Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1976 года по МПК H03K13/08 

1

Изобретение (хгаосится к импульоной технике и может использоваться для кодирования знакопеременньЕХ аналоговых сигналов, обнаружения и выборки кодов их экстремал.ьг1ых значений.

Известны аналого-цифровые преобразоватали, в которых для определения 3Hajca сигнала на входе униполярного аналого-цифрового преобразователя используют аналоговую схему, cocTOSOiQTo из усилителя-инвертора, компаратора и ключей El,

Однако такие прюобразоватеяи не позволяют обнаруживать экстремальные значения аналоговых сигналов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь, содержащий компаратор, вход которого подключен к шине аналогового сигнала и выходам цифро-аналоговых преобразователей отридательЕой полярности, а О, -выход в:омпйрат а к К - входами ЗК-тригг р ж, в которых Q - выходы младших разрядов соединены через элементы С- входами смежных старших разрядов, Q выходы cTapoifsx разрядов этих же тригг€

рюв сое,/1икены с 3 -BxoAaNaH смежных младших разрядов; R -входы подключены к шине и;точ.г1нка сигнала сброса и Q -выходы - к входам Цифро-аналоговых преобразователей, 0.-выход Tppzrrepa управления через генератор импульсов соединен со своим С- входом, первым входом элемента И и непосредственно с вторым входом этого же элемента И. Такой иреобразовате.ть не позволяет кодировать SHaKonepeiviejiHMe аналоговые сигналы.

Цель изобретения - обеспечение кодирования знакопереме1-шь х сигналов и их экстремальных значений.

Это достигается введением в предлагаемый преобразователь Т - триггера, одноразрядного 1здфро -аналогового преобразователя поло кительной полярности, Б - триггера, элемен-товИ -ИЛИ, фор.шрователей

импульсов по фронту и по спаду, причем входы первого элемента И-ИЛИ соединен соответственно с Q -выходами и Q -выходами компаратора и Т -триггера, а выход его поддлючен к Е - входу В -триггера,

