Последовательно-параллельный аналого-цифровой преобразователь с коррекцией погрешности Советский патент 1979 года по МПК H03K13/175 

(54) ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО-ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С КОРРЕКЦИЕЙ ПОГРЕШНОСТИ которых состоит из последовательнб соединенных аналого-цифрового цифро-аналогового преобразователей, масштабного усилителя и компаратора, выход которого соединен с управляющим входом блока цифровой коррекции, выход которого соединен с шиной выходного кода, а сигнальный вход соединен .с выходом аналого-цифрового преобразователя, вход которого соединен также с входом масштабного усилителя, вход аналогоцифрового преобразователя старшей декады соединен с шиной входного сигнала, а младшая декада содержит аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединён с шиной выходного кода, в п-1 декаду дополнительно введен управляемый блок сдвига, сигнальный вход каждого из которых подключен к выходу масштабного усилителя, управляющий вход соединен с выходом ком паратора, а выход подклнзчен к входу аналого-цифрового преобразователя сл дующей декады. Структурная электрическая схема предложенного преобразователя изображена на фиг. 1; на фиг. 2 - временна диаграмма, поясняющая его работу. Устройство содержит п последовательно соединенных декад преобразова НИН, каждая п-1 из которых, кроме младшей, содержит последовательно, со диненные аналого-цифровойпреобразователь 1-1... .1-п-1 ци р ро-аналоговый преобразователь 2-1... 2-п.-1, масшта ный усилитель 3-1... 3-п-1,выход которого соединен с входами компаратор 4-1... 4-п-1 и управляемого блока 5-1... .5-п-1 сдвига, вьгход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя следующей декады, вы ход компаратора 4-1... 4-п-1. соедине с улравляющими входами управляемого блока 5-1... 5-П-1 сдвига и блока 6-1... б-п-1 цифровой коррекции, выход которого соединен с шиноййыходного кода . Как видно из диаграммы (фиг. 2) выходное напряжение управляемого бло ка 5-1 ... 5-п-1 сдвига каждой декады до величины полной шкалы декадного преобразователя (до величины 10В)пов торяет входное нaпpяжeн e, с величины lOB : по сигналу KOMnapaTojpa 4-1.. 4-n-l блок 5-1... 5-n-l сдвига созда ет сдвиг выходного напряжения по отн шению к входному напряжению на IOB, что аналитически выражается следующи соотнсиением (Ug при t43U 20Ъ%tJJ oв Предложенный преобразователь рабо тает следующим образом. Входное преобразуемое напряжение U)f с входной шины подается на анало702513го-цифровой преобразователь 1-1 первой декады и на суммирующий вход масштабного усилителя 3-1. В зависимости от величины Ux преобразователь 1-1 имеет одно из десяти возможных положений, от положения О до положения 9. Код положения преобразователя 1-1 подается на управляющий вход цифроаналогового преобразователя 2-1 и вход блока 6-1 цифровой коррекции. В соответствии с кодом положения преобразователей 1-2 и 2-1 вырабатывается компенсационное напряжения U которое также подается на суммирующий вход масштабного усилителя 3-1. Выходное напряжение масштабного усилителя 3-1 соответствует формуле и 10(Ux - U;, ) которая в общем случае для выходных напряжений масштабных усилителей, многодекадного последовательно параллельного аналого-цифрового преобразователя имеет вид Ui.fl 10(Ui - UM) Предположим, что неточность уровней срабатывания п-1 старших декадных преобразователей 1-1...1-п-1 возможна только в сторону более больших величин входного напряжения, то есть компараторы, входящие в п-1 декадные преобразователи 1-1,.-.п-1, смогут срабатывать либо при правильной величине входного напряжения, либо при величине, большей правильной (такое условие не уменьшает диапазонов максимально допустимых отклонений-уровней, срабатывания входящих в декадные преобразователи компараторов). Проиллюстрируем работу аналогоцифрового преобразователя с системой коррекции погрешности на численном примере. Пусть на входную шину преобразователя подается преобразуемое напряжение Ux, равное 1,921В и пусть компаратор в декадном аналого-цифровом преобразователе 1-1 срабатывает только при 1,95В. В таком случае на выходе -преобразователя 1-1 имеется показание О, тогда tJj 10 (1,921-0) 19,21В. Так как 19,21В IOB, припомощи компаратора 4-1 и цифрового . блок 6-1 коррекции в показание первой декады вводится коррекция О + 1 1. На входную клемму блока 5-1 сдвига подается напряжение 19,21В, но так как 19,, то выходное напряжение блока 5-1 сдвига U/ 19,21 10 9,21В (по формуле I). Таким образом, на вход декадного преобразователя 1-2 второй декады подается напряжение, величина которого 9,21В. Пусть компаратор уровня 9 в преобразователе 1-2 срабатывает при входном напряжении 9,4В. В таком случае преобразователь 1-2 при входном напряжении 9,21В имеет показание 8 и U2. 10-(9,21-8) 12,1В, а так как 12,1В 10В, то при помощи компаратора 4-2 и цифрового блока 6-2 коррекции в показание преобразователя 1-2 вводится коррекция 8 + i 9, При помощи блока 5-2 сдвига на вход преобразователя 1-3 третьей декады поступает напряжение ид 12,1-10 2,1В, В зависимости от уровней срабатывания компараторов в преобразователе 1-3 имеется показание 2 или 1, а показание аналого-цифрового преобразователя составляет в целом либо 192, либо 191, что является правильным показанием для и 1,21В (±1 квант погрешности преобразования допускается для всех типов аналого-цифровых преобразователей).

Как видно из приведенного описания, в предложенном аналогЬ-цифровом преобразователе с системой коррекции погрешности исключается возможность возникновения ложных показаний-, что приводит к повышению точности преобразования, эти достигается включением в схему аналого-цифрового преобразователя управляемых блоков сдвига.

Формула изобретения

Последовательно-параллельный аналого-цифровой преобразователь с коррекцией погрешности, содержащий п последовательно соединенных декад преобразования, каждая п-1 из которых состоит из последовательно соединенных аналого-цифрового, цифроаналогового преобразователей, масштабного усилителя и компаратора, выход которого соединен с управляющим входом блока цифровой коррекции, выход которого соединен с шиной выходного кода, а сигнальный вход соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, вход которого соединен также с входом масштабного усилите0ля, вход аналого-цифрового преобразователя старшей декады соединен с шиной входного сигнала, а младшая декада содержит аналого-цифровой преобразователь вход которого соединен

5 с выходом масштабного усийителя предыдущей декады, а выход соединен с шиной выходного кода, отличающийся тем, что, с целью повышения то.чности в п-1 декаду дополни0тельно введен управляемый,блок сдвига, сигнальный вход каждого из которых подключен к выходу масштабного усилителя, управляющий вход соединен с выходом компаратора, а выход подключен к входу аналого-цифрового пре5образователя следующей декады.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Иляндин В. М. Цифровые электро0измеритель ные приборы. М., 1972,

с. 291-293, рис. 8-2.

2.Herman Schmid. Electronic Analog-to-Digital Conversions. Van nostrand Reinhold Company, New-York,

5 1971, p. 319-325.