Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1982 года по МПК H03K13/17 

54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и предназначено для преобразования аналоговых величин в цифровые эквиваленты.

Известен аналого-цифровой преобразователь , содержащий операционный усилитель, аналоговый ключ, запоминающую емкость, буферный усилитель, компаратор, логическое устройство, двухпозиционный ключ, резистивную цепь, прербразователь напряжениекод, источник опорного напряжения, выходной регистр кода и схему синхронизации

К недостаткам такого преобразователя следует отнести сложность схемы и отсутствие возможности измерения амплитудных значений переменных напряжений, так как для этого необходимо дополнительное устройство определения экстремума входного напряжения.

Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий двоичный счетчик, счетный вход которого соединен с выходом генератора импульсов через логический вентиль, а выходы со входами преобразователя код-напряжение, выход которого подключен к первому входу устройства сравнения.

выход которого соединен с первым входом триггера, второй вход которого подключен к шине запускаf2.

Известный преобразователь менее сложен, однако имеет узкие функциональные возможности.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.

10

Указанная цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий двоичный счетчик, счетный вход которого соединен с выходом генератора импульсов через ло15гический вентиль, а выходы - со входами преобразователя кодттнапряжение, выход которого подключен к первому входу устройства сравнения, выход которого соединен с первым входом

20 триггера, второй вход которого подключен к шине запуска, введены элементы И и ключ, а двоичный счетчик : выполнен в виде комбинационного сумматора с регистром, выходы которого 25 подключен к первым входам комбинационного сумматора, входы - к выходам комбинационного сумматора, вторые входы соединены с установочными шинами через элементы ,И, управляющие

30 входы которых подключена к прямому выходу триггера, инверсный выход которого соединен со входом переноса младшего разряда комбинационно1о сум матора, а управлякйдий вход логического вентиля соединен с выходом устройства сравнения, второй вход которого подключен к входной шине через ключ. На фиг,1 приведена структурная схема устройства на фиг.2 и 3 - вре менные диаграммы, поясняющие его при цип работы. Аналого-цифровой преобразователь содержит генератор импульсов 1, логи ческий вентиль 2, п-разрядный регистр 3, п-раэрядный комбинационный сумматор 4, преобразователь 5 код-на пряжение, устройство сравнения 6, триггер 7, элементы И 8, установоч- ные шины 9, ключ 10. Устройство работает следующим образом. В исходном положении состояние прямого выхода триггера 7 соответствует нулю-низкому потенциалу. В мо мент прихода по шине Запуск импуль са на прямом выходе триггера устанав ливается единица и на выходах элемен тов И устанавливается код Л, который приложен к установочным шинам 9, обнуляется регистр 3 и. на выходе комбинационного сумматора 4, а следовательно, на выходах регистра 3 и преобразователя код-напряжение 5 также устанавливается код А. На выхо де преобразователя .код-напряжение 5 имеет уровень , где ли минимальный квант приращения напряжения с выхода преобразователя 5. Сх ма готова к приему информации. Если производится преобразование постоянных уровней, то при замыкании ключа 10 напряжение входной шины прикладывается ко входу устройства сравнения 6 и при этом, если напряжение Ug бoльшe, чем напряжение с выхода преобразователя код-напряже ние 5, То на выходе устройство сравн ния 6 действует высокий потенциал, который открывает логический вентиль 2 н на вход регистра 3 поступают импульсы с генератора импульсов 1 для записи состояния на входе регистра 3. Таким образом, состояние кода регистра 3 по выходам увеличивается на А, так как по мере прохождения импульсов происходит постоянное суммирование вновь записанного кода с регистра 3 с кодом на установочных шинах 9 на комбинационном cyNiMaторе 4. Формируется на входе преобразователя 5 монотонная числовая последовательность с дискретностью А, а на выходе ступенчатая пила с дискретностью напряжений А Уд (фиг.2). По мере роста напряжения и наступа ет такой момент, когда напряжение в k дУА, где К - порядковый номер импульса записи, становится больше входного, тогда на выходе устройства сравнения 6 образуется низкий потенциал, который закрывает логический вентиль 2. Триггер 7 по отрицательному скачку приходит по прямому выходу в нулевое состояние и закрывает элементы И и на входе переноса младшего разряда появляется единица. На выходе комбинационного сумматора 4 образуется число, равное (к-1)А+1, а напряжение на выходе преобразователя 5 и...... uU Г( k-1 ) 1 меньшее, чем Uft и на выходе устройства сравнения 6 вновь устанавливается единица , которая способствует прохождению импульсов на регистр 3. Но так как установочные шины 9 отключены и на выходах элементов И действует ноль, а на входе переноса младшего разряда единица, то формируется на выходе комбинационного сумматора 4 числовая последовательность с дискретностью единица, а на выходе преобразователя 5 формируется ступенчатая пила с дискретностью д U. Счет продолжается до тех пор, пока будет больше или равно ир,уи на выходе устройства сравнения 6 устанавливается ноль, запирая логический вентиль 2. Преобразование закончено. Таким образом, если выбрать величину А больше единицы, то реализуется формированный режим уравновешивания. Величина А может быть выбрана из различных условий по необходимости потребителя. Если же неизвестна ориентировочная величина входного напряжения, то А необходимо брать такой, чтобы дискретность напряжения на выходе преобразователя 5 при формированном режиме была равна максимальному пределу более чувствительной шкалы измерителя. Вместе с тем, аналого-цифровой преобразователь позволяет измерять амплитуды переменных напряжений. Принцип преобразователя аналогичен предыдущему, но имеет некоторые особенности вследствие того, что входное напряжение имеет колебательный характер. Так на промежуточном этапе , когда входное напряжение уменьшается и становится меньше напряжения с выхода преобразователя 5 на выходе устройства сравнения б устанавливается нулевой потенциал, который запирает лох ический вентиль 2 и записанная в регистре 3 информация запоминается до прихода следующей полуволны входного сигнала (фиг.З), Процесс уравновешивания возобновляется,если поступает условие Ug. 7 , но уже с малым шагом до тех пор, пока напряжение с преобразователя 5 не достигает амплитудного значения входного сигнала.. Формула изобретения /аналого-цифровой преобразователь содержащий двоичный.счетчик, счетны вход которого соединен с выходом ге ратора импульсов через логический вентиль, а выходы - со входами преобразователя код-напряжение, выход которого подключен к первому входу устройства сравнения, выход которог соединен с первым входом триггера, второй вход которого подключен к шине запуска, отличающийс я тем, что, с целью расширения функционсшьных возможностей, в него введены элементы И и ключ,а двоичный счетчик выполнен в виде комбинационного сумматора с регистром, выходы которого подключены к первым входам комбинационного сум 10Запускf

) Выход матора , входы - к выходам комбинационного сумматора, вторые входы которого соединены с установочными шинами через элементы И, управляющие входы которых подключены к прямому выходу триггера, инверсный выход которого соединен со входом переноса младшего разряда комбинационного сумматора, а управляющий вход логического вентиля соединен с выходом устройства сравнения, второй вход которого подключен к входной шине через ключ. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1- Авторское свидетельство СССР № 498732, кл. Н 03 К 13/02, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР № 400022, кл. Н 03 К 13/20, 1971 (прототип).

AdlT

Фиг. 3

Выход iO Выход S