С -вход которого подключен к шине сигналов запуска и через формирователь импульсов по спаду - к R -«ходам всех ЗК - три геров, а Q -выход - к формирователю импульсов по фронту, входы двух других элементов И-ИЛИ соединены соответственно с Q - выходами и 5 -выходами Т- триггера и ЗК -триггеров, С -вход Т-триггера через элемент И соединен с О, - выходом и С-входом Л К-триггера страшего разряда, Q- выход Т -триггера подключен к входу цифро-аналогового преобразователя положительной полярности, Q -выход - к 3-входу 3 к -триггера старшего разряда , а Т вход Т-триггера - к Q -выходу компаратора. На чертеже представлена структурная схема аналого-цифрового преобразователя на 3 разряда, включая знаковый. Преобразователь содержит компаратор 1 вход которого подключен к выходу источника аналогового сигнала, генератор импульсов 2, элементыиЗ, 4, 5 Т-триггер 6, ПК-триггер старшего разряда 7,; К-триггер младшего разряда в ЗК-триггер управления 9, R- входы которых подключены к клемме 10 источника сигналов сброса, а Q-выход триггера 6 подключен к входу 11 приемника кодового сигнала знака, одноразрядный цифро-аналоговый преобразователь положительной полярности 12 с весовым током очередного старшего разряда +4 Э , двух разрядные цифро-аналоговые преобразователи отрицательной пол5фности 13 с весовыми токами - 2 5,-3j. элемент И-ИЛИ 14, элементы И-И Л и 15, выходы которых подключены к шинам 16 приемника кодовых сршнажж. Т)-триггер 17, С-вход которого подключен к выходу 18 источника сигналов запуска и через формирователь импульсов по спаду 19 - к R -входам триггеров 6 - 9, а Q-выход соединен через формиро ватель импульсов по фронту 20 с входом 21 приемника сигнала экстремума. Входом устройства является клемма 22. Аналого-цифровой преобразователь работает следуюишм образом. Знакопереме1шый ток Ь аналогового сиг нала с клеммы 22 поступает на вход комп ратора 1, где поразрядно сравнивается с то ками +43, -2 О, - D цифро-аналоговых преобразователей 12ДЗ. Это происходит всякий раз, когда на Т -входы триггеров 6-9 подают сигналы сброса с клеммы 10 источника или сигналы запуска с выхода формирователя 19, причем сигналы сброса подают только для установки устройства в исходное состояние, а сигналы запуска периодически с частотой, определяемой числом выборок, отражающих форму аналоговог сигнала. При поступлении импульсного сигнала на К -входы триггеров 6-9 они устанавливаются в О и отключают токи + 4, - , преобразователей 12,13, а единичный сигнал с 5-выхода триггера 9 включает генератор импульсов 2. Первый тактовый импульс генератора 2 беспрепятственно проходит через все элементы и 3-5 (так как на 01-выходах триггеров 7-9 действует единичный сигнал) и достигает С-входа триггера 6. Спадом каждого тактового импульса осуществляют кодирование триггера текущего разряда и включение триггера последующего разряда, причем нулевым сигналом Q -выхода вклк ченного триггера запрещается прохождение тактовых импульсов на С -входы закодированных триггеров. Рассмотрим случай, когда ток аналогового сигнала . Тогда после сброса триггеров 6-9 на Qj-выходе компаратора 1 формируется нулевой сигнал, и при поступлении первого тактового импульса в момент его спада состояние триггера 6 не изменяется. На фход 11 приемника передается кодовый сигнал знака О. Одновременно спадом nej вого тактового импульса устанавливается триггер 7 в 1, при этом включается ток -23 преобразователя 13. В результате сравнения токов . 2 j на й-«ыходе компаратора 1 фиксируется кодовый сигнал О L :)С-2;)) или )):. При поступлении второго тактового импульса в момент его спада в первом случае триггер 7 остается в единичном состоянии, а во втором случае переходит в состояние нуля, но в обоих случаях триггер 8 переключается в 1 и включает ток 3 преобразователя 13. Кодирование триггера 8 осуществляют при поступлении третьего тактового импульса в момент его спада в ре зультате сравнения токов .З - Z 3, - 5 или Л -З причем одновременно триггер 9 переключается в 1 и нулевым сигналом G - выхода отключает генератор 2. На шины 16 приемника сигналов передается через элементы И-ИЛИ 15 прямой код, отражакяций величину выборки аналогового сигнала положительной полярности. Во втором случае, когда ток аналогового сигнала после сброса триггеров 6-9 на О, -выходе компаратора 1 формируется диничный сигнал,и при подаче первого тактового импульса в момент его спада триггеры 6,7 переключаются-в 1, включая токи + 4;), -2 З преобразователей 12, 13. В результате сравнения токов - 5j 45,-Z 3, на выходе компаратора 1 формируется кодовый сигнал О +41-3 5(-23)или 1 (-z:))i. При поступлении второго тактового импульса в момент его спада в первом случае триггер 7 остается в единичном состоянии, а во втором случае переходит в состояние нуля, но в обоих случаях 8 переключается в 1 и включает преобразователя 13. Кодирование триггера 8 осуществляют при поступлении третьего тактового импульса в момент его спада в результате сравнения токов - 3 г«, + j,-2:i,-j или jg, н-г, j, -3 , причем, одновременно