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

Изобретение относится к вьиислительной технике. Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий усилитель разности, выход которого через набор пороговых элементов (включая пороговое устройст-, во знака), регистр памяти состояния поро говых -элементов, устройство выбора стар шего из сработавших пороговых элементов, реверсивный счетчик-сумматор подк лючен ко входу преобразователя код-напряжение, выход которого подсоединен к одному КЗ входов усилителя разности l. Однако устройство имеет низкое быстродействие. Известен аналого-цифровой преобразо ватель, содержащий усилитель разности, выходы которого подключены ко входам набора пороговых элементов, выход последнего каскада усилителя разности подключен ко входу порогового устройства знака и через первый логический блок и регистр пороговые элементы оценки модуля и знака разности подключены :. соответственно ко входам сумматора и его шинам сложения и вычитания, выходы сумматора через второй логический блок и регистр соединены со входами преобразователя код-напряжение, а выход последнего соединен со входом усилителя разности. Устройство управления через шины установки соединено со входами логических блоков, а через шины сброса с регистрами и сумматором 2 . Однако устройство имеет низкое быст родействие. Цель изобретения - повышение быстродействия, а также 1овышение надежности устройства. Указанная цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий усилитель разности,набор синхронных пороговых элементов, синхронное пороговое ус1ройство знака логический блок, сумматор, стробируемый регистр выходного кода, основной токовый преобразователь код-напряжение, устройство управления, введены дополнительный преобразоватепь код-напрйЖенйе, дополнительный логический блок, аналоговый сум матор, причем выходы набора синхронных пороговых элементов, а также выходы синхронного порогового устройства соединены соответственно с информационными входами и зна ковыми входами дополнительного логического блока, выходы которого соединены fco входами пополнительного преобразователя код-напряжение, причем выход последнего соединен с первым входом анало гового сумматора, ко второму входу которого подключён выход основного преобразбвателя код-напряжение, а выхоп аналбгового сумматора подключен ко входу усилйтелй разности, при этом в аналогоцифровой преобразователь для повышения нйцежньсти введены аналоговый ключ пол лярности, опорный источник тока поляр-f ности, источник постоянного смещения шкалы разности по значению равного, а по знаку противоположного току опорного источника, причем к выходу сетки резисгторов основного преобразователя код-напряжение подалючен .аналоговый ключ полярности, цифровой вход которого соединен с выходом синхронного порогового устройства, аналрговы-й вход аналогового ключа подключен к выходу опорного источнйка тока полярности, к сетке резисторов основного токового преобразователя код-напряжение подсоединен .своим вь1ходом источник постоянного смещения Шкалы разности, выходы аналоговых ключей ocHOEsHbro и дополнительного преобразователей код-напряжение поразрядно объ единены между собой и подключены к . соответствующим узлам общей сетки резисторов основного преобразователя йоцнапряжёние. . На фиг. 1 приведена структурная элек трическая схема аналого-цифрового преобразователя; на фиг. 2 - структурная электрическая схема выполнения двух преобразователей код-напряжение; на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства. Аналого-цифровой преобразователь содержит усилитель 1 разности, содержащий несколько каскадов, набор синхронных порогбвых элементов 2 (рля оценки модуля разности измеряемого и уравновешивающего напряжений), синхронное пороговое устройство 3 (для оценки знака разности напряжений), логический блок 4 асинхронного типа, устройство 5 управления, сумматор б, регистр 7 вы ходного кода, основной преобразователь 8 код-напряжение, логический блок 9 асинхронного типа, преобразователь 10 код-напряжение, аналоговый сумматор 11, Преобразователи 8 и 10 содержат соответственно ключи 8, 1, источник 8.2 опорного тока, резистор 8.3, ключи 10.1, источники 10.2 опорного тока, аналоговый ключ 12 полярности,опорный источник 13 тока полярности, источник 14 постоянного смещения шкалы разности. В исходном состоянии {до подключения напряжения и(t) ко входу прибора) в регистрах нулевой код. Длительность каждого такта равна fe-j + t Р условии t;,)-t2 ) в момент 1 (фиг. 3) происходит оценка величины и знака разности Л. , т.е. получение кода .Код по команде с устройства 5 управления подается с выходов сишсронных пороговых элементов на входы логического блока 9, а также с выходов синхронных пороговых элементов 2 через логический блок 4 на входы сумматора 6. За время t происходит , установление на выходе преобразователя 10, компенсирующего напряжения , пропорционального коду N . Так как за время Ь иа выходе основного преобразователя 8 напряжение отсутствует (),то на вход усилителя разности с выхода аналогового сумматора 11 подается Оц - U, . За то же время протекают цифровые операции в сумматоре 6,суммирование кода регистра 7 с кодомК(в данном случае код регистра 7 нулевой). К концу интервала bj на выходе сумматора 6 имеется код, являющийся результатом измерения. В следующем такте в момент 3 происходит оценка разности 2. п репись кода в регистр 7 и одновременная выдача кода N 2. на входы преобразователя 10 через логический блок 9 и на входы сумматора 6 через логический .