Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1980 года по МПК H03K13/17 

(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для преобразования двухполярных напряжений и токов в цифровой код.

Известно устройство преобразова- 5 кия, состоящее из генератора прямоугольных колебаний, схемы изменения уровня, аналого-цифрового преобразователя (АЦП), цифроаналогового преобразователя (ЦАП) и фильтра 1. О

Недостаток преобразователя - высокая погрешность преобразования и сложность устройства.

Известен также следящий аналого- 15 цифровой преобразователь, состоящий из. двух компараторов, на входе которых стоят резисторы, соединенные по мбстиковой схеме; на выходе компара- . - логическая схема, реализующая20 суммирование по модулю два и выполненная на базе логических схем 2И-НЕ; выход сумматора по МОДУ.ПЮ два подсоединен ко входу разрииения сложения реверсивного счетчика, вход разреше- 25 ния вычитания которого соединен с выходом сумматора по моду.то два через инвертор; реверсивный счетчик соединен также с преобразователем коднапряжение (2.30

Недостатком данного преобразователя является наличие у сравнивающих устройств (компараторов) зоны нечувствительности, что приводит к увеличе- нию погрешности преобразования.

Целью данного изобретения является уменьшение погрешности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий два компаратора, выходы которых соединены с входами элемента 2И-НЕ, реверсивный счетчик, выходы которого соединены с входами преобразователя код-напряжение, введены два блока формирования зоны нечувствительности, инвертор и два элемента И, причем выход первого блока формирования зоны нечувствительности соединен с инвертирующим входом первого компаратора, а выход второго блока формирования зоны нечувствительности соединен с прямым входом второго компаратора, который соединен с прямым входом первого компаратора и выходом преобразователя код-напряжение, входы блоков формирования зоны нечувствительности объединены, выход элемента 2И-НЕ соединен с первым входом первого элемента

И и через инвертор с первым входом второго элемента И, вторые входы элементов И соединены с выходом генератора импульсов, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с входами сложения и вычитания реверсивного счетчика.

На фиг.1 представлена блок-схема .аналого-цифрового преобразователя; на фиг.2 - диаграммы напряжений.

Устройство содержит два блока 1 и 2 формирования: зоны нечувствительности, которые подсоединены к инвертирующему входу компаратора 3 и прямому входу компаратора 4, причем выходы компараторов соединены со входами элемента 5 2И-НЕ, выход которого соединен со входом инвертора б и одним входом элемента 7 И, другой вход схемы соединен с одним из входов элемента 8 И и с выходом генератора 9 тактовых импульсов. Выход инвертора б подключен к другому входу элемента 8, а выходы элементов 7 и 8 соединены соответственно с импульсными, входами сложения и вычитания реверсивного счетчика 10, выходы которого соединены со входами преобразователя код-напряжение 11, выход преобразователя подключен чере два резистора 12 к инвертирующему входу компаратора 3 и к прямому входу компаратора 4, причем входы блоков 1 и 2 через другие два резистора 13 подключены к источнику входного сигнала.

С приходом тактирующих импульсов (фиг.2,а) опорное напряжение ОоУвеличивается ступенчато (фиг.2,б). Оно должно увеличиваться до тех пор, пок не превысит входной сигнал и.

В этот момент должно измениться состояние KOMnaipaTOpa. Из-за наличи у компаратора зоны нечувствительности, ди изменение его состояния происходит не в момент t (фиг,2,б, точка t), когда UQ становится больше, чем и , а в момент t (фтлг.2,б, точка t.,) , когда опорное напряжение выходит из зоны нечувствительности. В этот момент состояние компаратора 3 изменяется и на его выходе появляется логическая i (фиг.2,в), так к&к и преобразуемый сигнал U и опорное напряжение Uo положительной полярности, на выходе компаратора 4 -ПОСТОЯННО логическая .

После инвертора б (фиг,2,д) и элемента 8 на входе вычитания pejjepсивного счетчика появляется перепад

О

в

напряжения из логического

, который заставляет счетчик сработать .на вычитание (фиг.2,д). На входе с.ложения появляется перепад напряжения из логической i в О, который не действует на счетчик (фиг.2,е).

Таким образом по одному тактирующему импульсу счетчик срабатывает

дважды, один раз на сложение в момент прихода тактирующего импульса и второй раз через время, определяемое задержками в счетчике в момент изменения состояния компаратора..

Следовательно на счетчике остаетс состояние, бывшее до прихода тактирующего импульса.

Ошибка преобразования составляет &.Х-i и будет меньше половины шага квантования q/2. Так как на выходе .компаратора 3 устанавливается логическая , то следующий импульс заставляет счетчик сработать на вычитание. Опорное напряжение U становится меньше входного сигнала и выходит из зоны нечувствительности

(фиг.2,б, точка t3). На выходе компаратора появляется перепад напряжеО

ния из логической

который проходит через элементы 5 и 7 (фиг.2,г) и заставляет счетчик сработать на сложение. Таким образом счетчик опять по одному тактирующему импульсу срабатывает дважды.

Если не считать время на установку, счетчик находится в одном состонии и ошибка преобразования равнадх,

Если входной сигнал изменяется, то счетчик устанавливается в другое состояние (см.фиг.2,а, точка tu), но ошибка квантования в любом случае будет q/2 (например ). Аналогично происходит работа АЦП, когда сигнал будет отрицательным. Только в этом случае будог работать компаратор 4 ,

Технико-экономический эффект предлагаемого устройства состоит в том, что применение данного изобретения позволяет не только ликвидировать потерю точности преобразования, возникающую при наличии в сравнивающем устройстве зоны нечувствительноети, но и повысить точность преобразования в два раза, без увеличения числа разрядов.

Формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий два компаратора, выходы которых соединены с входами элемента 2И-НЕ, реверсивный счетчик, выходы которого соединены с входами преобразователя код-напряжение, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности преобразования, в него введены два блока формирования зоны нечувствительности, инвертор и два элемента И, причем выход первого блока формирования зоны нечувствительности соединен с инвертирующим входом первого компаратора, а выход второго блока формирования зоны нечувствительности соединен с прямым входом второго компартора, который соединен с г.рим1т1м входом первого компаратора и выходом преобразователя код-напряжение, входы блоков формирования зоны нечувствительности объединены, выход элемента 2И-НЕ соединен с первым входом первого элемента И и через инвертор с первым входом второго элемента И, вторые входы элементов И соединены с выходом генератора импульсов, выходы первого и второго элементов И

соединены соответственно с входами сложения и вычитания реверсивного счетчика,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

|- --4,- -f«( .

« t а

1

tltlI

1

П n

П A

n fl

П

П n