вьшрямителя 2 последующего каскада. Первьй генератор 3 тока соединен с первым выходом вьшрямителя 2, а выход, например второй, компаратора 1 подключен к выходу соответствующего разряда АЦП.

Вьшрямитель.. 2 АЦП обведен на фиг. 2 пунктиром, причем обозначенные цифрами его выводы адекватны выводам вьшрямителя 2, изображенного на фиг. 1. Он содержит три переключателя тока, в качестве которых может

30

сительные уровни сигналов, так как по стоянные синфазные сигналы и помехи не оказывают существенного вредного

25 влияния на работу преобразователя. Компаратор 1 определяет уровень подвергаемого преобразованию сигнала относительно середины его динамического диапазона, соответствующего шкале преобразования. На его выходах формируются противофазные сигналы высокого и низкого уровней логических символов 1 . Эти сигналы, используемые как сигналы выхода разряда (фиг.За), управляют работой пе35 реключателей 7 и 8 тока вьтрямите- ля 2.

Первый переключатель 6 тока выпря мителя 2, имеющий в данном примере одинаковые и равные единице коэффициенты передачи по инвертирующему и неинвертирующему входам, под действием поступающего на его входы диффе40

вых

с вы45

ренциального сигнала Ug U

ходов ДУ 5 осуществляет пропорциональное перераспределение тока генератора 4 тока между вторым и третьим переключателями 7 и 8 тока. При этом большему по величине сигналу на первом входе переключателя 6 тока соот- быть использован дифференциальный кас-50 ветствует больший ток на его первом кад любого типа, причем первый, вто- выходе и наоборот. рой и третий входы первого переключателя 6 тока соединены с соответствующими входами выпрямителя 2, а первый и второй его выходы соединены с 55

Второй и третий переключатели 7 и 8 тока осуществляют переключение тока, поступающего на их третьи входы от первого переключателя 6 тока, так что при высоком уровне сигнала на их первых входах весь ток направляется на соответствующие первые выходы. Переключение тока контролируется сигтретьим входом второго и третьего пе- р еключателей 7 и 8.

Первые (вторые) входы переключателей 7 и 8 тока объединены и соединены

752

с четвертым (пятым) входом выпрямителя 2, Разноименные выходы второго и третьего переключателей 7 и 8 тока попарно объединены и соединены с соответствующими выходами вьшрямителя 2. АЦП работает следующим образом. Синфазный входной сигнал U преобразуется ДУ 5 в дифференциальный которьш подается на соответствующие входы компаратора 1 и вьшря- мителя 2 первого каскада. Диаграмма сигнала и на одном из выходов, например первом, ДУ 5 представлена на

фиг., за сплошной линией, а на втором -

фиг., за сплошной линией, а на втором -

пунктирной. Аналогично изображены диаграммы сигналов Ugj,,,, на выходах выпрямителя 2 каждого разряда. Поскольку структура преобразователя является

как

0

сительные уровни сигналов, так как постоянные синфазные сигналы и помехи не оказывают существенного вредного

5 влияния на работу преобразователя. Компаратор 1 определяет уровень подвергаемого преобразованию сигнала относительно середины его динамического диапазона, соответствующего шкале преобразования. На его выходах формируются противофазные сигналы высокого и низкого уровней логических символов 1 . Эти сигналы, используемые как сигналы выхода разряда (фиг.За), управляют работой пе5 реключателей 7 и 8 тока вьтрямите- ля 2.

Первый переключатель 6 тока выпрямителя 2, имеющий в данном примере одинаковые и равные единице коэффициенты передачи по инвертирующему и неинвертирующему входам, под действием поступающего на его входы диффе0

вых

с вы

ренциального сигнала Ug U

ходов ДУ 5 осуществляет пропорциональное перераспределение тока генератора 4 тока между вторым и третьим переключателями 7 и 8 тока. При этом ольшему по величине сигналу на первом входе переключателя 6 тока соот- ветствует больший ток на его первом выходе и наоборот.

нальное перераспределение тока генератора 4 тока между вторым и третьим переключателями 7 и 8 тока. При этом большему по величине сигналу на первом входе переключателя 6 тока соот- ветствует больший ток на его первом выходе и наоборот.

Второй и третий переключатели 7 и 8 тока осуществляют переключение тока, поступающего на их третьи входы от первого переключателя 6 тока, так, что при высоком уровне сигнала на их первых входах весь ток направляется на соответствующие первые выходы. Переключение тока контролируется сиг-Т1334375

налами компаратора 1. Предположим, Симметричная относительно преобчто на первом выходе ДУ 5 действуетразуемого сигнала дифференциальная

униполярный сигнал большего уровня,структура предлагаемого устройства

а на втором - меньшего. В этом слу-обеспечивает по сравнению с известнычае на первом выходе компаратора 1ми устройствами повьш1ение точности

появляется высокий уровень, и пере-преобразования не менее чем в 5 раз.

