Аналого-цифровой преобразователь с обратной связью

О П И С А Н И Е 29335ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союэ Советских Социалистических РеспубликАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ Зависимое от авт. свидетельстваявлено ЗО.Ч 11,196 1262976/18-2 ЧПК Н 031 с 13/02 присоединением заявки-Комитет по дел иоритет -убликовано 061971. Бюллетеньта опубликования описания 9.111.1971 изобретений и открытипри Совете МинистровСССР К 681,355(088 вторыобретения алашников, Е. А, Л. А. Бровчен янскии, Р. Т. ГерасименкВ. И, Гаврилко Харьковский политехнический институт имени В. И. Ленина аявитель АЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮблочно-струк преобразова Изооретение относится клительной и измерительнойно к аналого-цифровым прс обратной связью.Известны аналого-цифровые преооразо ватели с обратной связью, содержащие цифро-аналоговый преобразователь, схему выделения аналоговой ошибки, усилитель ошибки, пороговые элементы и схемы И.Известные преобразователи не обладают О необходимым быстродействием и простотой.Особенность предлагаемого преобразователя состоит в том, что он дополнительно содержит реверсивный счетчик и инверторы, причем выходы пороговых элементов соединены со схемами И данного разряда непосредственно, а со схемами И следующего разряда через инвертор, выходы схем И подключены к соответствующим счетным входам триггеров реверсивного счетчика, выходы которых соединены со входами цифро-аналогового преобразователя.На чертеже представленатурная схема предлагаемоготеля.25Аналого-цифровой преобразователь с обратной, связью содержит цифро-аналоговый преобразователь (декодирующий) 1, реверсивный счетчик 2 с последовательным, групповьвм или непосредственным переносом, зо имеющий дополнительные подводы на счетные входы триггеров каждого разряда, логические схемы 3 И на два входа (количество схем равно количеству разрядов реверсивного счетчика), инверторы 4, пороговые элементы б, пороговое устройство б для фиксации отрицательного знака аналоговой ошибки, пороговое устройство 7 для фиксации положительного знака аналоговой ошибки, дифференциальный широкополосный усилитель Ь постоянного тока, широкополосные усилители 9 постоянного тока с коэффициентом усиления, равным двум, количество последовательно включенных усил ителей р авно числу р азрядов счетчика 2, вход 10 для преобразуемой аналоговой величины, подвод 11 эталонного источника питания для декодирующего преобразователя, вход 12 стробирующих импульсов, позволяющих производить одновременное переключение необходимых триггеров в счетчике, что возможно для правильной работы цифро-аналогового преобразователя 1 и сокращения времени на переходные, процессы в усилителях 8 и 9, вход 13 на шину сброса, при использовании которого возможна работа преобразователя не в следящем режиме,Для примера на чертеже в штрнх-пунктирной рамке изображен реверсивный счетчик с последовательным переносом, включающий триггеры 14 со счетным входом и установочными входами для сброса в исходное состояние, логические схемы 15 И на два входа, осуществляющие установление сигналов сквозного переноса и переключения сложение - вычитание, логические схемы 1 б ИЛИ на два входа, предназначенные для ввода счетных импульсов на любой разряд реверсивного счетчика, схемы 17, выполняющие Операцию типа конъюкция.Пороговый элемент 5, настроенный на порог срабатывания, равный /4 от максимальной величины аналоговой ошибки, получается на выходе усилителя 8. Количество пороговых элементов 5 соответствует количеству разрядов реверсивного счетчика, и они имеют одинаковые пороги срабатывания как для отрицательного, так и для положительного значения аналоговой ошибки.Дифференциальный широкополосный усилитель 8 постоянного тока предназначен для формирования разности между входным аналогом и аналоговой величиной, поступающей из цифро-аналогового преобразователя 1, коэффициент передачи усилителя подобран так, чтобы осуществлять согласование аналоговой разности ошибки с диапазоном устанавливаемых уровней срабатывания пороговых элементов 5, при этом максимум на выходе усилителя 8 при нулевом входном аналоге соответствует максимуму аналоговой величины на выходе цифро-аналогового преобразователя 1. Выход декодируощего преобразователя 1 и преобразуемая аналоговая величина подключаются ко входам дифференциального усилителя 8, на выходе которого формируется ошибка преобразования в аналоговом представлении. К выходу этого усилителя подключаются последовательно друг за другом и усилителей 9 с коэффициентом, равным 2 (гг - число информационных разрядов преобразователя), 1-1 а выходы каждого усилителя 8 и 9 подключаются пороговые элементы 5, а к последнему усилителю 9 - пороговые устройства б и 7.