Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1978 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к электронной измерительной технике, а именно к устройствам для измерения и кодирования электрических сигналов. Известны быстродействующие аналого-ди овые преобразователи, работающие по-принципу поразрядного взвешивания l Однако такие преобразоват ели имеют недостаточновысокую наде°жность.. Известен также аналого-цифровой преобразователь (АЦП), содержащий управляемый усилитель, подключений через аналоговый сумматор к источнику Исследуемого сигнала и выходам цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП устройство управления, соединенное с perHCTpaivm и управляемым усилителем, цифровое множительное устройство, вы ходами подключенное цифровому сумматору, и последовательно соединенные амплитудный дискриминатор и шифратор В известном преобразователе для обеспечения надежности измерений пред являются высокие требования к стабиль ности порогов дискриминаторов, котоpwe трудно выполнить без усложнения V снижения быстродействия устройства Для повышения надежности измерения аналого-цифровой преобразователь (АЦП), содержащий управляег-ий усилитель, подключенный через аналоговый сумматор к источнику исследуемого сигнала и выходам цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП), ус1ройство управления, соединенное с регистрами и управляемыми усилителем, цифровое множительное устройство выходами подключенные к цифровому сумматору и последовательно соединенные амплитудный дискриминатор и шифратор дополнительно введены цифроаналоговый преобразователь и регистр, а также дискриминатор знака и аналоговый ключ , причем выход дополнительного ЦАП соединен с входом аналогового сумматора, а входы соединены с входами цифрового сумматора и входами дополнительного регистра, управляющий вход которого подключен к выходу устройства управления, выход детектора знака соединен с входами всех регистров основной вход детектора знака соединен со входом алотлитудных дискриминаторов, стробирующий вход детектора подключен к одному из выходов устройства управления, а вход управления порога детектора знака соединен с аналоговым-ключом, управляющий вход которого подключен к одному из выходов устройства управления. На чертеже дана структурная электрическая схема предлагаемого АЦП. Он содержит аналоговый сумматор 1, ЦА.П 2, 3, 4, устройство 5 управления, управляемый усилитель 6, аналоговый ключ 7, детектор 8 знака, амплитудные дискриминаторы 9, шифратор 10, регистры 11, 12, 13, цифровое множительное устройство 14 и цифровой сумматор 15. Выход цифрового сумматора является выходом АЦП. Преобразование исследуемого сигнала в АЦП осуществляется -за три цикла. Во время первого цикла коэффициент усиления усилителя б равен единице, а уровни дискриминации амплитудных дискриминаторов 9 расположены в середине между уровнями, определяемыми ЦАП 2. Амплитуда сигнала в течение всего времени преобразования остается постоянной. В первом цикле определяется наибол ший уровень дискриминации, не превышающий входного сигнала. Затем номер этого уровня преобразуется в шифраторе 10 в двоичный код, увеличенный на единицу. Этот код фиксируется в регистре 11 по сигналу с устройства 5 управления и поступает в ЦАП 2. Выходное напряжение ЦАП 2 вычитается в сумматоре 1 из измеряемого сигнала, а полученная разность через усилитель б поступает на вход детектора 8 знака. Состояние детектора знака стробируется импульсом с устройства 5 управления. При превЕлшении уровня ЦАП 2 над амплитудой измеряемого сигнала от детектора 8 знака на декрементный вход регистра 13 поступает сигнал, который уменьшает зафиксированный в нем код на единицу. Соответственно уменьшается на один уровень и выходное напряжение ЦАП 2. В противном случае в регистре 11 сохраняется прежний код. В. результате полученная разность не превышает интервала между соседнигл уровнями ЦАП 2. В начале следующего цикла измерений по сигналу с устройства 5 управления коэффициент усиления усилителя 6 устанавливается таким, что интервал между соседними уровнями ЦАП 2 растягивается на величину, несколько мень, Шую всей шкалы дискриминаторов 9. Ма штаб преобразования ЦАП 3 уменьшен п сравнению с ЦАП 2 соответственно уве личению коэффициента усиления усилителя 6. Дальнейшие операции во втором цикле производятся аналогично первому циклу с той только разницей, что в работе участвует регистр 12. Код в р гистре 11, образованный во время пер вого цикла, сохраняется. Третий цикл аналогичен второму. К эффициент усиления усилителя б увели чивается таким образом, чтобы интервал между соседними уровнями ЦАП 3 был растянут на величину, несколько меньшую всей шкалы дискриминаторов 9. Соответственно уменьшен масштаб преобразования ЦАП 4. В этом.цикле в работе участвует регистр 13, а коды на регистрах 11 и 12 сохраняются, В течение первых двух циклов измерения через нормально-открытый ключ 7 на вход управления порогом детектора 8 знака подается постоянное смещение, которое увеличивает порог детектора знака на величину максимального дрейфа этого порога. Закрывание ключа 7 в третьем цикле производится по сигналу с устройства 5 управления. Смещение подается- с целью снизить требования к точности детектора знаков. Величина этого смещения определяет уменьшение растяжки Изтервалов между соседними уровнями соответствующих ЦАП во втором и третьем циклах измерения по отношению к полной шкале амплитудных дискриминаторов 9 . Дрейф уровней амплитудных дискриминаторов 9 не оказывает влияние на точность измерения, если этот дрейф находится в пределах половины интервала между соседними уровнями дискриминации за вычетом величины постоянного смещения порога детектора 8 знака. Коды с регистров 11 и 12, в которых хранится результат первых двух циклов измерения, через множительное устройство 14 подаются на цифровой сумматор 15. коэффициент умножения для регистров 11 и 12 равен коэффициенту усиления усилителя б соответственно, во втором и третьем циклах измерения. Код с регистра 13 подается непосредственно на сумматор 15. Формула изобретения Аналого-цифровой преобразователь (АЦП), содержащий управляемый усилитель, подключенный через аналоговый сумматор к источнику исследуемого сигнала и выходам цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) , устройство управления, соединенное с регистрами и управляемым усилителем, цифровое множительное устройство, выходами подключенное к цифровому сумматору и последовательно Соединенные амплитудный дискриминатор и шифратор, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены дополнительно цифро-аналоговый преобразователь и регистр, а также дискриминатор знака и аналоговый ключ, причем выход дополнительного ЦАП соединен с входом аналогового сумматора/ а входы соединены с входами цифрового сумматора и входами дополнительного регистра, управляющий вход которого

подключен к выходу устройства управления, выход детектора знака соединен с входами всех регистров, основной вход детектора знака соединен со входом ампли,тудных дискриминаторов, стробирующий вход детектора подключен к одному из выходов устройства управления, а вход управления порога детектора знака соединен с аналоговым ключом, управляющий вход которого подключен к одному из выходов устройства управления.

Источники информацииf принятые во внимание при экспертизе: 1 .L В.Robinson,etaE, Nuctear instruments and Methods, .9fr8, 62, p. 237, 1968.

2 .R.Kuzz.DSPRA.Nuctear eeectfonic, &-ampo,ium,Euratom l eport EVR 4289, 1969, p. 179.

Вых.