Двухканальный аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1976 года по МПК H03K13/17 

1

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в цифровых измерительных устройствах.

Известен двухканальный аналого-цифровой преобразователь () поразрядного уравновешивания, содержащий в каждом канале устройство сравнения, делитель напряжения, входы которого соединены с ключами, и триггерный регистр, выходы которого соединены с входами ключей, а нулевые входы - с элементами совпадения.

Недостатком известного АЦП является низкое быстродействие.

Целью изобретения является повышение быстродействия АЦП.

Это достигается тем, что в предлагаемый АЦП введены дополнительные элементы запрета, а в каждый его разряд - дополнительный триггер, два элемента запрета, элемент ИЛИ и дополнительный элемент совпадения, причем единичный вход дополнительного триггера подключен к соответствующему выходу одного из триггеров данного разряда, а нулевой - к выходу дополнительного элемента совпадения, входы которого соединены с единичными выходами триггеров смежного младшего разряда, выход дополнительного триггера подключен к первым входам элементов совпадения и,запрета данного разряда, вторые входы которых соединены попарно и подключены к выходам дополнительных элементов запрета, своими входами подключенных к выходам устройств сравнения, третьи входы элементов запрета соединены с единичными выходами соответствующих триггеров данного разряда, а выходы через элемент ИЛИ - с единичными входами триггеров смежного младшего разряда.

На фиг. 1 показана функциональная схема описываемого АЦП; на фиг. 2 - диаграмма его работы.

Двухканальный АЦП содержит два регистра, один из которых выполнен на триггерах 1, другой - на триггерах 2, дополнительные триггеры 3, два блока формирования компенсационных напряжений, состоящих из ключей 4, 5 и делителей 6, 7 напряжения соответственно, устройства 8 и 9 сравнения измеряемого и компенсационного напряжений, элементы 10, 11 совпадения на нулевых входах триггеров соответствующих регистров, элементы 12, 13 запрета, элемент 14 ИЛИ и элемент 15 совнадения в каждом разряде АЦП и дополнительные схемы 16, 17 запрета.

Преобразуемое напряжение, поступающее на вход 18 устройства, подается на первые входы устройств 8 и 9 сравнения, вторые входы которых подключены к выходам делителей 6. и 7 напряжений соответственно. Входы ключей 5 на входах делителя 7 соединены с единичными выходами триггеров 1 одного регистра, входы ключей 4 на входах делителя 6 - с нулевыми выходами триггеров 2 второго регистра. Единичные входы дополнительных триггеров 3 подключены к единичным выходам триггеров 2, нулевые входы - к выходам элементов 15 совпадения, входы которых соединены с единичными выходами триггеров 1 и 2 смежного младшего разряда регистра. Единичный выход триггеров 3 соединен с первыми входами элементов 10-13. Вторые входы элементов 10 и 12 соединены с вы-ходом элемента 17 запрета, вторые входы элементов 11 и 13 -с выходом элемента 16 запрета. Третьи входы элементов 12 и 13 подключены к единичным выходам триггеров 1 и 2 соответственно. Выходы элементов 10 и 11 соединены с нулевыми входами триггеров 1 и 2 соответственно, выходы элементов 12 и 13 - с входами элемента 14, выход которого подключен к единичным входам триггеров 1 и 2 смежного младшего разряда. Входы элементов 16 и 17 соединены с выходами устройств 8 и 9 сравнения. Сигнал «запуск поступает на вход 19 устройства и единичные входы триггеров 1 и 2 старшего разряда регистров, сигнал «сброс - на вход 20 устройства и нулевые входы всех триггеров. Работа устройства осуш,ествляется следуюшим образом. В исходном состоянии, устанавливаемом импульсом (фиг. 2, а) поступаюшим на вход 20, компенсационное напряжение на входе устройства 9 сравнения равно нулю, а компенсационное напряжение на входе устройства 8 сравнения - максимальному компенсационному. Во время преобразования компенсационные напряжения изменяются противофазно. Преобразуемое входное напряжение их опступает на вход 18. Импульсы сравнения, появляющиеся на выходах устройств сравнения, поступают в логические цепи управления ключами компенсационных напряжений через элементы 16, 17 запрета, исключающие возможность одновременного поступления этих импульсов в те моменты времени, когда компенсационные напряжения обоих компараторов близки по амплитуде к преобразуемому. С поступлением на вход 19 импульса (фиг. 2,6) запуска триггеры 1, 2 старшего разряда устанавливаются в положение «1, при котором на выходе делителя 6 напряжения образуется отрицательный, а на выходе делителя 7 напряжения - положительный перепады напряжения, по амплитуде равные - (фиг. 2,0). Триггер 3 старшего разряда сигналом с единичного выхода триггера 3 устанавливается в состояние, при котором появляются разрешающие сигналы на входах элементов 10-13 данного разряда. В зависимости от соотношения преобразуемого и компенсационных напряжений разрешающий сигнал появляется на выходе либо элемента 16, либо элемента 17 (при (7.- - срабатывает устройство 9 и разрешаюш,ий сигнал снимается со схемы 17). При этом срабатывает лишь один из триггеров 1 или 2 и изменяется лишь одно из компенсационных напряжений. Так, при Ux. - триггер 1 сбрасывается в исходное состояние, отключая компенсационное напряжение, рав-. Триггер 2 при зтом остается в единичном состоянии, и компенсационное напряжение на входе устройства 8 остается равным 2 Изменение компенсационного напряжения приводит к изменению состояния соответствуюш,его компаратора и снятию запрета с элементов 12, 13 запрета. В зависимости от состояния триггеров 1 и 2 элементом 12 или 13 из перепада напрял ения па выходе компаратора формируется сигнал (фиг. 2, г, д, который через элемент 14 ИЛИ поступает на установ в «1 триггеров 1 и 2 соседнего младшего разряда. Сигналы с единичных выходов этих триггеров через элемент 15 совпадения устанавливают триггер 3 соседнего старшего разряда в исходное состояние. В процессе поразрядного уравновешивания напряжения на выходах делителей 6 и 7 напряжения приближаются по амплитуде к величине напряжения /к и в последнем такте уравновешивания становятся равными этому напряжению с погрешностью, не превышающей величины младшего разряда компенсационного напряжения. Таким образом переход к следующему такту преобразования осуществляется автоматически после установления переходных процессов на данном такте преобразования. Формула изобретения Двухканальный аналого-цифровой преобразователь поразрядного уравновешивания, содержащий в каждом канале устройство сравнения, делитель напряжения, входы которого соединены с ключами, и триггерный регистр, выходы которого соединены с входами ключей, а нулевые входы - с элементами совпадепия, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены дополнительные элементы запрета, а в каждый его разряд - дополнительный триггер, два элемента запрета, элемент ИЛИ и дополнительный элемент совпадения, причем единичный ход дополнительного триггера подключеп к оответствующему выходу одного из триггеов данного разряда, а нулевой - к выходу ополнительного элемента совпадения, входы оторого соединены с единичными выходами

триггеров смежного младшего разряда, выход дополнительного триггера подключен к первым входам элементов совпадения и запрета данного разряда, вторые входы которых соединены попарно и подйслючены к выходам дополнительных элементов запрета, своими входами подключенных к выходам устройств сравнения, третьи входы элементов запрета соединены с единичными выходами соответствующих триггеров данного разряда, а выходы через элемент ИЛИ - с единичными входами триггеров сменного младшего разряда.