Устройство для аналого-цифрового преобразования Советский патент 1982 года по МПК H03K13/17 

Изобретение относится к электроиэмерительной и вычиспитепьной технике и предназначено для преобразования широкополосных аналоговых сигналов в цифровой код. Известно устройство для аналого-цифрового преобра.зования, содержащее усилитель с переменньМ коэффициентом усиления, аналоговый сумматор, аналогоцифровой преобразователь и цифро-аналоговый преобразователь. На первый вход аналогового сумматора подается входной сигнал, второй вход соединен с выходом ци(йэо-аналогового преобразователя, выход аналогового сумматора соединен с входом усилителя с переменным коэффициентом усиления, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 1 и 2 . Недостатком известного устройства является низкая точность аналого-цифрово го преобразования широкополосных сигналов, воаникаюшая из-за большой погрешности при кодировании высокочастотных составляющих. Цель изобретения - повышение точноети устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для аналого-цифрового преобразования, содержащее аналоговый сумматор, первый вход которого соединен с входной шиной, второй вход - с ВЫ ходом первого цифро-аналогового прео разоБателя, а выход - с входом усилителя с переменным коэффициентом передачи, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, дополнительно введены сумматор, блок управления, второй цифро-аналоговый преобразователь, реверсивный счетчик и .сра&ннваюшее устройство, причем выход блока управления соединен с управляющими входами усилителя с переменным коэффициентом усиления, аналого-ци(} ового преобразователя, реверсивного счетчика Н сумматора, первый вход которого сс дийен с выходом аналого-цифрового npe«i393разователя, второй вход - с выходом реверсивного счетчика и через второй ци4 ро-аналоговый преобразоватлль - с треть ро-аналоговый преобразователь - с третьим входом аналогового сумматора, Первый выход - с выходной шиной, второй выход - с входом первого цифро-аналогового преобразователя, при этом первый вход сравнивающего устройства соединен с входной шиной, второй вход - с выходом первого цифро-аналогового преобразователя, а выход - с входом реверсивного счетчика. На чертеже приведена блок-схема пред лагаемого устройства аля аналого-цифров го преобразования. Устройство содержит аналоговый сумматор 1, усилитель 2, аналого-цифровой преобразователь 3, сумматор 4, первый цифро-аналоговый преобразователь 5, реверсивный счетчик 6, второй Ш1(}ро-аналоговый преобразователь 7, сравнивающее устройство 8, блок управления 9. Первый вход сумматора 1 соединен с входом устройства, второй вход - с выхо дом ци(} с -аналогового преобразователя 7 выход - с входом усилителя 2, которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 3, выход которого соединен с первым входом сумматора 4 первый выход которого соединен с выходом устройства, второй выход - с входом первого цифр1 -аналогового преобразователя 5, второй вход -с выходом реверсивного счетчика 6, и с входом вто рого цифро-аналогового преобразователя 7 вход реверсивного счетчика б соединен с выходом сравнивающего устройства 8, пе вый вход которого соединен с входом уст ройства, второй вход - с выходом первого цифро-аналогового преобразователя 5, управляющий вход реверсивного счетчи: ка 6 соединен с иыходсм блока управпе ния 9, который, кроме того, соединен с управляющими входами сумматора 4, аналого-цифрового преобразователя 3 и усилителя 2. Устройство работает следующим образом. При кодировании входного сигнала в двоичном коде весь цикл преобразования разделен на К тактов. На каждом такте происходит определение NX разрядов двоичного кода. Полная разрядность выходного кода устройства зависит от числа разрядов NX блока аналого-цифрового преобразователя 3 и числа тактов К и в общем случае будет равно KN)(. 