Быстродействующий аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1980 года по МПК H03K13/08 

(54) БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к измерительной технике для измерения быстроизменяющихся напряжений.

Известен кодирующий преобразова- 5 тель напряжения в код, содержащий блоки сравнения, элементы, фиксирующие значение данного разряда, источник образцового напряжения и узлы уравновешивания значения измеряемой ю величины с образцовым значением очередного разряда .

Недостатком преобразователя является низкая вероятность его правильной работы вследствие использованного принципа самозапуска его тактов работы (изменение измеряемого напряжения за пределы кванта вызывает автоматический запуск любого такта работы известного(АЦП). Это приводит к то- 20 му, что при интервалах времени изме- . нения измеряемого напряжения на один квант меньших или равных, чем интервал времени полного преобразования АЦП, его все показания будут не- js достоверными (не успев выдать результат измерения, он начнет новое измерение или частичное переизмерение).

Цель изобретения - повышение точности преобразования.2Q

цель достигается тем, что в быстродействующий аналого-цифровой преобразователь, содержащий блоки сравнения, первые входы которых соединены с шиной входного сигнала, а вторые входы соединены с выходами соответствующих делителей образцового напряжения, входы которых соединены с шиной образцового напряжения, при этом единичные выходы блоков сравнения каждого разряда через дешифраторы знаков разргздов соединены с управляющими входами делителей образцового напряжения сЛедующего разряда, введены диоды, элемент И, элемент НЕ, элемент задержки и выходные элементы И, причем первый и второй выходы блоков сравнения соединены с анодами диодов, катоды которых объединены и подключены ко входам элемента И, выход которого соединен с первым входом элемента задержки и через элемент НЕ с его входом, выход которого соединен с первыми входами выходных элементов И, вторые входы которых соединены с шиной опроса, а третьи входы выходных элементов И каждого разряда соединены с соответствующими выходами дешифратора знака соответствующего разряда. На чертеже представлена структурна электрическая схема быстродействующег аналого-цифрового преобразователя, со держащего блоки сравнения 1,2,3,4,5,6 делители образцового напряжения 7,8,9 диод 10, элемент И 11, элемент НЕ 12, элемент задержки 13, выходные элементы И 14, 15,16,17,18,19, дешифраторы знаков разрядов 20,21,22, шина входного сигнала 23, шина образцового напряжения 24, шина опроса 25. Работа быстродействующего аналого-цифрового преобразователя осуществляется следующим образом. После подачи на него измеряемого напряжения Ux и образцового Ue подача местного питания (на чертеже не показано) приводит к одновременному срабатыванию всех его сравнивающих блоков 1-6 и, как следствие этого, срабатывают все связанные с ними деш раторы знаков 20,21,22 каждых разрядов. Последнее приводит к изменениш состояния делителей 8,9, формиру ющих образцовые напряжения {изменяются состояния всех делителей, кроме старшего 7). Это заставит в случае изменения состояний делителей 8, 9 изменить состояние сравнивающих бл ков 3,4,5,6. Примут новые состояния дешифраторы 21,22 и, как следствие этого, делитель 9 сформирует новые значения образцовых величин. Это заставит изменить состояние сравнивающих блоков 5,6. Аналогичным образом волна дискретного уравновешивания, в каком бы она разряде не возникла, пробелсит в сторону младшего разряда. При этом с изменением состояния любо го одного сравнивающего блока на вхо логического элемента И 11 на время этого переходного режима не будет подано высокое напряжение. С выхода логического элемента И 11 на вход ло гического элемента НЕ 12 за этот интервал времени не будет подано высокое напряжение (единица), отчего с выхода логического элемента НЕ 12 б дет подан сбросной сигнал на элемент задержки 13 и последний придет в исходное положение. При восстановлении на выходе логического элемента И 11 единицы, а на выходе логического эле мента НЕ 12 нуля, элемент задержки 1 начнет новый отсчет времени задержки не подавая при этом разрешающего сиг нала на списывание результата преобразования. И только в случае, если волна дискретного уравновешивания не возобновится,элемент згадержки 13 зафиксирует этот факт на , превышающее наибольший интервал между одноименными точками переходного режим соседних разрядов при непрерывном ус танавливающемся режиме преобразователя и выдаст разрешающий сигнал на считывание результата дискретного уравновешивания. Это разрешение буде продолжаться до тех пор, пока с выхода элемента И 11 будет вьвдаваться высокое напряжение (единица). Начало изменения состояния хотя бы одного сравнивающего устройства, являющееся следствием нарушения дискретного рав новесия, ведет к прекращению выдачи результата преобразования минимум на время задержки элемента 13. Цифры кода .результата дискретного уравновешивания, выявленные дешифраторами 20,21,22 знаков разрядов, подаются с последних на один из трех входов каждого логического элемента И 14-19 и при наличии на их вторых входах разрешающего потенциала элемента задержки 13 и- подаче опросного сигнала на их третьи входы снимается с них результат дискретного уравновешивания. Преимущество быстродействующего аналого-цифрового преобразователя состоит в том, что в нем при сохранении высокого быстродействия исключена выдача ложных результатов измерительного преобразования. Это обусловлено тем, что результат преобразования выдается только после того, как установится факт прекращения переходного режима дискретного уравновешивания и выдаст разрешение на его считывание. Преобразователь может успешно использоваться при определенных частотных характеристиках измеряемого сигнала в следящем режиме. Он обеспечивает получение достоверной информации о значениях- быстропротекающих процессов, изменяющихся в большом динамическом диапазоне или с большим количеством уровней, которые невозможно перекрыть однотактным аналого-цифровым преобразователем. Структура преобразователя пригодна как для равномерного квантования, так и для неравномерного, в частности по геометрической прогрессии, необходимой для, равноточных измерений. Формула изобретения Быстродействующий аналого-цифровой преобразователь, содержащий блоки сравнения, первые входы которых соединены с шиной входного сигнала, а вторые входы соединены с выходами соответствующих делителей образцового напряжения, входы которых соединены с шиной образцового напряжения, при этом единичные выходы блоков сравнения ка ждого разряда через дешифраторы знаков разрядов соединены с управляющими входами делителей образцового напряжения следующего разряда, отличающийс.я тем что, с целью повышения точности преобразования, введены диоды, элемент И, элемент НЕ, элемент задержки и выходные элементы И, причем первый и второй выходы блоков сравнения соединены с

анодами диодов, катоды которых объединены и подключены ко входам элемента И, выход которого соединен с первым входом элемента задержки и через элемент НЕ с его вторым входом, выход которого соединен с первыми входами выходных элементов И, вторые входы, которых соединены с шиной опроса, а третьи входы выходных элементов И каждого разряда соединены с соответствующими выходами дешифратора знака соответствующего разряда.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

I