Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1982 года по МПК H03K13/18 

(.54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к преобразо вателям напряжения в код и может быть использовано в измерительных цифровых устр&йствах и вычислительно технике. Известен преобразователь напряжения в код, работающий по принципу одновременного сравнения измеряемого напряжения с рядом дискретных значений эталонных напряжений. Кодовое з чение входного сигнала определяется старшим из сработавших компараторов либо определенной комбинацией этих схем С1.. Недостатком этого преобразовател .является то, что с ростом точности преобразования значительно увеличивается количество блоков сравнения и, следовательно, снижается надежность . Известен параллельно-последовательный преобразователь напряжения в код, содержащий - ступени грубого и точного преобразования, соединенные с источником измеряемого напряжения,, между управляющим компаратор грубой ступени и входом компаратора точной ступени имеется устррйство выделения старшей единицы, переключакнций ключ и -операционный усилитель Cl . Однако наличие этих.элементов очень понижает быстродействие преобразователя. , При срабатывании компаратора ступени грубого преобразования измегняются величины напряжения порогов срабатывания компараторов ступени точного преобразования. Подобное решение задачи уменьшает количество компараторов, но при этом понижает быстродействие преобразователя за счет наличия ключей и устройства выделениястаршей единицы. Цель изобретения - пов ышение быстродействия при сохранении точности преобразования. Поставленная цель достигается тем/ что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий блоки грубого и точного преобразований, каждый из которых выполнен на операционном усилителе, делителе и компара-. Торах, первые входы компараторов блоков грубого и точного преобразований соединены с соответствующими выводами соответственно делителей блоков грубого и точного преобразований, а первые выходы соединены с входами выходного регистра, введен элемент ИЛИ, входы которого сое динены с вторыми выходами компараторов блока точного преобразования,а выход соединен с инвертирукхцим входом операционного усилителя блока точного преобразования, выход которого соединен с вторым входами компараторов грубого преобразования, а Неинвертирующий вход соединен с шиной входного сигнала и неинвертирующим входом операционного усилителя блока грубого преобразования, инвертирующий вход кот.орого соединен с общей шиной, а выход соединен с вто рыми входами компараторов бдока точ ного преобразования. На чертеже представлена функцион нальная схема аналого-цифрового пре образователя. Он содер|жит блок 1 груб.ого преоб разования, блок 2 точного преобразо вания, выходной регистр 3, причем блок 1 грубого преобразования включает операционный усилитель 4 компараторы 5 с двумя выхо дами, делитель б и источник 7 эталонного напряжения, а блок 2 точного преобразования включает операцио ный усилитель 8, компараторы 9 1 -г 9 m , делитель 10 эталонного напряжения и источник 11 эталонного напряжения, элемент ИЛИ 12 и шину 13 входного сигнала. Устройство работает следующим об разом. Измеряемое напряжение U поступа ет на неинвертирующие входы операционных усилителей 4 и 5. Усиленное измеряемое напряжение поступает на первые входы компараторов 5 1 t 5 Ни9 1-;-9 п1 .в компаратора оно сравнивается с квантовыми значениями эталонных напряжений. В слу чае равенства компаратор срабатывае и выдает сигнал, напряжение которог через входную логику выходного регистра 3 преобразуется в код. Так как величины квантовых эталонных на пряжений блока 2 точного преобразования значительно ниже величин квантования эталонных напряжений бл ка 1 грубого преобразования(и, то с началом преобразования начинают срабатывать компараторы 9 1 ; 9 т . По мере возрастания измеряемого напряжения Ux изменяется количество сработавших компараторов и, следовательно, код в выходном регистре 3. При превышении измеряемого напряжения величины эталонного напряжения, поданного на вход последнего компаратора 9 гп блока 2 точного Преобразования, срабатывает компаратор блока 1 грубого преобразования. Сигнал срабатывания этого компаратора со второг .выхода подается на выходной регистр 3, а с первого через элемент ИЛИ 12 на инверсный вход операционного усилителя 8 блока 2 точного преобразования поступает напряжение, равное измеряемому Ux В результате вычитания из измеряемого напряжения UK компенсирующего напряжения на выходе операционного усилителя 8 будет нуль. Компараторы 9 1 -г 9 m снова будут несработавшими и готовыми фиксировать дальнейшее возрастание измеряемого напряжения Ux относительно порогового. В выходном регистре 3 будет лишь код сработавшего компаратора блока 1 грубого преобразования, так как фиксация результата в момент срабатывания запрещена, дальнейшее возрастание измеряемого напряжения выше опорного вновь фиксируется компараторами 9 1 t 9 m блока 2 точного преобразования аналогично изложенному до срабатывания второго компаратора 5 2 блока 1 грубого преобразования. При этом на инверсный вход операционного усилителя 8 блоком 1 грубого преобразования через элемент ИЛИ 12 будет подаваться удвоенное напряжение, при срабатывании следующего компаратора утроенное и т.д. Одновременно сигналы срабатывания компараторов т и5 подаются на выходной регистр 3, где код в результа,те преобразования определится как сумма кодов грубого и точного преобразований, либо rjo другому закону, предусмотренному пользователем. Введение практически непосредственной связи выхода блока грубого преобразования с инверсным входом блока точного преобразования позволяет сохранить высокое быстродействие преобразователя и повысить точность Преобразования. . Формула изобретения Аналого-цифровой преобразователь, содержащий блоки грубого и. точного преобразований, каждый из которых выполнен на операционном усилителе, делителе и компараторах, первые входы компараторов блоков грубого и точного преобразований соединены с соответствующими выводами соответственно делителей блоков грубого и точного преобразований, а первые выходы соединены с входами выходного регистра, -отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности преобразования, введен элемент ИЛИ, входы которого соединены с вторыми выходами компараторов блока точного преобразования, а выход соединен с инвертируюищм входом операционного усилителя