Аналого-цифровой преобразователь

(51) М. Кл.2 Н 03 2402/18-2 1.08.70 (21) 2) Заявлено исоединением заявкиГосударственный комите Приоритет Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий(53) УДК 681.325(088.8 43) Опубликовано 15,01.78,45) Дата опубликования оп ллетеньния 20.01.7) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТ Изобретение относится к области электри.ческих измерений и может быть использовано в аналого-цифровых преобразователях (АЦП) и цифровых электроизмерительных приборах, например в цифровых вольтметрах.Известны аналого-цифровые преобразователи, содержащие сравнивающее устройство, соединеное через управляемый делитель и блок ключей с декадами двоично-десятичного счетчика с весами разрядов 8 - 4 - 2 - 1, каждая из которых содержит четыре триггера, источник опорного напряжения и блок управления 11).Известное устройство имеет низкое быстродействие.С целью упрощения устройства, повышения его быстродействия и коэффициента использования напряжения источника опорного напряжения в предлагаемый аналого-цифровой преобразователь, содержащий устройство сравнения, первый вход которого подключен к шине входного сигнала, а выход через блок управления, двоично-десятичный счетчик с весами разрядов 8 - 4 - 2 - 1, каждая декада которого, кроме старшей, содержит четыре триггера, блок ключей и управляемый делитель, соединен со вторым входом устройства сравнения, источник опорного напряжения, выход которого подключен к блоку ключей, введены элемент совпадения и ицвертор, а старшая декада двоично-десятичного счетчика содержит два триггера, счетный вход первого из которых соединен с выходом предыдущей декады счетчика, нулевой выход подключен 5 к первому входу элемента совпадения и к выходной клемме с весом разряда 1, а единичный выход - к счетному входу второго триггера, нулевой выход которого соединен с вторым входом элемента совпадения, выход последней 10 соединен с выходными клеммами с весамиразрядов 2 и 4 и с входом цнвертора, выход которого подключен к выходцой клемме с весом разряда 8.На чертеже приведена блок-схема предла.15 гаемого аналого-цифрового преобразователя.Преобразователь содержит устройство 1сравнения, управляемый делитель 2 напряжения, блок 3 ключей, декады 4-1 - 4-п двоичцодесятичного счетчика, источник 5 опорного 20 напряжения, блок 6 управления, элемент 7совпадения, ицвертор 8 и триггеры 9, 10 старшей декады счетчика.Устройство 1 сравнения соединено через управляемый делитель 2 напряжения и блок 3 25 ключей с декадамп 4-1 - 4-п двоично-десятичного счетчика. Источник 5 опорного напряжения соединен с блоком 3 ключей, блок 6 управления - с выходом сравнивающего устройства 1 и входом младшей декады 4-1 дво ичцо-десятичного счетчика. Старшая декада5 10 15 20 34-и счетчика содержит два триггера 9 и 10, Счетный вход триггера 9 соединен с выходом предыдущей декады 4(п - 1) счетчика. Нулевой выход триггера 9 подключен к первому входу элемент 7 совпадения и к выходной клемме с весом разряда 1, а единичный выход - к счетному входу триггера 10, нулевой выход которого соединен с вторым входом элемента 7 совпадения, а его выход - с выходными клеммами с весами разрядов 2 и 4 и со входом инвертора 8, выход которого подключен к выходной клемме с весом разряда 8.Преобразователь работает следующим образом.До начала цикла преобразования все триггеры декад 4-1 - 4-и двоично-десятичного счетчика находятся в нулевом состоянии, при этом с единичных (прямых) выходов триггеров декад 4 - 1 - 4(п - 1) на выходные клеммы поступает сигнал О. На выходную клемму с весом разряда 1 старшей декады 4-и счетчика с нулевого (инверсивного) выхода триггера 9 посгупает сигнал 1.С инверсных выходов триггеров 9 и 10 на выходные клеммы с весом разрядов 2 и 4 через элемент 7 совпадения поступает сигнал 1, на выходную клемму с весом разряда 8 с выхода элемента 7 совпадения через инвертор 8 поступает сигнал 1,Таким образом, до начала цикла преобразования на выходных клеммах преобразования находится двоичный код 0111 00000000. (700 в десятичной системе),При запуске АЦП импульсы от блока 6 управления поступают на вход младшей декады 4-1 двоично-десятичного счетчика, триггеры которого через блок 3 ключей управляют делителем 2 напряжения. Ступенчато меняющееся напряжение с выхода делителя 2 поступает на один из входов сравнивающего устройства 1, а на его другой вход подается преобразуемое напряжение. В момент превышения ступенчато меняющегося напряжения преобразуемого напряжения на величину, равную или большую, чем порог срабатывания, на выходе сравнивающего устройства 1 появляется импульс, который поступает в блок 6 управления.Дальнейшее поступление импульсов на счетчик прекращается, при этом если разрядная сетка декады 4(п - 1) двоично-десятичного счетчика переполняется, то триггеры 10 и 9 старшей декады 4-и находятся в состоянии О и 1 соответственно, а на выходных клеммах 25 30 35 40 45 50 55 этой декады возникает двоичный код 1000 (8 в десятичной системе). Если переполнение раз рядной сетки декады 4(п - 1) происходит два раза, то триггеры 10 и 9 находятся в состоянии 1 и О соответственно, на выходных клеммах декады 4-и возникает двоичный код 1001 (9 в десятичной системе счисления),Таким образом достигается получение безнулевой шкалы с начальным значением 700 и конечным значением 999. Наличие в старшей декаде двоично-десятичного счетчика только двух триггеров упрощает АЦП и повышает его быстродействие. Так как в старшей декаде двоично-десятичного счетчика содержится только два триггера, то в блоке 3 уменьшается количество ключей, а в блоке 2 - количество эгалонных резисторов, За счет последнего повышается коэффициент использования напряжения источника опорного напряжения,Формула изобретения Аналого-цифровой преобразователь, содержащий устройство сравнения, первый вход которого подключен к шине входного сигнала, а выход через блок управления, двоичнодесятичный счетчик с весами разрядов 8 - 4 - 2 - 1, каждая декада которого, кроме старшей, содержит четыре триггера, блок ключей и управляемый делитель соединен со вторым входом устройства сравнения, источник опорного напряжения, выход которого подключен к блоку ключей, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены элемент совпадения и инвертор, а старшая декада содержит два триггера, счетный вход первого из которых соединен с выходом предыдущей декады двоично-десятичного счегчика, нулевой выход подключен к первому входу элемента совпадения и к выходной клемме с весом разряда 1, а единичный выход - к счетному входу второго триггера, нулевой выход которого соединен со вторым входом элемента совпадения; выход последней соединен с выходными клеммами с весами разрядов 2 и 4 и со входом инвертора, выход которого подключен к выходной клемме с весом разряда 8.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. В. Н. Хлиступов, Основы электроизмеритеяьпой техники и цифровые преобразователи, Энергия, 1966 г., с. 179 в 1, рис. 4 - 4 (прототип)., г 1 Составитель Н. КозловТехред А. Камышникова Корректор Л Котова Редактор Т. Янова Подписное Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 316512 Изд. л 1 з 131 Тираж 1080 НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5