Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1982 года по МПК H03K13/20 

(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, а именно к аналого-цифровым преобразователям .

Известен аналого-цифровой преобразователь (АЦП), содержащий элемент сравнения, на входы которого поступают кодирует ое напряжение со входа преобразователя и ступенчато-нарастающее напряжение разного наклона с выхода декодирующего преобразователя, триггер управления, на счетный вход которого поступают входные сигналы элемента сравнения, возникающие при равенстве сравниваемых напряжений, элементы совпадения, на один из входов каждого из котоf ix поступают сигналы с выходов триггера управления, а на второй сигналы от генераторов импульсов, счетчик, разряды которого подразделяются на младшую группу разрядов и старшую группу разрядов. Единичные входы младших разрядов и нулевые входы старших разрядов обеих групп соединены со входами декодирующего преобразователя. Единичные входы триггеров младших разрядов и нулевые входы триггеров старших разрядов объединены шиной начальной установки счетчика, которая соединена с нулевым выходом триггера управления. Нулевые входы триггеров младших разрядов объединены шиной

10 сброс, которая соединена с единич-о ным выходом триггера управления flj.

Недостатком данного устройства является ограниченная область применения из-за невысокого быстродей15ствия, так как число тактов преобразования N равно: N 2 I + 2, где п у( - число разрядов в счетчике

старших разрядов-, Пп - число разрядов в счетчике

младших разрядов,

., тПЧ

или при N Z

Цель изобретения - увеличение быстродействия АЦП. 3 Указанная цель достигается тем, что аналого-цифровой преобразовател содержащий элемент сравнения, первый вход которого соединен с входной шиной декодирующий преобразователь , выход которого соединен со вторым входом элемента сравнения, выход которого соединен с тактовым входом триггера управления, первый установочный вход которого соединен с шиной запуска и входом запуска генератора импульсов, выход которого соединен с первыми входами перво го и второго элементов И, вторые входы которых соединены с первым и вторым выходами триггера управления соответственно, дополнительно введе ны два многовходовых элемента И-НЕ реверсивный счетчик старших разрядов и реверсивный счетчик младших разрядов, входы режима которых соединены с выходом элемента сравнения, установочнь1е входы - с первым выходом триггера управления, счетные входы - с выходами элементов И а установочный вход старшего разряда счетчика младших разрядов со вторым выходом триггера управления а выходы соединены с входами декоди рующего преобразователя входы перво го многовходового элемента И-НЕ соединены с выходами счетчика младших разрядов, а выход с первым установочным входом триггера управления, выход второго многовходового элемента И-НЕ соединен с вторым устано вочным входом триггера управления, первый выход которого соединен с первым входом второго многовходовог элемента И-НЕ, вторые входы которог соединены с выходами счетчика старших разрядов. На фиг. 1 показана функциональна схема АЦП; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие работу АЦП. Схема АЦП включает элемент 1 сравнения, триггер 2 управления, д кодирующий преобразователь 3, элементы И 4 и 5, генератор 6 импульс реверсивный счетчик 7 старших разря дов, реверсивный счетчик 8 младших разрядов, первый многовходовой элемент И-НЕ 9, второй многовходовой элемент И-НЕ 10, установочные входы 11 и 12 счетчиков, входы 13 и 14 р жима счетчиков, счетные входы 15 и 16 счетчиков, вход 17 установки старшего разряда счетчика младших 9 разрядов, шина 18 запуска, выход 19 АЦП. АЦП работает следующим образом. При появлении сигнала на шине 18 запуска триггер 2 управления устанавливается в единицу. Реверсивные счетчики 7 и 8 по 1.ходам 1 1 и 1 2 устанавливаются в нули, а старший разряд счетчика 7 в единицу, отпирается элемент И 4 и запирается элемент И 5. Аналоговый сигнал U|, пропорциональный установленному в счетчиках коду, с выхода декодирующего преобразователя 3 поступает на второй вход элемента 1 сравнения, на первый вход которой поступает преобразуемый аналоговый, сигнал Ux. В зависимости от результата сравнения на выходе .элемента 1 сравнения появляется единица (если и X UK) или ноль (если UK UiJ. В случае появления на выходе элемента 1 сравнения единицы счетчики 7 и 8 по входам 13 и 14 устанавливаются в режим прямого счета, а в случае нуля - в режим реверсивного счета. После окончания сигнала на шине 18 запуска начинает работать генератор 6 импульсов и через элемент И 4 импульсы поступают на счетный вход 15 счетчика 7. Счет идет до тех пор, пока не изменяется сигнал на выходе элемента 1 сравнения, вследствие чего триггер 2 управления меняет свое состояние. С появлением единицы на нулевом выходе триггер 2 управления по вхосчетчика 8 ду I7 в старшем разряде единица. устанавливается запирается элемент И 4 и отпирается элемент И 5. Импульсы от генератора 6 импульсов поступают на счетный вход 16 счетчика 8, Счет идет до тех пор, пока вновь не изменяется сигнал на выходе элемента 1 сравнения, триггер 2 управления снова меняет свое состояние, после чего процесс преобразования заканчивается. Код из счетчика 7 и 8 переписывается на выход АЦП и затем счетчики 7 и В устанавливаются в исходное положение все разряды в нулях, а в старшем разряде счетчика 7 единица. Многовходовые элементы И-НЕ 9 и 10 служат для переключения триггера 2 управления в случае, если в соответствующем счетчике устанавливается максимальная комбинация, а и X ,. Число тактов преобразования N равно: N ,

где П - число разрядов в счетчике старших разрядов j

1число разрядов в счетчике младших разрядов,

или при п, Пв п N 2, т.е.

быстродействие АЦП возрастает в два

раза,

Формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь содержащий элемент сравнения, первый вход которого соединен с входной шиной, декодирующий преобразователь, выход которого соединен с вторым входом элемента сравнения, выход которого соединен с тактовым входом триггера управления, первый установочный вход которого соединен с шиной запуска и входом запуска генератора импульсов, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с первым и вторым выходами триггера управления соответственно, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в него введены два многовходовых элемента И-НЕ, реверсивный счетчик старшихразрядов и реверсивный счетчик младших разрядов, входы режима которых соединены с выходом элемента сравнения, установочные входы - с первым выходом триггера управления, счетные входы - с выходами элементов И, а установочный вход старшего разряда счетчика младших разрядов - с вторым входом триггера управления, а выходы соединены с входами декодирующего преобразователя, входы первого многовходового элемента И-НЕ соединены с выходами счетчика младших разрядов, а выход с первым установочным входом триггера управления, выход второго многовходового элемента И-НЕ соединен с вторым уста новочным входом триггера управления, первый выход которого соединен с первым входом второго многовходового элемента И-НЕ, вторые входы которого подключены к выходам счетчика старших разрядов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

U

Фиг.2