Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1981 года по МПК H03K13/02 

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано при кодировании широкополосных аналоговых сигналов. Известен аналого-цифровой преобразователь (АЦП) поразряцного кодирования, содержащий устройство сравнения, источник эталонного сигнала, цифроаналоговый преобразователь, генератор импульсов и блок управления l 1. Этому преобразователю присуще нецос таточно высокое быстродействие. Наиболее близким к предлагаемому является аналого-цифровой преобразователь, содержащий генератор двухполярног экспоненциального напряжения, устройств сравнения, выход которого подключен ко входу триггера, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен со входом блока управления, регистр кода и г зецизионный переключатель. В данном устройстве в процессе уравновешивания применена экспоненциальная функция для формирования эталонных весов Г Недостатком этого преобразователя является низкое быстродействие, обусловленное влиянием инерции нуль-органа и прецизионногоо переключателя напряжения. Цель изобретения - повышение быстродействия аналого-цифрового преобразователя. Указанная цель достигается тем, что в аналого-цифровом преобразователе, содержащем устройство сравнения, выход которого подключен ко входу триггера, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен ко входу блока управления, первый выход, которого соединен с первым входом регистра кода, генератор экспоненциального тока, первый вход устройства сравнения соединен с обкладкой первого запоминающего конденсатора, вторая обкладка которого сое цинена с общей шиной, а через ключ выборки и первый зарядный ключ - с шиной преобразуемого сигнала и с первым выходом стробирующего устройства соответственно, второй вход устройства сравнения соединен с обклацкой вгорого запоминающего конденсатора, вторая обкладк которого соединена с ойцей шиной, а через второй зарядный ключ - со вторым выходом стробирующего устройства, первый вход которого соединен со вторым выхоаом блока управления, третий выход которого через генератор экспоненциального тока соединен со вторым входом стробирующего устройства, второй вход регистра кода соединен с выходом триггера, второй вход устройства сравнения чфез ключ сброса соединен с ойдей шиной. На чертеже приведена блок-схема пред лагаемого устройства, Аналого-ци4ровой преобразователь содержит ключ 1 выборки, зарядные ключ 2, 3, запоминающие конденсаторы 4, 5, генератор 6 экспоненциального тока, стробирующее устройство 7, ключ S сбро са, генератор 9 тактовых импульсов, блок 1О управления, устройство 11 срав нения, триггер 12, регистр 13 кода. Первые обкладки запоминающих конденсаторов 4 и 5 подключены через заурядные ключи 2 и 3 и стробирукядее устройство 7 к выходу генератора 6 экспоненциального тока. Кроме того, пер вая обкладка конденсатора 4. через ключ I выборки соединена с шиной преобразуемого сигнала, а конденсатор 5 зашунтирован ключом 8 сброса. Входы устройства 11 сравнения подключены к первым обкладкам запоминакнцих конденсаторов, а его выход соединен со входом триггера 12, управляющего зарядным ключами. Управляющий вход стробирующего устройс ва 7 подключен через блок 10 управления к выходу генератора 9 тактовых импульсов. Выход триггера 12 подключен к числовым входам регистра 13 код, командный вход которого черве блок 10 управления подключен к выходу, генератора 9 тактовых импульсов. Преобразователь работает следующим образом. Перед началом очередного цикла преофазования ключи 1,3 и 8 замкнуты, а ключ 2 разомкнут. Прйэтч м конденсатор 4 зар51жен до напряжения, раьноГо входному, а кон цене агор 5 разряжен до нуля. Пс команде начала преобразования к;вочи I и 8 размыкаются, а в выходной шине генератора 6 появляется экспоненциально падающий ток. По первому после начала преобразования тактовому импулзс вырабатывается строб-импульс, вызываю щий добавление конденсатору 5 заряда. равного площади ограниченного стробимпульсом участка экспоненциально падающего тока. Если после этого напряжение конденсатора 5 оказывается больше, чем напряжение конденсатора 4, уст- устройство 11 сравнения переводит триггер 12 в противоположное состояние, если же конденсатор 4 остается заряженным до большего напрхокения чем конденсатор 5, состояние триггера 12 не изме-- няется. При изменении состояния триггера ключ 3 размыкается, а ключ 2 замыкается, и в следующем такте порцию заряда получает конденсатор 4 и т.д. Постоянная времени экспоненты связана с частотой тактовых импульсов таким образом, чтобы порция заряда в каждом следующем такте была вдвое меньше предыдущей. После окончания стробимпульса состояние триггера 12 пере.носится в соответствующий разряд выходного регистра 13 кода. Цикл преофазования заканчивается после проЗЬождетапйя шсла тактошлх импульсов, равного числу двоичных разрядов кода. Синхронизацию работы всех узлов преобразователя осуществляет блок Ю управления. Благодаря стробированию экспоненциального тока в предлагаемом преобразователе исключается влияние инерции ключей на линейность преобразова ния, а применение двух запоминающих конденсаторов дает возможность использовать в качестве ключей токовые переключатели на транзисторах, что позволяет значительно повысить быстродействие. Ф.ормула изобретени Аналого-цифровой преобразователь, одержащий устройство сравнения, выход которого подключен ко входу триггера, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен ко входу блока управления, первый выход послед|1его соединен с nepBtiM входом регистра кода, генератор экспоненциального тока, отличающийся тем, что, с целью повьпиенин быс родействия, первьй вход устройства сравнения соединен с обкладкой первого запоминающего конденсатора, вторая обкладка которого Ьоединена общей шиной, а через ключ выборки и первый зарядный ключ - с шиной преобазуемого сигнала и с первым выходом тробирующего устройства соответствено, второй вход устройства сравнения

соединен с обкладкой второго запоминающего конденсатора; вторая обкладка которого соединена о .о&цей шиной, а через второй зарядный ключ- со вторы выходом стробирующего устройства, первый вход которого соединен со вторым выходом блока управления, третий выход которого через генератор экспоненциального тока соединен со вторым входов стробирующего устройства, второй вход

регистра кода соединен с выходом три Гера, второй Ъход устройства сравнения через ключ сброса соединен с общей шиной.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 364091, КЛ.М Н 03 К 13/17, 1967, 2. Авторское се идетельство по заявке

N 194183О (прототип).

Bxoff 1

ю

/3

-

п

/Z