Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1981 года по МПК H03K13/175 

(54) АНАЛОГО - ЦИФРОВОЙ ПРЕОВРАЗОВАТЕЛЬ

I

11зобретение относится к телевидению и может быть использовано для. быстродействующего преобразования аналогового телевизионного видеосигнала в цифровую форму, а также для измерения различных быстропротекающих процессов в системах управления и обработки информации.

Известен аналого - цифровой преобразователь (АШ), содержащий цепь сдвига уровней срабатывания на диодах источник постоянного тока, Y компараторов на логических интегральных микроэлементах L- J

Однако полный диапазон входного преобразуемого напряжения такого А11Г1 достигает 8 В, что требует для преобразования сигналов низкого уровня спешшпьного масштабного усилителя, реализация которого для сигналов с полосой частот 6-10 МГц затруднена. Кроме того, такой АШ не позволяет мейгять соотношение величин, уровней срабатьюания.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является AUTI, содержащий компараторы, управляющие входы которых подключены ко входной .шине, а опорные входы - к выходу блока опорных напряжений, и дешифратор, состоящий из элементов И - НЕ и инверторов 2 .

Поскольку уровни компарирования та10кого АШ последовательно перекрь1вают весь диапазон изменяющегося входного напряжения, то неизбежно появление на выходе дешифратора ложных кодовых состояний, когда, например, предыдущий ком

15 паратор уже сработал, а последующий еще нет, или, наоборот, когда имеется одновременное срабатывание соседних компараторов. Кроме того, наличие в разных разрлдах различного количества

20 ступеней логического преобразования гфиводит к временным задержкам, различ ным для каждого из трех разр1щов преобразования. 38 Устранение искажений, вызванных указанными причинами, ведется с помощью блока, синхронизаюш и подавления помех тактированного внешним синалом опроса, что не позволяет получить на выходе АЦП кода, меняющегося с изменением входного напряжения, т. е. такой АШ имеет погрешностьПреобразования, абсолютная вели«шн а которой равна изменению входного напряжения за период опроса. Целью изобретения является повышение достоверности преобразования. Цепь достигается тем, что в аналого цифровом преобразователе, содержаще.м компараторы, управляющие входы которых подключены ко входной шине, а опор ные .входы - к выходу блока опорных напряжений, и дешифратор, состоящий из элементов И-НЕ и инверторов, выход.. первого инвертора соединен со входами второго, четвертого и пятого элементов И-НЕ, выход второго инвертора - со входами второго, четвертого и .шестого элементов И-НЕ, выход третьего инвертора - со входами четвертого и .шестого элементов И-НЕ | выход четвертого инвертора - со входами третьего, шестого и седьмого элементов И -НЕ, выход первого компаратора соединен со входом первого инвертора и входами тре его, шестого и седьмого элементов ИгНЕ выход второго компаратора - со входом второго шшертора и входами первого, третьего, пятого и седьмого элементов , выход третьего компаратора - со входом треьтего инвертора и входами первого, пятого и седьмого элементов И-НЕ, выход четвертого компаратора -с входом четвертого и входами первого, второго, четвертого и пятого элементов И-НЕ, ко входам восьмого элемента подключены выходы первого и второго элементов , ко входам девятого эле мента ИНЕ - выходы второго и третьег элемен;гоБ ко входам десятого эле мента И-НЕ - выхо; четвертого, пяторо шестого и седьмого элементов И-НЕ На фиг, 1 изображена структурная сх ма преобразователя; на фиг. 2 - структу ра усфановки опорных напряжений. Схема анапого - цифрового преобразо вателя содержит блок 1 опорных напряжений, комлараторь 2, дешифратор 3, вхрдвую шину 4, выходные клеммы 5-7. Выходы блока 1 опорных напряжений подключены к опорным входам компараторов в«11, управляющие: входы которых соедш1ены со входной .шиной 4. Выходы компараторов .1 пофслючены ко входа 1 нверторов 12-15 и к .шинам а, в, с, оответственно, а выходы инвертора - к 0намО,Ь,С id в той же последовательости. Входы элемента И-НЕ 16 соедиены с шинами b,Q,d, входь1 -НЕ 17 - с шинами а, Ь, а; входа элемента 18 - с шинами а, Ь,(; вхоыэлемента И-НЕ 19 - с шинами О, fe, , d J входы элемента -И-НЕ 2О - с .шиами О, Ь,с ,d ; входа элемента И-НЕ 21 .шинами 6, Ь.С ,с1 ; входы элемента И-НЕ. С ,d; входы а, о,с ,, 22 - с шинами а, Входы элемента И-НЕ 23 подключе- ы к выходам элементов И-НЕ 16 и 17; ходы элемента И-НЕ 24 - к выходам элементов И-НЕ 17 и 18; входы элемента И-НЕ 25 - к выходам элементов И-НЕ 19-22. Выходы элементов 23-25 соединены с выходными клеммами 5-7 соответственно. Аналого - цифровой преобразователь работает следующим образбм. Аналоговый видеосигнал через входную щину 4 подается на управляющие входы компараторов 8-11, работающих по зонному принципу. На опорных входах компараторов устанавливаются напряжения компарирования, формируемые в блоке 1 опорных напряжений. Для .исключения ложных кодовых состояний на выходе АШ в блоке 1 принята специальная структура установки опорных напряжений (см. фиг. 2). Верхний опорный уровень Uj, компаратора устанавливается заведомо превышающим максимальный возможный уровень видеосигнала. Римским цифрами на фиг. 2 обозначены кодируемые градации яркости, арабскими - коды яркости на выходе АЦП. Уровни компарирования приведены для ТВ видеосигнала, имеющего уровень черного СВ и уровень белого - 1В. В блоке опорных напряжений АШ может быть пршЕЯТо другое соотношение уровней компарярования при условии сохранения взаимного расположения зон. В некоторый момент времени уровень видеосигнала находится в одной или нескольких зонах компарирования. Отсутствие сигнала в зонах соответствует I Градации яркости,, Соответствующие компараторы меняют по выходу свое состояние, при этом меняются логические уровни на шинах а, а, Ь,Ь с С id df формируемые инверторами 12-Д5,