триггер 9 переключа- ется в и нулевым сиг-налом и - выхода отключает генератор 2. На шины 16 при емника сигналов передается через элементы И-ИЛИ обратный код выборки, отражающей величину выборки аналогового сигнала отрицательной полярности. Обнаружение и выборка и выборка экстремаль ных значений аналогового сигнала осуществляется при помощи импульсов периодического запуска аналого-цифрового преобразователя импульсными сигналами с выхода 18 источника. Частота импульсов запуска определяется числом выборки, отражающим форму аналогового сигнала. При нарастании тсжа аналогового сигнала (5 О) знача ние его в момент очередного запуска по модулю превыщает ток, включенный в преобразователе 13 в предыдущем цикле кодирования, следовательно, на Q - выходе KOM паратора 1 фиксируется О, а на Q - выходе - 1, и поскольку триггер 6 при 3 О находится в состо5шии нуля, то на вх D - вход триггера 17 через элемент И- ИЛИ 14 передается нулевой сигнал. Тогда очередной импульс запуска своим фронтом переводит в состо5шие нуля триггер 1 проходит через формирователь импульсов но спаду 19 и запускает аналого-цифровой преобразователь. При переходе через максимум ток аналогового сигнала ( D 0) спадает, и значение его в момент очередного запуска становится по модулю меньше тока, включенного в преобразователе 13 в предыдущем цикле кодирования, следовательно, наб - выходе ксмпаратора 1 фиксируется 1, а на 0.-выходе - О и посколь ку триггер 6 при находится в состоянии нуля, то вход триггера 17 через элемент И-ИЛИ 14 передается единичный сигнал. Тогда очередной импульс запуска своим фронтом переключает триггер 17 в I, проходит через формирователь импуль сов по спаду 19 и запускает аналого-цифровой преобразователь. Предварительно, в момент переключения триггера 17 в 1, на выходе формирователя импульсов по фронту 2О формируется импульс, который передает ся на вход приемника сигнала экстремума. мпульс экстремума используют для счиьтания кода выборки, соответствующего кстремальнсму значению аналогового сигала перед очередным запуском устройстс При спадающем токе аналогового сигнала ( 3 0) значение его в сумме с током +4 3 в момент очередного запуска по модулю меньше тока, включенного в преобразователе 13 в предьздущем цикле кодиро- вания, следовательно, на Q - выходе компаратора 1 фиксируется 1, а на Q - выходе - О, и поскольку триггер 6 при Ь /10 переключен в 1, то на D - вход триг р через элемент И-ИЛИ 14 пере очередной импульс запуска своим фронтом переводит в состояние нуля триггер 17, проходит через формирователь импульсов по спаду 19 и запускает аналого-ш-фровой преобразователь. При переходе через минимум ток аналогового сигнала (3-ц О ) HapaqTaeT и значение его в сумме с током + 43в момент очередного запуска по модулю больше тока включенного в преобразователе 13 в предыдущем цикле кодирования, следовательно, на Q - выходе компаратора 1 фиксирует ся О, на Q - выходе - 1, и поскольку триггер 6 при переключен в 1, то на Б-вход триггера 17 передается единичный сигнал. Тогда очередной импульс запуска своим фронтом переключает триггер 17 в 1, проходит формирователь импульсов по спаду 19 и запускает аналого-цифровой преобразователь. Предварительно, в момент переключения триггера 17 в 1, на входе формирователя импульсов по фронту 2 О формируется импульс, который передается на вход приемника сигналов экстремума. Формула изобретения Аналого-цифровой преобразователь поразрядного кодирования, содержащий компаратор, вход которого подключен к шине аналогового сигнала и выходам цифро-аналоговых преобразователей отрицательной пол$фности, а QI -выход компаратора -г к К -входам ЭК - триггеров, в которых Ц - выходы младших разрящов соединены через элементы И с Свходами смежных старших разрядов, Q -выходы старших разрядов этих же триггеров соединены с D -входами смежных младших разрядов, R- входы подключены к шине источника сигнала сброса и Q- выходы - к входам цифро-аналоговых преобразователей, Ц - выход триггера управления через генератор импульсов соединен со своим С входом, первым входом элемента И и не- 7 посредственно с вторым входом ЗлОГО )ИВ элемента Иг отличающийся гвМ;, что, с цепкю обеспечения кодирования зяажо-переменных ш алоговых сигналов к их SSST. ремальных значений, он содержит триг-i-eps пульсов по фронту и ЯО опаду,, гфЧЧе л ВХОды первого элемента И-ИлИ сОч9дднены со ответственно cQ вьгходами к О, - выходамЗТ компаратора и Т ™ i-риггераэ а выход его подключен к Б-входу D-триггера; С-вход к,о-« Toport) подключен к тпргае оигнапов запуска и через формирователь импуль :;ов по спаду j,. к -входам ЗК - триггеров, аQ-BK::K.O,O /; /5 Ш 8 i---prvr j:,C;::f l g-.;EO л иг /иЛ;: ; :с:;:; .DC«Tv. ВАОЯТ, дьу,;;. дру-;-лх зле1Х1щй; ч::Би,-,ИЛИсоеакнэиы сскгкегс-увекаг; ей- BbritcriaME вьхг5я%« иа Т .я-ригт&ва ч ГИ- i pj -vnnovs --хоп . ТеГ;ЧКоЧ полет1;; г г f триггера с-г-аршего разряда, а Т ..вход i -триггера .,.. к Q выходу компаратора Hcvo4HKKJj к-кформад н. прккя ьте во . м.ав&А1 ири sjccneG iFaB

i -Н

Г1 К