Каждый выход порогового элемента 5 подключается к схеме И 3 и инвертору 4. Вторые выходы схем 3 соединяются с выходами инверторов, связанных с соседними пороговыми элементами 5. Крайний слева инвертор не имеет входного сипнала, что услов,но изображено подключением его входа на общий провод, Принципиально этот инвертор может быть опущен, но в этом случае оба входа крайней схемы 3 должны быть соединены вместе, Описанная схема соединения схем 3, 4 и 5 позволяет представить код ошибки на выходах схем 3 в виде 0000010000 в отличие от известного преобразователя, где код представляется в виде 0000001111 или 111110000,Благодаря преобразованию кода ошибки в позиционный код, выходы схем 3 без нарушения принципа суммирования и вычитания поступают через схемы 15, 1 б и 17 на соответ. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 ствующие счетные выходы реверсивного счетчика 2,Выходы триггеров реверсивного счетчика 2 связаны обычным известным образом со входами цифро-аналоговото преобразователя 1, к которому подключается эталонный источник питания по подводу 11.Выход последнего усилителя 9 подключен на входы двух пороговых устройств б и 7, из которых одно устройство своим выходом подкл 1 очается к шине, переводящей реверсивный счетчик в режим работы на вычитание, а другое - к шине, разрешающей сложение,Реверсивный счетчик должен иметь еще, по крайней мере, два управляющих конца. Стробирующий вход 12 обеспечивает одновременное переключение триггеров счетчика, чем обеспечивается уменьшение уровня всплесков и помех на выходе цифро-аналогового преобразователя. Шина сброса 13 позволяет сбрасывать счетчик в исходное состояние. Использование сброса удобно для организации циклического преобразования с переменным циклом.Предлагаемый преобразователь работает следующим образом.Входная аналоговая величина, подается на вход 10. Если счетчик 2 находится в исходном нулевом состоянии, то на выходе цифроаналогового преобразователя 1 аналоговая величина равна 0 и, следовательно, на выходе усилителя 8 появится ошибка, величина которой может оказаться оольше или меньше порогового уровня срабатывания пороговых элементов 5. Если первый пороговый элемент 5 не сработал, то для второго входная разностная ошибка окажется уже усиленной в два раза и т, д, Таким образом, на каком-то усилителе аналоговая ошибка превысит пороговый уровень срабатывания, и на выходе этого и всех последующих пороговых элементов появится единица. Схемы 3 и 4, подключенные на выходы пороговых элементов, выделяют из последовательности нулей и единиц тот разряд, в котором пороговый элемент 5 является первым сработавшим. На остальных выходах схем 3 оказываются нули.В зависимости от знака разности на выходе последнего усилителя срабагывает пороговое устройство б или 7, переводя структуру реверсивного счетчика в положение сложение или вычитание. Одновремепныи приход разрешения на выполнение той или иной операции и единицы с какой-либо схемы 3 подготавливает всю логику реверсивного счетчика и сквозного переноса к выработке сигналов на счетных входах триггеров, начиная с того разряда, в котором возникла единица двоичного кода ошибки.Подвод 12 стробирующего импульса изменяет теперь нужным образом состояние реверсивного счетчика, а цифро-аналоговый преооразователь 1 превращает этот код в аналоговый эквивалент. С этого момента цикл отработки повторяется, по с другим уже зна(аа 46/297 Тираж 483ИИПИ Комитета по делам изобретений и открытийМосква, Ж, Раушская наб., д Подиисно.Совете Министров СССР/ Хар ил. ент чением аналоговой разности на входе. Отработка длится до тех пор, пока не окажется ни одного сработавшего порогового элемента 5.Количество шагов (циклов) для преобразования аналоговой величины в код для саг мого неблагоприятного случая равно - .2Выбором того или иного типа реверсивно. го счетчика схема легко поддается модернизации и позволяет с предлагаемым преобразователем кода ошибки добиваться большего быстродействия цифровой части всего преобразователя. Предмет изобретения Аналого-цифровой преобразователь с обратной связью, содержащий цифро-аналоговый преобразователь, схему выделения аналоговой ошибки, усилитель ошибки, пороговые элементы и схемы И, отличаюи 1 ийся 5 тем, что, с целью упрощения преобразователя, он дополнительно содержит реверсивный счетчик и инверторы, причем выходы пороговых элементов соединены со схемами И данного разряда непосредственно, а со схе мами И следующего разряда через инвертор, выходы схем И подключены к соответствующим счетным входам триггеров реверсивного счетчика, выходы которых соединены со входами цифро-аналогового преобразова тел я