Реверсивный аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1987 года по МПК H03M1/02 

1

Изобретение относится к вычисли- тельной и измерительной технике и может быть использовано в интерфейсных устройствах систем с аналоговым и цифровым представлением информации, а также для долговременного хранения аналоговых сигналов в цифровом виде. Цель изобретения - повьппение точности и расширение области применения реверсивного аналого-цифрового преобразователя.

На чертеже представлена функциональная схема преобразователя.

Реверсивный аналого-цифровой преобразователь содержит цифроаналого- вый преобразователь (ЦАП) 1, компаратор 2, два встречновключенных диода 3.1 и 3.2, регистр 4 по сл едов а тельных приближений, первый коммутатор 5 кодов, усилитель 6, шину 7 аналогового сигнала, резистор 8, первый 9 и второй 10 ключи, второй коммутатор 11 кодов, шину 12 цифрового входного сигнала, регистр 13, первую выходнзгю шину 14, третий 15 и четвертый 16 ключи, шину 17 аналогового входного

сигнала, блок 18 управления, содержащий шину 19 задания режима, триггер 20, генератор 21 импульсов, инвертор 22, шину 23 Пуск.

В процессе аналого-цифрового преобразования на шину 19 задания режима реверсивного аналого-цифрового преобразования поступает сигнал, обеспечивающий подключение выходов регистра последовательных приближений 4 через коммутатор 5 к входам ЦАП 1 и через коммутатор 11 к входам регистра 13. В указанном режиме по сигналам управления с входа и выхода инвертора 22 замыкаются ключи 15 и 9 и размыкаются ключи 10 и 16. Усили25 гера 20 и на (п+1)-й вход коммутатора 1 1 . Этот сигнал возвращает триггер 20 в исходное состояние, а также обеспечивает запись кода результата преобразования с информационных выхо30 дов регистра 4 последовательных приближений в регистр 13. С изменением состояния триггера 20 его входной сигнал запрещает генерацию тактовых импульсов генератором 21, а также работу регистра 4. Код результата присутствует на выходной шине 14 устройства. Преобразование на этом до поступления следующего сигнала запуска прекращается.

35

40

В режиме цифроаналогового преобразования на шину 19 поступает сигнал, имеющий инверсное по отношению к сигналу в режиме аналого-цифрового пре- тель 6 обращается в повторитель нап- 45 образования значение. При этом ключи ряжения, поступающего через замкну- 15 и 9 размыкаются, а ключи 10 и 16 тый ключ 15 с шины 17. Входное напря- замыкаются. Усилитель 6 начинает выжение преобразуется с помощью резистора в ток Igj , где R - сопротивление резистора 8. Этот ток уравновешивается током ЦАЦ 1, используемого для выработки компенсирующего воздействия.

Процесс аналого-цифрового преобразования начинается по сигналу запуска, поступающему на вход триггера 20 и устанавливающему его в состояние, при котором разрешена работа генератора 21 1 регистра 4 последователь10

617102

ных приближений. Генератор 21 начинает генерировать последовательность тактовых импульсов, поступающих на

,. регистр 4 последовательных приближений. Выходные сигналы регистра 4 последовательных приближений в соответствии с алгоритмом поразрядного уравновешивания управляют в каждом такте подключение разрядных токов ЦАП 1. Сравнение входного и компенсирующего воздействия осуществляется с помощью компаратора 2, причем диоды 3 огр ани- чивают перепады напряжений на его

15 Входах. Результат сравнения (логический нуль или единица) заносится в регистр 4 последовательных приближений. По окончании преобразования выходной ток ЦАП I ХцапС точностью до едини- 20 Цы младшего разряда равен входному току I gj . По завершении п-разрядного преобразования регистр 4 последова- . тельных приближений вырабатывает сигнал, который поступает на вход триг25 гера 20 и на (п+1)-й вход коммутатора 1 1 . Этот сигнал возвращает триггер 20 в исходное состояние, а также обеспечивает запись кода результата преобразования с информационных выхо30 дов регистра 4 последовательных приближений в регистр 13. С изменением состояния триггера 20 его входной сигнал запрещает генерацию тактовых импульсов генератором 21, а также работу регистра 4. Код результата присутствует на выходной шине 14 устройства. Преобразование на этом до поступления следующего сигнала запуска прекращается.

35

полнять функции преобразователя ток - напряжение, диоды 3 запираются нулевь1М потенциалом, а компаратор 2 исключается из работы устройства. С помощью коммутатора 5 от входов ЦАП 1 отключаются выходы регистра 4 последовательных приближений и подключаются выходы регистра 13. Коммутатор 1 1 кодов отключает от входов регистра 13 выходы регистра 4 последовательных приближений и подключает к ним шину 12 устройства, а также вход 21.

