АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Советский патент 1973 года по МПК H03M1/38 

Изобретение относится к аналого-цифровой преобразовательной технике, а именно - к преобразователям электрического сигнала в двоичный код. Подобные устройства применяются в различных измерительных каналах автоматики, устройствах ввода специализированных ЭЦВМ, анализаторах и т. д. Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий расширитель входного сигнала и смехы сравнения, выходы которых подключены к одним входам соответствуюш,их схем антисовпадений и через элементы временной задерл ки - ко вторым входам соответствующих схем антисовпадений более младших разрядов, вентили съема информации, формирователь, сумматор, схемы запуска и сброса, эталонные ключи с запоминанием. В каждом канале таких преобразователей содержится, наряду со старшим, аналоговый сумматор весовых сигналов (преобразователь код-аналог), число входов которого растет по мере приближения к младшему каналу. Это приводит к снижению точности преобразования, так как нестабильности цепей весового сигнала каждого канала, особенно старШИх, проявляются во всех каналах. Отсутствие унификации источников весовых сигналов по нагрузочной способности также ограничивает разрядность выходного кода. Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что, с целью повышения точности преобразования, в нем выходы схем антисовпадения через соответствующие эталонные ключи с запоминанием подсоединены ко входам сумматора, включенного между выходом расширителя входного сигнала н входами схем сравнения, и входам соответствуюшнх вентилей съема информации, управляюш,ие входы которых соединены с выходом формирователя; вход последнего через элементы временной задержки подключен к выходу предпоследней, начиная со старшей, схемы сравнения и ко входу схемы сброса, один выход которой соединен с управляюшнмн входами эталонных ключей с запоминанием, другой - со схемами сравнения и третий - с расширителем входного сигнала; второй вход старшей схемы антисовпадения через схему запуска подключен к выходу расширителя входного сигнала. На фиг. 1 приведена функциональная схема преобразователя на четыре разряда; на фиг. 2 показана расстановка эталонных уровней напряжения схем сравнения, где, согласно изобретению, уровень /2 соответствует старшему каналу, Д - более младшему и т. д., а также проиллюстированы два описываемых ниже примера процессов преобразования (кривые а у. б). На входе преобразователя (фиг. 1) стоит

расширитель входных импульсов /, запоминающий амплитуду импульса или мгновенного значения напряжения на время преобразований. Отсюда сигнал поступает через аналоговый сумматор 2 одновременно на входы всех схем сравнения 3-6, настроенных на уровни

/2, 3/4,

срабатывания, распределяющиеся как -/2,

/8 И 1S/16 ОТ максимума входного сигнала по мере приближения к младшему каналу (фиг. 2). Выходы смежных схем сравнения закоммутированы на схемы антисовнадения 7-10, которые срабатывают лишь в том случае, если переключилась только схема сравнения предыдущего канала. К выходам схем антисовпадения подсоединены эталонные ключи //-14 с запоминанием своего состояния при переключении. Если срабатывает соответствующая схема антисовпадения, ключи выдают весовой сигнал обратной связи на общий сумматор 2 веса каналов распределяются аналогично методу сравнения и вычитания, т. е. как /2, /4, Vs от максимума входного сигнала по мере приближения к младшему канал}. Схемы антисовпадения 8-10 связаны со схемами сравнения предыдущего канала 5-5 через элементы временной задержки 15-17, что предотвращает ложное срабатывание одной из схем антисовпадения в случае .переключения на каком-либо щаге преобразования обеих закоммутированных на нее схем сравнения.

Если входной сигнал не превышает эталонного уровня старшего канала, преобразозатель запускается схемой запуска 18. Информация снимается с информационных выходов эталонных ключей через вентили съема 19-22 по сигналу с предпоследней схемы сравнения 5, задержанному на элементах задержки 17 и 23 и сформированному на формирователе 24. В исходное состояние схема возвращается схемой сброса 25 по тому же сигналу, задержанному дополнительно на элементе задержки 26.

В зависимости от амплитзды входного импульса, поступившего на входы всех схе.м сравнения 3-6, на первом шаге преобразования может переключиться любое их число от О до 4. , .o., и f одиа схема сравнения не срабатывает (фиг. 2, кривая а). Спустя время, определяемое длительностью фронта входного сигнала и задержкой на схеме сравнения 3, со схемы запзска 18 подается запускающий , от которого срабатывает схема антисовпадения 7. Эталонный ключ 11, переключившись, фиксирует свое новое состояние и дает прирашение на выходе сумматора 2, равное весу старшего канала, т. е. /2 вх,„а1- На информационном выходе ключа устанавливается код

В зависимости от амплит ды входного сигнала от полученной на выходе сумматора 2 суммы бвх+Л вх,„ на втором шаге преобразования может сработать любое число схем сравнения, в том числе схема сравнения

5 (при подаче приращения на вход сумматора срабатывает по крайней мере схема сравнения канала, давшего это приращение). При переключении старших схем сравнения 5 и

схема антисовпадения 8 сработать не может, так как запрещающий сигнал со схемы сравнения 4 поступает.на нее раньше, чем задержанный на элементе задержки 15 разрешающий сигнал со схемы сравнения 3.

На схеме антисовпадения 10 изменений не происходит, так как согласно допущению схемы сравнения 5 и 5 на данном щаге преобразования не переключаются. На схеме же антисовпадения 9 появляется задержанный

на элементе задержки 16 разрещающий сигнал со схемы сравнеиия 4, и она срабатывает, включая эталонный ключ 13. Таким образом выбирается старщая из несработавших схем сравнения 5. На информационном выходе

ключа 13 устанавливается код «О, а на выходе сумА1атора 2 появляется новое приращение, равное весу третьего канала, т. е. Vs ,„ах

От полученной суммы /их + /2 .пах

,. схема сравнения 5 срабатывает непременно, состояние же схемы сравнения 6 определяется величиной f/вх (фиг. 2, сплощная или штриховая кривая а. Если она переключается, схема антисовпадения 10 запирается, в противном случае - отпирается разрешаюш,им сигналом со схемы сравнения 5, устанавливая на выходе ключа 14 код «О.

Если уровень входного сигнала f/вх превышает /2 (фиг. 2, кривая б), схема антисовпадения 7 запирается до прихода импульса запуска со схемы запуска 18, а выборка старшей из несработавщих схем сравнения происходит автоматически cpa3j же после окончания переднего фронта входного сигнала

и срабатывания всех предыдущих схем сравнения. Далее процессы идут в том же порядке.

Таким образом, если какой-нибудь эталонный ключ 11-14 срабатывает, на его информационном выходе устанавливается код схема антисовпадения так и не смогла его запустить (как, например, схема анпгисовпадения 8 в первом примере), на выходе ключа остается код «1. Выходной код на информационных выходах ключей Зстанавливается тем быстрее, чем реже приходится подавать приращения на входы сумматора 2, т. е. чем меньше символов «О в коде преобразуемого сигнала. Кроме того,- по окончании преобразования все п-1 старших схем сравнения (т. е. 3-5) оказываются переключенными (фиг. 2, кривые а и б). Это дает возможность зафиксировать момент окончания преобразования и осуществить асинхронный режим работы преобразователя со съемом информации сигналом с предпоследней схемы сравнения 5, задержанным на элементах задержки 17- и 23 для выявления окончательного состояния схемы сравнения 6 и ключа 14. Этот сигнал формирз-ется на формирователе 24 и открывает