ключатель 7 тока подключает к перво-Использование в выпрямителе линейных

му выходу выпрямителя 2 весь большийэлементов обеспечивает точное воспроток переключателя 6 тока. Переключа- юизведение (отслеживание) выходным

тель 8 тока подключает к второму вы-сигналом входного во всем динамичесходу выпрямителя 2 весь меньший токком диапазоне. Причем сигнал на выпереключателя 6 тока.ходе выпрямителя после свертки равен

Если на первом выходе ДУ 5 деист-по амплитуде сигналу на его входе, вует сигнал меньшего уровня, а на 15Это дополнительно повышает точность втором - большего, то на первом выхо-преобразования. Кроме того, в пред- де компаратора 1 появляется сигналлагаемом устройстве упрощено согласо- низкого уровня, и переключатель 7 то-вание каскадов по уровню, поскольку ка подключает к второму выходу выпря-для дифференциальной симметричной мителя 2 весь меньший ток переключа- 2оструктуры синфазные сигналы постоянных теля 6 тока. Переключатель 8 токасмещений преобразуемого сигнала по подключает к первому выходу выпрями-уровню, как и синфазные помехи, не теля 2 весь больший ток переключате-оказывает заметного влияния на работу ля 6. тока. Таким образом, при любомустройства. Это позволяет по сравне различии уровней униполярных сигналов 25нию с прототипом сократить примерно на входах первого каскада, на первомна 60% количество необходимых регули- выходе выпрямителя 2 протекает большийровок,. так как отсчет сигналов произ- ток, а на втором выходе - меньший.водится только относительно уровня Происходит двухполупериодное выпрям- баланса каскадов. В каждом каскаде ление дифференциального сигнала. Да- зодостаточно подстроить величину тока, лее из сигнала большего уровня, деист-например, первого генератора тока от- вующего на первом выходе выпрямите-носительно величины тока второго гене- ля 2, вычитается сигнал генератора 3ратора тока, тока, равный по величине половине динамического диапазона выходного сигна-Формула изобретения ла первого каскада. В результате с выходов выпрямителя 2 первого каскада 1. Аналого-цифровой преобразова-, на входы последующего, второго, кас-тель, содержащий п по числу разрядов када подается дифференциальный сигнал,преобразования каскадов, каждый из ко- изображенный на фиг. Зб в координатах дг,торых, кроме п-го каскада, выполнен- . Ugx, U5bix Этот сигнал подвер-ного на компараторе, вьтолнен на ком- гается аналогичному преобразованию вопараторе, двух генераторах тока и вы- втором каскаде, выходной сигнал кото-прямителе, первый выход выпрямителя рого изображен в координатах UBP,,,i-каскада соединен с выходом первого на фиг. Зв, затем в 45 генератора тока i-каскада, о т л и- ем аскад е (фиг. Зг). В последнемчающийся тем, что, с целью каскаде определяется лишь положениеповышения точности преобразования, уровня сигнала предьщущего каскадав него введен дифференциальный уси- относительно уровня его баланса, таклитель, первый вход-которого является как отпадает необходимость формирова- с„шиной преобразуемого сигнала преоб- ния сигнала для последующего каскада.разователя, второй вход является ши- В результате преобразования входногоной напряжения смещения, первый и аналогового сигнала на выходах разря-второй выходы соединены с соответст- дов устройства формируется цифровойвующими первыми и вторыми входами код. При этом кодовый растр, представ- компаратора и выпрямителя первого ляющий зависимость выходного кода К каскада, а в каждом i каскаде выход от уровня Ug подвергаемого преобра-второго генератора тока соединен с зованию сигнала, будет отражать реф-третьим входом выпрямителя, четвер- лексньй двоичный код Грея (фиг.Зд).-тый и пятый входы которого соответственно подключены к первому и второму выходам компаратора, а первый и второй выходы выпрямителя, кроме п-го и п-1 каскадов, соединены соответственно с первым и вторым входами компаратора и выпрямителя i+1 каскада, первый и второй входы компаратора п-го каскада соответственно подключены к первому и второму выходам выпрямителя п-1 каскада, вторые выходы компараторов всех каскадов являются

выходнь1мн преобразователя, о

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что выпрямитель выполнен на трех переключателях тока, первый, второй и третий

1касмв

2 каскад

Фиг.

фиг. 2

входы первого переключателя тока являются соответственно первым, вторым и третьим входами выпрямителя, а первый и второй выходы соответственно подключены к первым входам второго и третьего переключателей тока, вторые входы .которых объединены и являются четвертым входом вьшрямителя, а третьи входы объединены и являются пятым входом выпрямителя, первый выход второго переключателя тока объединен с вторым выходом третьего переключателя тока и является первым выходом выпрямителя, а второй выход объединен с первым выходом третьего переключателя тока и является вторым выходом выпрямителя.

3 каскад ff кос над

ffpojpad

фие.З

Изобретение относится к технике средств связи и может быть использовано при построении аналого-цифровых преобразователей сигналов изображения, например сигналов передающих телевизионных камер. Цель изобретения - повышение точности преобразования. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) содержит п каскадов, каждый из которьк, кроме п-го, состоит из компаратора, выпрямителя, двух генераторов тока, п-й каскад выполнен только на компараторе, а входной блок представляет собой дифференциальный усилитель, первый вход которого является шиной преобразуемого сигнала, а второй .вход - шиной напряжения смещения. Данный АЦП позволяет о.пери- ровать при преобразовании дифференциальными сигналами, сокращая число необходимых регулировок для согласования по уровню, и обеспечивает точное воспроизведение (отслеживание) сигналов во всем их динамическом диапазоне. 3 ил. (Л С/д 00 4 00 vl ел

Составитель Л.Беляева Редактор И.Касарда Техред В.Кадар Корректор Л.Пилипенко

Заказ 3980/57 Тираж 901 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,. д. 4/5

1роизводственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4