Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1980 года по МПК H03K13/02 

(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

t

. изобретение относится к аналогоци оэш преобразователям и может использбваться в ядерной электронике.

Известны аналого-цифровые преобразователи, механизм преобразования KOTOpuJx построен на линейном (ступенчатом) разряде или заряде конденсатора Ц. К недостаткам таких преобразователей можно отнести большое время, требуемое на преобразование.

Наиболее близким по технической суюности к изобретению является преобразователь, содержащий генератор тактовых импульсов, два ключа, генераторы грубых и точных ступеней, регистры старших и младших разрядов, блок сравнения и входное устройство,, в которых для уменьшения времени преобразования исйользуют нелинейное кодирование, основанное на последовательном грубсм и точном из1адрении амплитуды исследуемого сигнала 2 .

Однако в таких преобразователях возникают трудности обеспечения необходимых соотношений между величинами грубой и точной ступенек, нарушение KOTOiHJX приводит к появленшэ дифференциальной нелинейности.

Цель изобретения - уменьшение дифференциальной нелинейности.

Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобоазователь, содержатдий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выход первого элемента И соединен непосредственно с вхоfOдом регистра старших разрядов и уерез Гет ератор грубых ступеней с первым входом сумматора, а выход второго элемента И соединен непосредственно с входом регистра младших разрядов и через генератор точный ступеней с вторым входом сумматора, выход которого соединен с одним входом блока сравнения, другой вход которого соединен с выходом

20 входного устройства, дополнительно введены два триггера третий элемент И и элемент ИЛИ, выход которого соединен с входом сброса генератора точнйх ступенейг первый вход элемен25та ИЛИ соединен с выходом первого триггера, входом генератора тактовых импульсов и входе генератора грубых ступеней, а второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом блока

30 сравнения,счетн Ф« входом второго

триггера и первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, выход входного устройства соединен с первьаш установочными входакм первого и BTdporo триггеров, вторые установочные входы которых соединены ббШвёТСтвенно с выходами третьего элемента. И и регистра младших разрядов, первый и второй входы второго триггёра соединены ссютвётйтвенно с вторыми входами первого и второго элементов И, а выход генератора точных ступеней подключен к управляющему входу генератора грубых ступеней.

Структурная электрическая схема предлагаемого аналого-цифрового преоразователя показана на чертеже.

Преобразователь содержит входное устройство 1, первый триггер 2, генератор 3.тактовых импульсов, второй триггер 4, первый, второй и третий элементы И, 5, б и 7, генератор 8 грубых ступеней, генератор 9 точных ступеней, регистрь 10 и 11 старших и младших разярдов, сумматор 12, блок 13 сравнения, элемент ИЛИ 14,

Предлагаемый аналого-цифровой преобразователь работает следующим образс 1.

Преобразуемые импульсы приходят на вход входного устройства 1. Напряжение, равное амплитуде входного импульса, подается на вход блока 13 сравнения. Импульс начала преобразования с управляющего выхода входного устройства устанавливает триггер

а триггер 4 в

2 6 положение

О При этом генератор

положение

3 тактовых импульсов открывается, импульсы с. его выхода через элемент И 6 поступают на вход генератора 9 точгных ступеней и регистр 11 младших разрядов. Переключение регистра 11 переводит триггер 4 в положение i (откЕялвается элемент И 5 и закрывается элемент И б), причем на выходе генератора. 9 точных ступеней к этому моменту образуется напряжение, равное по абсолютной величине и знаку амплитуде грубой ступени. Это напряжение подается на управляющий вхо генератора 8 грубых ступеней, тем самым задается амплитуда грубой ступеньки.

Импульсы с элемента И 5 поступают на вход генератора 8 грубых ступеней и на вход регистра ip старших разрядов. На выходе сумматора каскада 12 появляется стуПенчато-изменяюшееся напряжение, амплитуда которого равна (N + 1) U 1, где N кмпульсов в регистре 10 старших разрядов; Д1 - амплитуда грубой ступени,

При превышении напряжения на выходе сумматора 12 над преобразуемым напряжением срабатывает блок 13 сравнения, импульс которого перебрасывает триггер 4 в положение и через элемент ИЛИ 14 сбрасывает генератор 9 точных ступеней. При этом амплитуда напряжения на выходе сумматора 12 соответствует количеству импульсов в регистре 10 старших разрядов. Вновь открывается элемент И 6 (элемент И5 закрывается), и импульсы с генератора 3 тактовых импульсов поступают на вход генератора 9 точных ступеней и регистра

11младших .разрядов (начинается точное определение амплитуды входного импульса).

На выходе сумматора 12 напряжение нарастает с меньшей скоростью, чем при грубом определении амплитуды. Амплитуда на выходе сумматора

12равна (Ы-д1 + п-й 2), где п - число импульсов в регистре 11 младгчих разрядов Л 2 - амплитуда точной ступеньки, В момент определения амплитудного значения входнсзго импульса срабатывает блок 13 сравнения, син хронизированный тактовыми импульсами, поэтому на выходе элемента И 7 возникает импу.льс окончания преобразования, который устанавливает триггер 2 в положение О . Тактовые импульсы с генератора 3 преТсращаются В регистрах 10 и 11 старших и младши

разрядов записан код, пропорциональный амплитуде выходного импульса,

Применение аналого-цифрового преобразователя, выполненного по предлагаемой схеме, существенно уменьшает дифференциальную нелинейность его что снижает требования к настройке и регулировке. Кроме того, в начальной части спектра время преобразовйния его MeHbiae, это значительно уменьшает мертвое время преобразователя.

Формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выход Первого элемента И соединен непосредственно с входом регистра старших разрядов и через; генератор грубых ступеней с первым входом сумматора, а выход второго элемента И соединен непосредственно с входом регистра младших разрядов и через генератор точных ступеней с вторым входом сумматора, выход которого соединен с одним входом блока сравнения, другой вход которого соединен с выходом входного устройства от лич ающи и ся тем, что, с целью уменьшения дифференциальной нелинейности в него дополнительно введены два триггера, третий элемент И и элемент ИЛИ, выход которогосоединен с входом сброса генератора, точных ступеней, первый вход элемента ИЛИ соединен с выходом перврго триггера, входом генератора тактовых импульсов и входом сброса генератора грубых ступеней, а второй вход элемента ИЛИ соединён с выходом блока сравнения, счетным входом второго триггера и первым входом третьего элемента и, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, выход входного устройства соединен с первыми установочными входами первого и второго триггеров,вторые убтановочные входы которых соединены соответственно с выходгиии третьего элемента И и регистра младших разярдов, первый и второй, выходы второго триггера соединены соответственно с вторыми входами первого и второго элементов И, а выход генератора точных ступеней подключен к управляюиему входу генератора грубых ступеней.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0

1.Wilkinson D.H, Proc. Cmabridze Phil, Soc., 1950, № 46, p.508.

2.Приборы и техника экспери1959, № 3, с,156 (прототип;.

мента