5 В начале работы импульсом Пуск в усилителе 2 устанавливается коэффициент передачи равный 1, регистры сумматора 4 и реверсивный счетчик 6 сбрасывается в О, запускается аналого-цифровой преобразователь 3, который кодирует входной сигнал с числом разрядов NX . Код записывается в сумматор 4 и поступает на вход цифр-э-аналогового преобразователя 5, с вь1хода которого аналоговый сигнал, соответствующий коду NX , поступает на вход аналогового сумматора 1, где вычитается из входного сигнала. По команде с блсжа управления 9 в усилителе 2 устанавливается коэффициент передачи И начинается следующий такт преобразования. Во втором такте преобразования на вход аналого-цифрового преобразователя 3 поступает усиленная в раз сумма трех напряжений д р + ДАЙН- Д пр - статическая погрешность аналогоцифрового преобразователя 3, равная погрешности первого такта преобразования, AAMVT динамическая погрешность, - напряжение, равное приращению входного сигнала за время коммутации аналоговых элементов устройства. Усиленное раз напряжение ЛПР Ддцу1+ Р некоторых значениях Алии & может превышать предел измерения а налог о-циоров СУГО преобразователя 3 и в работе устройства произойдет сбой. Для компенсации возникающей погрешности в структуру введены сравнивающее устройство 8, реверсивный счетчик 6 и второй цифро-аналоговый преобразователь 7, которые работают следующим образом. По окончании работы аналого-цифрового преобразователя 3 на первом такте преобразования по команде с блока управления 9 начинает работать реверсивный счетчик 6, который управляет цифро-аналоговым преобразователем 7. В начальный момент времени напряжение с выхода второго ци({ро-аналргового преобразователя 7 равно О и на входе сравнивающего устройства 8 поступает изменяющийся вход- ной сигнал и постоянное напряжение с выхода первого цифро-аналогового преобразователя 5. При увеличении разницы между напряжением с выхода первого цифро-аналогового преобразователя 5 и входным сигналом второй цифро-аналогового преобразователь 7 начинает компенсировать это приращение, причем дискретность его равна дискретности аналого-цифрового преобразователя 3. На втсфом такте преобразования вквглого-ци(|55овой преобразователь 3 кодирует напряжение с выхода усилителя 2, равное Га Папр- ДАин л - .где компенсирующее напряжение с выход . второго in }4 t -aналогового преобразовате ля 7. Полученный код делится на и записывается в сумматор 4, одновременно с этим в сумматор 4 записывается код с реверсивного счетчика 6. Кс рекоия возникающей погрещности происходит на всех тактах работы преобразователя, аналогично, как и на первом такте, вспеа ствии чего погрешность предлагаемого устройства при код1фованин высокочастотных составляющих широкополосных сигналов существенно меньше и точность преобразования повышается. Фор м у ла изобретения Устройство дли аналетч -цифрового преобразования, содержащее аналогошлй сумматор , первый вход которого соединен с входной шино второй вход - с выходом первого цифро-аналогового преоб разователя, а выход - с входом усилителя с переменным коэффициентом передачи, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, отличающееся, тем, что, с целью повышения точности, в него дополнит ь но введены сумматор, блок управления, второй цифро-аналоговый преобразователь, реверсивный счетчик и сравнивающее устройство, причем выход блока управления соединен с управляющими входами усилителя с переменным коэффициентом усиления, аналого-цифрового преобразователя, реверсивного счетчика и сумматора, первый вход которого соединен с выходе аналого-цифр(жого преобразователя, второй вход - с выходом реверсивного счет чика и через второй цифро-аналоговый прео азователь - с третьим входом аналого вого сумматора, первый выход - с выхооной шиной, второй выход - с входом пе{ вого цифро-аналогового преобразователя, при этом первый вход сравнивахлцего устройства соединев с входной шиной, второй вход - с выходом первого цифроа шяогоеого 1феобразователя, а шаход с выхоаом. реверсивного счетчика. Источники инф чзмацин, принятые во ввпманве при экспертизе 1.Островерхов В. В. Динамические п(н решвоств авалого-цифровых преоброзоввтепей. М., Энергия, 1975, с. 5163, 2.Шляндин В.М. Цифровые измерительные хфео азователи и приборы. М., Высшая школа , 1973, с. 239-240,(прототип)