Совокупность логических состояний на выходах элементов 16-22 преоб взуетс элементами 23-25 в трехраа ядНый даоичный код,

Процесс аналого - 1шфрового преоб разования происходит следующим образом.Предположим, что уровень видеосигнала на входе АИП соответствует tH градации яркости (см. фиг. 2), и на выходе должен появиться код 010.

В этом случае на шинах СЮ febCC(ddycтанавливаются следующие уровни:

a-f

Ь-С-I с-О ,в в-0

На вь1ходах элементов И-НЕ 16-22 сформируются уровни: , 17 - I 18 - О, 19 - I, 20 - 1 -{21 - 22 - I,. Очевидно, что на выходах элементов И-НЕ 23-25 возникают нужные кодовые состояния, пер едаваемые на выходные клеммы 5 - О; 6 - 7 - О..

Ф ормула изобретения Аналого - цифровой преобразователь, содержащий компараторы, управляющие входы которых подключены ко входной шине, а опорные входы - к выходу блока опорных напряжений, и дещифратор, состоящий из элементов И-НЕ и инверторов, отличающийся тем, что, с целью -повьпиения достоверности преобразования, выход первого инвертора соединен со входами второго, четвертого и пятого элементов И-НЕ, выход второго инвертора со входами второго, четвертого и шео того элементов №рНЕ, выход третьето инвертора - со входами четвертого и шеотого элементов Й-НЕ,. выход четвертого инвертора - со входами третьего, шесто го и седьмого элементов И-НЕ| выход первого компаратора соединен со входом первого инвертора и входами третьего, шестого и седьмого элементов Й-НЕ, выход второго компаратора - со входом второго инвертора и входами первого третьего, пятого и седьмого элементов И-НЕ, выход третьего компаратора - со входом третьего инвертора и входами первого, пятого и седьмого элементов (MiE выход четвертого компаратора - со вхо дом четвертого инвертора и входами пер вого, второго, четвертого и пятого элементов Й-НЕ. ко входам восьмого элемента И-НЕ подключены вцхрды первого и второго элементов И-НЕ, ко входам девятого элемента И-НЕ - выходы вго-. рого и третьего элементов И-НЕ, ко входам десятого элемента И-НЕ - выходы четвертого, пятого, шестого и седьмого элементов И-НЕ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 687586, кл. Н 03 К 13/075, 1975..

Я а ь Б С cdf

23

6

2

1 ES

фиг. t

w 3 e

NS компаратора

Фиг2