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

1

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к прецизионной коммутации и преобразованию в код аналоговых сигналов в аналого-цифровых преобразователях.

Известен преобразователь, содержащий коммутатор, выполненный на полупроводниковых коммутирующих элементах с двумя переключаемыми стабилизаторами для токов смещения, аналого-цифровой -преобразователь параллельно-последовательного типа, состоящий из цифро-аналогового преобразователя, соединенного с выходами старщих разрядов регистра результирующего кода, дифференциального усилителя постоянного тока, переключателя, узла формирования эталонных уровней, узла сравнивающих устройств, выходы которого подключены к щифратору.

Однако известные аналого-цифровые преобразователи (АЦП) обладают довольно низким входным сопротивлением (вплоть до единиц килоом) из-за щунтирующего действия параллельной цепочки срав 1ивающих устройств. Это приводит к дополнительной ногрещности преобразования, поскольку на сопротивлении открытого бесконтактного коммутирующего элемента падает значительная часть преобразуемого входного сигнала, т. е. существенно уменьшается коэффициент передачи каналов входного коммутатора. Можно в значительной мере уменьшить погрешность

преобразования, вызванную влиянием небольшого входного сопротивления АЦП, путем введения на входе АЦП развязывающего элемента - повторителя или усилителя постоянного тока - с больщим входным сопротивлением. Однако при этом не удается обеспечить высокое быстродействие, так как существенно увеличивается длительность переходных процессов при переключении каналов в коммутаторе.

Кроме того, развязывающий усилитель ностоянного тока является одним из наиболее сложных прецизионных элементов, а также источником дополнительной погрешности,

обусловленной дрейфом, которая нередко соизмерима но величине с погронностью, обусловленной влиянием небольшого входного сопротивления АЦП. Целью изобретения является повышение

точности преобразователя.

Для этого в него введены делитель тока, выполненный в виде дифференциального каскада на составных транзисторах, эмиттеры которых соединены через переменный резистор,

и узел унравления изменением коэффициента деления делителя тока, состоящий из стабилитрона и резисторов, причем коллектор первого составного транзистора соединен непосредственно с выходом коммутатора, коллектор второго составного транзистора - с щиной коммутатора, предназначенной для подачи смещения от стабилизатора тока, выход которого соединен с неременного резистора, базовый вход второго составного транзистора соединен с источником напряжения смещения, между последним и источником питания стабилизатора тока включена цепочка последовательно соединенных трех резисторов, при этом-первый резистор нключси между базами составных транзисторов, а к точке соединения второго и третьего резистора анодом подключен стабилитров, катод которого соединен с выходом цифро-аналогового нреобразователя.

Изобретение нояснено чертежом.

Преобразователь работает следующим образом (см. чертеж).

Аналоговый сигнал, подлежащий коммутации и преобразованию, подается на вход 1 коммутирующего элемента 2, состоящего из диодного полумоста 3, диоды которого обл-адают одинаковыми вольт-амперными характеристиками, и двух диодно-резисторных переключателей 4 и 5, предназначенных для адресного выбора коммутирующего элемента и подключения токов смещения от стабилизаторов 6 и 7 тока, являющихся общими для всего коммутатора.

Переключатель 4 подключает ток смещения непосредственно от етабилизатора тока, а нереключатель 5 - через дополнительно введенный в схему преобразователя делитель тока 8 на два направления, выполненный в виде дифференциального каскада на двух составных транзисторах 9 и переменном резисторе Ю. Сумма коллекторных токов в таком каскаде практически равна току, поступающему в эмиттерные цепи. Регулируя величину эмиттерных резисторов, можно установить коллекторные токи одинаковыми при одинаковых потенциалах на базах составных транзисторов. Правый выход делителЯ тока непосредственно соединен с выходом коммутатора, а левый - с общей щиной соединения переключателей 5 всех коммутирующих элементов коммутатора.

Для автоматического изменения коэффициента деления делителя тока в устройство введен узел 11 управления изменением, коэффициента деления в делителе тока, который проще всего выполнить в виде двухрезисторного делителя, образованного резисторами 12, 13 с входной цепью смещения, состоящей из стабилитрона 14 и резистора 15. Сигнал напряжения, образованный на резисторе 12, пепосредственно подается между базами транзисторов 9 делителя тока 8. Вход узла 11 (.катод стабилитрона 14) соединен непосредственно с выходом цифро-аналогового преобразователя 16, являющегося неотъемлемым узлом параллельно-последовательного аналого-цифрового преобразователя 17, который выполнен двухтактным. Поэтому входы преобразователя 16 соединены только с выходами регистра 18, в котором формируются старщие разряды кода

результата преобразования 19 во время первого такта преобразования.

Первый такт преобразования характерен тем, что на входы блока 20 сравнивающих устройств подключают при помощи переключателя 21 аналоговых сигналов напряжения непосредственно выход коммутатора.

1аким образом, к началу второго такта преобразования при помощи узла 11 изменяются токи смещения, протекающие через диоды полумоста 3 Б соответствии с кодом, записанным в регистре 18.

В результате этого происходит компенсация влияния входного сопротивления АЦП коэффициент передачи подключенного канала коммутатора, поскольку коэффициент деления делителя, образованного резисторами 12 и 13, устанавливается в соответствии с величиной входного сопротивления АЦП.

Во втором (последнем) такте преобразования выходные сигналы узла 22 формирования уровней сравнения сравниваются в блоке 20 с выходным сигналом дифференциального усилителя постоянного тока 23, поступающим через переключатель 21. Величина этого сигнала пропорциональна разности между выходными сигналами коммутатора и цифро-аналогового преобразователя. Код второго такта преобразования записывается с выходов шифратора 24 в регистр 25 младших разрядов.

Управление работой АЦП и коммутатора осуществляют от устройства управления 26 с узлом формирования сигналов адресного выбора каеалов в коммутаторе. Сигналы 27, 28, 29 и 30 обеспечивают матричный выбор каналов коммутатора и подсоединены к диодам соответствующих переключателей 4 и 5.

Связь многоканального АЦП с цифровой частью управляющей вычислительной машины производится при помощи сигналов 31, формируемых и воспринимаемых устройством управления 26.

П р ад м е т изобретения

Многоканальный аналого-цифровой преобразователь, содерл ащий коммутатор, выполненный на полупроводниковых коммутирующих элементах с двумя переключаемыми стабилизаторами для токов смещения, аналогоцифровой преобразователь параллельно-последовательного типа, состоящий из цифро-аналогового преобразователя, соединенного с выходами старших разрядов регистра результи.рующего кода, дифференциального усилителя постоянного тока, переключателя, узла формирования эталонных уровней, узла сравнивающих устройств, выходы которого подключены к шифратору, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности, s, него введены делитель тока, выполненный в виде дифференциального каскада на составных транзисторах, эмиттеры которых соединены через переменный резистор, и узея управления изменением коэффициента деления делителя тока, состоящий из стабилитрона и резисторов, причем коллектор первого соетавного транзистора соединен непосредственно с выходом коммутатора, коллектор второго составного транзистора - с шиной коммутатора, предназначенной для подачи тока смещения от стабилизатора тока, выход которого соединен с движком переменного резистора, базовый вход второго составного транзистора соединен с источником напряжения смещения, между ним и источником питания стабилизатора тока включена цепочка последовательно соединенных трех резисторов, при этом первый резистор включен базами составных транзисторов, а к точке соединения второго и третьего резистора анодом подключен стабилитрон, катод которого соединен с выходом цифро-аналогового преобразователя.

21 28 29 5/726