Следящий аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1982 года по МПК H03K13/02 

(54) СЛЕДЯЩИЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ.

Изобретение относится к преобразователям сигнала из одной формы в другую и может быть использовано в электронных блоках сопряжения аналоговых и цифровых вычислительных машин.

Известен аналого-цифровой преоб-; раэователь (АЦП) со ступенчатым пилообразным напряжением, в котором на счетный вход счетчика, соединенного е цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП), подается последовательность импульсов. В момент времени, когда пилообразно нарастающее напряжение на выходе ЦАП станет равным преобразуемому с датчика, компаратор останавливает генератор. Код, зафиксироный на счетчике, буиет пропорционален преобразуемому напряжению на датчике. Затем счетчик обнуляется и генератор запускается вновь. Cl.

Недостатком этого АЦП является низкое быстродействие преобразования, так как затрачивается время на полное заполнение счетчика.

Известен также следящий АЦП, в котором счетчик не сбрасывается в ноль в каяадом цикле преобразования, за счет чего повышается его быстродействие. При превышении напряжением на ЦАП напряжения на датчике счетчик

переключается на списание ранее записанных импульсов и наоборот Г2.

Существенным недостатком таких АЦП является сравнительно низкая точность преобразования из-за автоколебательного процесса в замкнутой обратной связью системе.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия преобразова10ния.

Поставленная цель достигается тем, что в следующий аналого-цифровой преобразователь, содержатдай цифроаналоговый преобразователь, входы ко15торого подключены к выходам счетчиков и старших разрядов, а выход подключен к первому входу компаратора, .второй вход которого подключен к датчику входного сигнала, введены

20 шесть элементов И, элемент И-НЕ, элемент ИЛИ, три триггера, элемент НЕ и. генератор импульсов, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И,второй вход пос25леднего соединен с выходом элемента И-НЕ и с вторым входом первого элемента И,третий вход соединен с инверсным выходом первого триггераи первым входом третьего элемента И, а выход