- 313617

По сигналу запуска, поступающеьту на вход 23, входной цифровой код, присутствующий на шине 12, записывается в регистр I3 и через коммутатор 5 поступает на входы 11Ш 1 , который преобразует код в ток 1у,о,п Лалее этот ток преобразуется с помощью усилителя 6 и резистора 8 в напряжение, которое подается на шину 7. Напряже- ю ние на аналоговом выходе равно U

R . т

-- цапг

В типичных применениях (например, при использовании предлагаемого устройства для хранения аналоговых сиг- 15 налов в цифровой форме) вначале производится преобразование входного напряжения в дифррзую форму, а затем через некоторый интервал времени - преобразование полученного кода в 20 напряжение. Полагая при этом 1цс,п, цап2, S получают, что сигнал на аналоговом выходе определяется как УВЫХ Ug, и не зависит от сопротивления

резистора 8.,25

I

В этом случае точность сопротивления резисторов не является фактором, . ограничивающим точность реверсивного ЦАП. Использование одного и того же 30 масштабирующего элемента в обоих режимах работы позволяет существенно уменьшить погрешность коэффициента передачи устройства. При этом его реализация на современной элементной gg базе упрощается.

Формула изобретения

1. Реверсивный аналого-цифровой °40 преобразователь, содержащий цифро- аналоговый преобразователь, выход которого соединен с первыми выводами первого и второго токоограничивающих элементов, выполненных на диодах, 45 включенных встречно, и первым входом компаратора, второй вход которого объединен с вторыми выводами первого и второго диодов и является шиной ну-, евого потенциала, а выход соединен QQ с первым управляющим входом р егистра последовательных приближений, информационные выходы которого соединены . с соответствующими и-входами первой группы информационных входов первого 55 и второго коммутаторов кодов, п-вхо- дов второй группы информационных вхог дов первого коммутатора кодов соединены с соответствующими выходами ре04

гистра и являются первой выходной шиной, п-входов второй группы информационных входов второго коммутатора кодов являются шиной входного цифрового сигнала, п-выходов соединены с соответствующими инфо| мационными входами регистра, выходы первого коммутатора кодов соединены с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя, а управляющий вход еое динен с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с информационным входом регистра последовательных приближений, третий выход - с управляющими входами второго коммутатора кодов и первого ключа а четвертый выход соединен с управляющим входом второго ключа, выход которого соединен с входом первого ключа и с инвертирующим входом усилителя, выход которого объединен с выходом первого ключа и первым выводом токоограничивающего элемента, выполненного на резисторе, второй вывод резистора объединен с входом второго ключа и соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности и расширения области применения, введены третий и четвертый ключи, выход третьего ключа объединен с входом четвертого ключа и соединен с неинвертирующим входом усилителя, выход которого является второй выходной шиной, вход третьего ключа является шиной входного аналогового сигнала, а выход четвертого ключа является шиной нулевого потенциала, (п+1)-й вход первой группы информационных входов второго коммутатора кодов объединен с первьш входом блока управления и соединен с выходом Конец преобразования регистра последовательных приближений, (п+Г)-й вход второй группы информационных входов второго коммутатора кодов объединен с вторым входом блока управления и является шиной Пуск, (п+1)-й выход соединен с управляющим входом регистра, третий и четвертый выходы блока управления соединены с управляющими входами третьего и четвертого ключей соответственно, а пятый выход - с вторым управляющим входом регистра последовательных приближений . .

2. Преобразователь по п.1, отличающийся т, что блок

5 13617106

управления выполнен на генераторевыходом которого является выхо ген еимпульсов, триггере и инверторе,ратора импульсов, вход которого соевход которого является шиной заданиядинен с выходом триггера и является

режима и является четвертым и первым пятым выходом блока, первым и вторым

выходами блока, выход инвертора яв-входами которого являются установочляется третьим выходом блока, вторымные входы триггера.

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в интерфейсных устройствах, а также устройствах долговременного хранения аналоговых сигналов в цифровом виде. Изобретение позволяет повысить точность преобразования и расширить область его применения. Это достигается тем, что в преобразователь, содержащий цифроаналоговый преобразователь 1, компаратор 2, усилитель 6, ключи 9 и 10, блок 18 управления и коммутаторы 11 и 5, введены Два дополнительных ключа 15 и 16, .позволяющие использовать усилитель совместно с масштабирующим резистором как в процессе аналого-цифрового, так и циф- роаналогового преобразования. I з.п. ф-лы, 1 ил. сл 00 05