Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1982 года по МПК H03K13/175 

(54; АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь(зовано в радиотехнических, контрольно-измерительных и информационных системах различного назначения.

Известен аналого-цифровой преобразователь (АЦП) параллельно-последовательного типа, состоящий из нескольких последовательных ступеней преобразования, причем в каждой из ступеней код определяется параллельным методом. В преобразователь входят линейки компараторов, шифраторы, цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП), вычитающие устройства. Достоинством данных преобразователей является относительно малый (по сравнению с параллельными АЦП) объем оборудования 1J

Недостаток устройства - низкие |динамические характеристики.

Наиболее близким к предлагаемому. по технической сущности является аналого-цифровой преобразователь, содержащий линейки компараторов, первой второй и третьей ступеней, устройство выделения единицы и шифратор для каждой из ступеней, а также два цифро-аналоговых преобразователя. В данном устройстве сигнал, подаваемый на входы второй и третьей ступеней, является разностью между входным напряжением и ближайшим эталонным уровнем соответственно первой и второй ступени 2J.

Недостатком устройства являются недостаточно высокие динамические характеристики.

10

Цель изобретения - улучшение динамических характеристик параллельнопоследовательного АЦП.

Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразова15тель , содержгидий компараторы первой ступени, первые входы которых подключены к шине входного сигнала, вторые входы соединены с выходами делителя , напряжения первой ступени, а выходы

20 подключены к шифратору первой ступени, выходы которого соединены с выходными шинами старших разрядов, выход цифро-аналогового преобразователя подключен к входу операционно25го усилителя и через первый резистор к шине входного сигнала, а через второй резистор к выходу операдионного усилителя и к первым входам компараторов второй ступени, вторые

30 |входы которых соединены с выходом делителя, напряжения второй ступени, а выходы через шифратор второй ступв .НИ подключены к выходным шинам младших разрядов, введены формирователь начального кода, элемент И первой и второй линейки, элементы ИЛИ, первая и вторая дополнительные шины, причем первые вхр;да элементов И первой линейки подключены соответственно к выходам шифратора первой ступени, вторые входы подключены к первой дополнительной шине, а ВЫХОДР соответственно соеда1нены с первыми входами элементов ИЛИ, вторые входы, .которых подключены к соответствующим выходам элементов И второй линейки,первые входы,которых подключены к выходам формирователя начального кода, а вторые входы подключены к второй дополнительной шине, при этом выходы элементов ИЛИ подключены.к входам цифро-аналогового преобразователя. На чертеже представлена схама А1Щ. Устройство содержит компараторы 1 первой ступени, шину 2 входного сигнал делитель 3 напряжения первой ступени, шифратор 4 первой ступени, вы ходные шины 5 старших разрядов, элементы И б первой линейки, первую дополнительную шину 7, элементы И 8 второй линейки, формирователь 9 начального кода, вторую дополнительную шину 10, элементы ИЛИ 11, ЦАП 12, резистор 13, операционный усилитель 14, резистор 15, шины 16 выхода операционного усилителя, компараторы 1 второй ступени, делители 18 напряжен второй ступени, шифратор 19 второй ступени, выходные шины 20 младших разрядов. , Преобразователь работает следующим образом. В момент времени t., измеряемое напряжение 11 поступает на вход компараторов первой ступени и к моменту t. на выходе шифратора формирует ся код старших разрядов. В течение времени to - t на первую дополнител ную шину 7 подается потенциал, соот ветствующий логическому нулю, а на вторую дополнительную шину 10 - сиг нал, соответствующий логической еди нице. Таким образом, ЦАП с выходов Элементов ИЛИ 11 подается, код NQ с рыхода формирователя начального код Этот код подбирается таким образом, чтобы обеспечить наилучшие динамические характеристики в интервале преобразователя t, .В момент t. на первую дополнитель ную шину 7 подается сигнал, соответ ствующий логической единице, на вто рую дополнительную шину10 - логичecкp 1y нулю. На вход ЦАП поступает .код NQ, полученный в результате ра боты первой ступени, при этом код N отключается. На выходе операционного усилителя формируется разность между входным сигналом и выходным сигналом ЦАП, Этот разностный сигнал подается на входы компаратора 17 второй ступени, при этом в момент t на выходе шифратора 19.второй ступени формируется код младших разрядов М„д. Рассмотрим режим работы операционного усилителя. В известных схемах параплель.нопоследовательных АЦП выходной сигнал операционного усилителя в течение интервала t.- t изменяется от О до и , - максимальный входной сигнал второй ступени. Переходгый процесс при этом занимает достаточно большой отрезок времени, что ухудшает динамические характеристики АЦП в целом. Б предлагаемом преобразова|Теле за время t - ц операционный усилитель как бы подготавливается к работе в следующем интервале t - t -Это достигается подачей на вход ОУ соответствующего смещения с выхода ЦАП. Для этого на вход ЦАП в течение времени ц подается некоторый код N. В простейшем случае Е(- равно Оуу|/2, тогда в течение переходного процесса, происхо- . дящего в интервале t, перепад, выходного напряжения.операционного усилителя составляет максимум иу„/2, а не (jj как в схеме прототипа. Естественно, что переходные процессы на выходе операционного усилителя занимают существенно меньший отрезок времени, а динамические характеристики АЦП значительно улучшатся. в общем случае, смещение Е при котором обеспечиваются наилучшие динамические характеристики, не обязательно равно Uni- Установка требуемого значения Е. производится путем подбора кода N , снимаемого с формирователя 9 начального кода. Код N р устанавливается в один раз при изготовлении A1W и в дальнейшем не изменяется. Таким образом, в предлагаемом преобразователе динамические ха- рактеристики имеют исключительно вансное значение для АЦП вообще, а для параллельно-последовательных АЦП в частности. Предлагаемая схема позволяет существенно улучшить эти характеристики, при этом объем дополнительного оборудования сравнительно невелик - требуется несколько корпусов микросхем. Формула изобретения Аналого-цифровой преобразователь, содержащий компараторы первой ступени, первые входы которых подключены к шине входного сигнала, вторые входы соединены с выходами делителя напряжения первой ступени, а выходы подключены к шифратору первой ступени, выходы которого соединены с выходными шинами старших разрядов, выход цифро-аналогового преобразователя подключен к входу операционного усилителя и через первый резистор к шине входного сигнала, а через второй резистор к выходу операционного усилителя и к первым входам компараторов второй ступени, вторые входы которых соединены с выходом делителя напряжения второй ступени, а выходы через шиф-+ ратор второй ступени подключены к выходным шинам младших разрядов, о тличающийся тем, что, с целью улучшения динакчческих характеристик аналого-цифрового преобра-зователя, в него введены формирователь начального кода, элементы i.H первой и второй линейки, элементы ИЛИ, первая и вторая дополнителЬ вые шины, причем первые входы элементов И первой линейки соединены с выходами шифратора первой ступени, вторые входы подключены к первой дополнительной шине, а выходы соот-. ветственно соединены с первыми вхо-, дами элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к соответствующим выходам .элементов И второй линейки,

0 первые входы которых подключены к выходам формирователя начального кода, - а вторые. входы подключены к второй дополнительной шине, при этом выходы элементов ИЛИ подключены к входам 5 цифро-аналогового преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

вычислительных устройств. М., Энергия, 1975, с. 298-300, 1968,

р(±Э-,

I hv I