30 подключен к вычитающе лу входу счетчика младщшх разрядов, суммирую :1ф1й вход которого соединен с выходом пер вого элемента И/ выходы соединены с соответствующими шинами выходных сигналов, выход положительного переноса соединен с первым входом четвер того элемента И, а выход отрицательного переноса соединен с единичным входом первого триггера и с первым : ходом пятого элемента И, второй вход которого соединен с выходом ком паратора нулевых входов первого .триггера, вторым входом третьего элемента И и входом элемента НЕ, выход которого соединен со вторым входом четвертого элемента И и с пер вым входом шестого элемента И, выход- которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с единичным входом второго триггера, прямой выход которого, соединен с первым входом элемента И-НЕ второй вход которого соединен с прямым выходом третьего триггера, вторым входом шестого элемента И, третий вход которого соединен с единичным входом первого триггера и третьи входом первого элемента, и, и вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен со вторым входом элемента ИЛИ причем единичный вход третьего триггера соединен с шиной эапроса, нулевой вход - с нулевым входом второго триггера и шиной пус ка, а выходы четвертого и пятого элементов И соединены с суммирующим и вычитающим входами счетчика старших разрядов соответственно, выходы которого подключены к соответствуюкцим шинам выходных сигналов. На фиг. 1 представлена блок-схем следящего аналого-цифрового преобразователя; на фиг,2 - временные ди граммы и работа преобразователя. Он содержит счетчик 1 младших разрядов, счетчик 2 старших разрядо элементы И 3 и 4, цифро-анапоговый преобразователь (ЦАП) 5, компаратор 6, инвертор 7, генератор 8 импульсо модулятор 9 сигнала, включающий три гер 10, элементы И 11 и 12, и блок 13управления, включающий триггеры 14и 15, элемент И-НЕ,16, элементы И 17 и 18 и элемент.ИЛИ 19, датчик 20 входного сигнала, шины 21 выходных сигналов, шину 22 запроса, шину 23 запуска. . Работает АЦП следующим образом. После подачи при первом включени в момент времени t (фиг.2) пусково го импульса на входы R триггеров 14и 15 устройство устанавливается в исходное состояние; триггер 10 ус танавливается в , триггеры 14 15сброшены. Последовательность импульсов с генератора 8 поступает через элемент И 11 на суммирующий вход счетчика 1. Каждое переполнени счетчика 1 заносит по одному импульсу через элемент И 3 в счетчик 2. Этот процесс длится до тех пор, пока, д апряжение на выходе ЦАП 5 не станет больше напряжения датчика 20. Как только это произойдет,триггер 10 сбрасывается с компаратора и последовательность импульсов поступает через элемент И 12 на вход вычитания счетчика 1. После отрицательного переполнения счетчика 1 триггер 10 устанавливается в Ч и последовательность импульсов вновь поступает на суммируюий вход счетчика 1 и т.д. Таким образом, происходит периодическое суммирование и вычитание счетчика 1, при этом счетчик 2 остает.ся в одном и том же состоянии. При уменьшении напряжения с датчика 20 компаратор б устанавливается в 1 и каждое отрицательное переполнение счетчика 1 вычитает по одному импульсу через элемент И 4 со счетчика 2. Так происходит отслеживание устройством изменяющегося напряжения с датчика 20. При переписи кода со счетчиков 1 и 2 (момент времени -t) триггер 14 устанавливается в 1 импульсом от шины 22 запроса. После того, как триггер 15 устанавливается в i (момент времени t) слежение останавливается и производитбя передача кода со счетчиков 1 и 2 на шины 21 выходных сигнсшов. Далее осуществляется запуск (момент времени tj) схемы по- входу R триггеров 14 и 15 и слежение возобновляется. Таким образом, предлагаемое устройство позволит в значительной степени повысить точность и быстродействие преобразования по сравнению с известным. Формула изобретения Следящий аналого-цифровой преобразователь, -содержащий цифро-аралоговый преобразователь, входы которого подключены к выходам счетчиков младших и старших разрядов, а выход подключен к первому входу компаратора, второй вход которого подключен к датчику входного сигнала,о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия преобразования, введены шесть элементов И, элемент И-НЕ, элемент ИЛИ, три триггера, элемент НЕ и генератор импульсов, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, второй вход последнего соединен с выходом элемента И-НЕ и с вторым входом первого элемента И, третий вход соединен с инверсным выходом первого триггера и первым входом третьего элемента И,

а выход подключен к вычитающему входу счетчика младших ра рядов, суммирующий вход которого соединен с выходом первого элемента И, выходы соединены с соответствующими шинами выходных сигналов, выход положительного переноса соединен с первым входом четвертого элемента И, а выход отрицательного переноса соединен с единичным входом первого триггера и с первым входом пятого элемента И, второй вход которого соединен с выходом компаратора нулевых входов первого триггера, вторым входом третьего элемента И и входом элемента НЕ, выход которого соединен со .вторым входом четвертого элемента И ТГ с первым входом шестого элемента И/ выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с единичным входом второго триггера, прямой выход которого соеди.нен с первым входом элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с прямым выходом третьего триггера, вто- . рым входом шестого элемента И, третий вход которого соединен с единичным входом первого триггера и третьим входом первого элемента И, и вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, причем единичный вход третьего триггера соединен с шиной эапроса, нулевой вход - с нулевым входом второго триггера и шиной пус0ка, а выходы четвертого и пятого элементов И соединены с cy « pyюtl м и вычитающим входами счетчика старших раэрядов соответственно, выходы кото5рого подключены к соответствуюй1им .шинам выходных сигналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Балакай B.iT. и др. Интеграль0ные схемы АЦП, ЦЛП. М., Энергия, 1978, с.48.2.Там же с. 49.

,Ud

Фие.2

ii ii z5j