АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ Советский патент 1971 года по МПК H03M1/06 

Изобретение относится к области вычислительной и измерительной технички, а именно к аналого-цифровым преобразователям с обратной связью.

Известны аналого-цифровые преобразовател и с обратной связью, содержащие цифро-аналоговый преобразователь, схему выделения а|Налоговой ошибки, усилитель ошибки, пороговые элементы и схемы «И.

Известные преобразователи не обладают необходимым быстродействием и простотой.

Особенность предлагаемого преобразователя состоит в том, что он дополнительно содерЖИТ реверсивный счетчик и инверторы, причем выходы пороговых элементов соединены со схемами «И данного разряда непосредственно, а со схемами «И следуюш;его разряда через инвертор, выходы схем «И подключены к соответствуюш:им счетным входам триггеров реверсивного счетчика, выходы которых соединены со входами цифро-аналогового преобразователя.

На чертеже лр едставлена блоч«о-структурная схема предлагаемого преобразователя.

Аналого-цифровой преобразователь с обратной связью содержит цифро-аналоговый преобразователь (декодирующий) 1, реверсивный счетчик 2 с последовательным, групповым или непосредственным переносом,

имеющий дополнительные подводы на счетные входы триггеров каждого разряда, логические схемы 3 «И на два входа (количество схем равно количеству разрядов реверсивного счетчика), инверторы 4, пороговые элементы 5, пороговое устройство 6 для фиксации отрицательного знака аналоговой ошибки, пороговое устройство 7 для фиксации положительного знака аналоговой ошибки, дифференциальный широкополосный усилитель 6 постоянного тока, широкополосные усилители 9 лостоянного тока с коэффнциенто.м усиления, равным двум, количество последовательно включенных усилителей равно числу разрядов счетчика 2, вход 10 для преобразуемой аналоговой величины, подвод // эталонного источника питания для декодирующего преобразователя, вход 12 стробирующих импульсов, позволяющих производить одновременное 0 переключение необходимых триггеров в счетчике, что возможно для правильной работЕ г цифро-аналогового преобразователя / и сокращения времени на переходные процессы в усилителях 8 и 9, вход 13 на шину сброса,

5 при использовании которого возможна работа преобразователя не в следящем режиме.

новочными входами для сброса в исходное состояние, логические схемы 15 «И на два входа, осуществляющие установление сигналов сквозного переноса и нереключания «слож-ение-вычитание, логические схемы 16 «ИЛИ на два входа, предназначенные для ввода счетных имлульсов на любой разряд реверсивного счетчика, схемы 17, выполняющие операцию типа «коеъюкция.

Пороговый элемент 5, настроенный на порог срабатывания, равный % от максимальной величины аналоговой ошибки, иолучается на выходе усилителя 8. Количество пороговых элементов 5 соответствует количеству разрядов реверсивного счетчика, и они имеют одинаковые пороги срабатывания как для отрицательного, так и для положительного зиачения аналоговой ошибки.

Дифференциальный широкополосный усилитель 8 постоянного тока предназначен для формирования разности между входным аналогом и аналоговой величиной, поступающей из цифро-аналогового преобразователя 1, коэффициент передачи усилителя подобран так, чтобы осуществлять согласование аналоговой разности ошибки € диапазоном устанавливаемых уровней срабатывания пороговых элементов 5, при этом максимум на выходе усилителя 8 при нулевом входном аналоге соответствует максимуму аналоговой величины на, выходе цифро-аналогового преобразователя, /.

Выход декоди|)у1ощего преобразователя 1 и преобразуемая аналоговая величина подключаются ко входам дифференциального усил1ителя 8, иа выходе которого формируется ошибка преобразования в аналоговом представлении. К выходу этого усилителя подключаются последовательно друг за другом п усилителей 9 с коэффициентом, равным 2 (п - число информационных разрядов преОбразователя). На выходы каждого усилителя 8 и 5 подключаются пороговьге элементы 5, а к. последнему усилителю 9 - пороговые устройства 6 и 7.