блок За время Ь; происходит установление компенсирующего напряжения U(, пропорционального коду Н (кса. N содержится в регистре 7) на выходе преобразователя 8 () и компенсирую.щего напряжения ; пропорционарьнргокоду Кд - исумме Uj 4 ика UJi на выходе аналогового сумматора 11. За промежуток времени t3 в сумматоре б происходит суммирование кодов Ь1д и Мд2, К моменту 5 на выходе сум магора 6 имеется код, являющийся результатом измерения. В следующих тактах операции аналогичны. В момент 5 осуществляется оцен|са разности 0 - U , а затем в течение интервала -Ь осуществляется оановр менное формирование напряжений на выходах обоих преобразователей 9, 10 и суммирование кодов результатов; предыду щего и текущего тактов в сумматоре 6. Преобразователь 10 вьфабатывает напряжение обеих полярностей. В обычном исполнении такой преобразователь содержит равное число источников обеих полярностей, причем, в зависимости от знака разности , логический блок 9 включает или отключает отрицательные или положительные источники тока. При обычном исполнении преобразователь напряжение-код содержит источники токов и ключи на транзисторах с различным типом проводимости и удвоенное чис ло элементов, Упрфщение схемы достигается за счет введения источника 14 положительной полярности постоянного тока, который смещает выходное напряжение на значение, равное пределу преобразователя; 10 Кроме того, введен опорный источник 13 отрицательного тока по значению равный источнику 14, причем первый подключает ся аналоговым ключом 12 к выходу преобразователя 8. Когда замкнут аналоговыйключ 12, токи источников 13 и 14 взаимно скомпенсированы, смещения шкалы нет, а с выхода преобразователя 10 выдается отрицательное, напряжение, соответствующее прямому коду N (с выходов синхронных пороговых элементов,входящих в состав синхронного порогового устройства 3 через логический блок 9). Если же требуется получить на вь:ходе преоб.разователя 10 положительное напряжение аналоговый ключ 12 размыкается,, шкал смещается источником 14, и на выходе преобразователя 10 вырабатывается отрицательное напряжение, пропорциональное инверсному коду N . Положительное напряжение, соответствующее прямому коду М , получается как сумма положительного напряжения, образуемого источником 14, и отрицательного напряжения преобразователя 10, срответствук щего инверсному коду . За счет этого удается почти в 2 раза сократить число источников тока, анало овых ключей, причем оставшиеся ключи и источники одинаковы по схемному ис.полнению, исключить сетку резисторов Преобразователя 10 и повысить быстродейстьие. изобретения О р м у Л а 1,Аналого-цифровой преобразователь, Содержащий усилитель разности, выходы которого подключены ко входам набора синхронных пороговых элембйтов, выход последнего каскада усилителя разности подключен ко входу синхронного порогового устройства, выходы которого подключены Кшинам сложения и вычитанияя сумматора, выходы набора синхронных пороговых элементов черезлогический блок подключены к информационным входам сумматора, выходы сумматора через регистр выходного кода соединены со входами основного преобразователя коднапряжение, а выход последнего соединен со входом усилителя разности, устройство управления соединено с синхронизируемыми входами набора пороговых элементов и синхронного порогового устройства, со стробируемым входом регистра выходного кода и с управляЮ1цим входом сумматора, о т л и ч а ю щ и йс .я тем, что, с целью повыше1шя быстродействия, введены дополнительный преобразователь код-напряжение, дополнительный логический блок, аналоговый сумматор , причем выходы набора сийхронных пороговых элементов, а также выходы синхронного порогового устройства coeimneны соответственно с информационными входами и знаковык И входами дополнительного логического б;|ока, выходы которого соединены со входами дополнительного преобразователя код-напряжения, причём выход последнего соединен с первым входом аналогового сумматора, до второму входу которого подключен выход основного преобразователя код-напряхсение а выход аналогового сумматора подключен ко входу усилителя разности. 2.Аналого-цифровой преобразователь по п. 1, отличающийся, тем, что, с целью повьпиения наде)Лности устройства, введены аналоговый ключ полярности, опорный ИСТОЧЩ1К тока полярности источник постоянного смешения, шкалы разности по Значению равного, а по знаку противоположного току опорного источника, причем к выходу сетки рей1сторов основного, преобразователя коднапряжение подключен аналоговый ключ

полярности, цифровой вход . которого соединен с выходом синхронжло порогового устройства, аналоговый вход 1глюча подключен к выходу опорного источника тока пол5фности, к сетке резисторов основного преобразователя код-напряжение подсоединен своим выхогюм источник: постоянного смешения шкалы разности выходы аналоговых ключей основного и дополнительного преобразователей код-напряжение п азрядно объединены между собой и подключены к соответствующим

узлам общей сетки резисторов основного преобразователя код-напряжение.

КЬточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Шляндбн В. М, Устройство быстродействующего аналого-цифрового преобразователя на интегральных схемах. Приборы и системы управления . К 5, 1972.

2.Преобразователь напряжения в код. Экспресс-информация. Вычислительная техника, N 43, 1964 (прототип).

Г

lO «