Каждый выход порогово/го элемента 5 подключается к схеме «И 3 и инвертору 4. Вторые выходы схем 3 соединяются с выходами инверторов, связанных с соседними пороговыми элементами 5. Крайний слева инвертор пе имеет входного сигнала, что условно изображено подключением его входа на общий провод. Принципиально этот инвертор может быть опущен, но в этом случае оба входа крайней сх-емы 3 должны быть соединены вместе. Описанная схема соединения схем 3, 4 я 5 позволяет представить код ошибки на выходах схем 3 в виде «0000010000 в отличие от известного преобразователя, где код представляется в внде «0000001111 или «111110000.

ствующие счетные выходы реверсивного счетчика 2.

Выходы триггеров реверсивного счетчика 2 связаны обычным известным образом со входами цифро-аналогового преобразователя /, к которому подключается эталонный источник питания по подводу 11.

Выход последнего усилителя 9 подключен на входы двух пороговых устройств б и 7, из которых одно устройство своим выходом подключается к шине, переводяЩей реверсивный счетчик в режим работы на вычитание, а другое - к шине, разрешающей сложенне.

Реверсивный счетчвк дол}кен иметь еще, по крайней мере, два управляющих конца. Стробирующий вход 12 обеспечивает одновременное переключение триггеров счетчика, чем обеспечивается уменьшение уровня всплесков и помех на выходе цифро-аналогового преобразователя. Шина сброса 13 позволяет сбрасывать счетчик в исходное состояние. Использование сброса удобно для организации циклического преобразования с пер ем е н н ы м ци кл ом.

Предлагаемый преобразователь работает следующим образом.

Входная аналоговая величина подается на вход 10. Если счетчик 2 находится в исходном нулевом состоянии, то на выходе цифроаналогового преобразователя 1 аналоговая величина равна «О и, следовательно, на выходе усилителя 8 появится ошибка, величина которой может оказаться больше :или .меньше порогового уровня срабатывания пороговых эле.ментов 5. Если первый пороговый элемент 5 не сработал, то для второго входная разностная ошибка окажется уже усиленной в два раза и т. д. Таким образом, на каком-то усилителе аналоговая ошибка превысит пороговый уровень срабатывания, и на выходе этого и всех последующих пороговых элементов появится «единица. Схемы 3 и 4, нодключенные на выходы пороговых элементов, выделяют из последовательности нулей и единиц тот разряд, в котором пороговый элемент 5 является первым сработавшим. На остальных выходах схем 3 оказываются «нули.

В зависимости от знака разности на выходе последнего усилителя срабатывает пороговое устройство 6 или 7, переводя структуру реверсивного счетчика в положение «сложение или «вычитание. Одновременный приход разрешения на выполнение той или иной операции и «единицы с какой-либо схемы 3 подготавливает всю «логику реверсивного счетчика и сквозного переноса к выработке сигналов на счетных входах триггеров, начиная с того разряда, в котором возникла «единица двоичного кода ошибки.

Пэдвод 12 стробирующего импульса изменяет теперь нужным образом состояние реверсивного счетчика, а цифро-аналоговый преобразователь / превращает этот код в аналоговый эквивалент. С этого момента цикл отработки повторяется, но с другим уже значением аналоговой разности на входе. Отработка длится до тех пор, пока не окажется ни одного сработавшего иорогового элемента 5. Количество шагов (циклов) для преобразования аналоговой величины в код для самого неблагоприятного случая равно-5-.

Выбором того или иного типа реверсивного счетчика схема легко поддается модернизации и позволяет с предлагаемым пр-еобразователем кода ошибки добиваться большего быстродействия цифровой части всего преобразователя.

Предмет изобретения Аналого-цифровой преобразователь с обратной связью, содержаш,ий цифро-аналоговый преобразователь, схему выделения аналоговой ошибки, усилитель ошибки, пороговые элементы и схе.мы «И, отличающийся тем, что, с целью упрош.ения преобразователя, он дополнительно содержит реверсивный счетчик и инверторы, причем выходы пороговых элементов соединены со схема.ми «И данного разряда непосредственно, а со схемами «И следуюш,его разряда через инвертор, выходы схем «И подключены к соответствуюшим счетным входам триггеров реверсивного счетчика, выходы которых соединены со входами цифро-аналогового преобразователя.