Аналого-цифровой преобразователь

О П И С А Н И Е 828405ИЗОБВЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик23) Приоритет -43) Опубликовано 07.05,45 Дата опубликования по делам изобретении и открытий, М, Третьяков и А. В. Мурылев Саратовский политехнический институ 1) Заяви Й ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ) АНАЛОГО-Ц Изобретение относится к технике непрерывно-диакретного преобразования информации:и может быть использовано в информационно-измерительных системах и устройствах для преобразования широкополосных электрических сигналов в двоичный цифровой код.Известен аналого-цифровой преобразователь с параллельным кодированием, в котором преобразование информации (элек- О тричвского напряжения или тока) в двоичный цифровой эквивалент производится за один такт с помощью 2" - 1 схем сравнения 1.Недостатком является низкая точность. й Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий блок эталонных (калиброванных) напряжений, шифратор и 2" - 1 схем сравнения, выходы которь 1 х связаны с шифратором, а входы подключены 20 к блоку эталонных напряжений 12.Целью изобретения является повышение точности.Достигается это тем, что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий блок 25 эталонных напряжений, выход которого соединен с первыми входами блоков сравнения, выходь( которых подключены к входам шифратора, введены блоки формирования зон ограничения и зон нечувстви тельнссти и масштабные усилители, через которые соответствующий блок формирования зон ограничения и зон нечувствительности подключен к вторым входам соответствующей группы блоков сравнения, первый вход блока формирования зон ограничения и зон нечувствительности соединен с шиной преобразуемого сигнала, второй вход - с выходом блока эталонных напряжений,На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма работы блока формирования зон огравичения и зон нечувствительности.Устройство содержит блок 1 зон ограничения и зон нечувствительности и блок 2 масштабных усилителей, блоки 3 сравнения, количество которых равно 2" - 1, блок эталонных напряжений 4 и шифратор 5, Блоки 1 представляют собой упорядоченный набор комбинированных . нелинейностей, выполненный на резисторах б и диодах 7.Блоки 2 состоят из масштабных усилителей, каждый из которых связан с определенной комбинированной нелинейностью блока 1 и определенной группой блоков сравнения. В общем случае число комбинированных нелинейностей или масштабныхусилителей может быть произвольным, Однако более целесообразно их количество выбирать равным ц, где а может принимать значения, равные 2, 2,. 2 2". В этом случае все узлы в блоках 1 и 2 будут однотипными. Количество блоков 3 в каждой группе (кроме последней) определяется по формуле В последней группе ано будет всегда на единицу меньше, т, е. равно тф = т - 1.Блок 4 имеет 2" калиброванных уровней напряжения отрицательной полярности равных по величине Я, 2 Я, ЗЯ, 2 ч 1 и одного положительного уровня напряженияи,равно: о 0,5 где Я = --- - -,а К,-пмаксимальное значение входного сигнала (l, (1) .Шифратор представляет собой известную схему, предназначенную для получения двоичного цифрового кода У из единичного кода У.Аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом. Преобразуемое напряжение У, подастся на первые входы блоков 1, а на вторые пх входы с блока 4 подаются калиброванные уровни напряжения, соответственно равные потенциалу земли - потенциалу Я и потенциалу (2" - 1) Я. Допустим, что величина У, (1) изменяется по линейному закону (см. фпг.2, а). Тогда напряжение на одном из выходов блока 1 будет характернзоваться величиной У (см. фиг. 2, б), а напряжение на другом выходе блока 1 -- вел ицнной У, (см. фиг. 2,в). Из этих зависимостей видно, что первая комбинированная нелинейность будет иметь нулевую зону нечувствительности, вторая комбинированная нелинейность - зону нечувствительности равную Я, третья комбинированная нелинейность (на фиг. 2 не показана) имела бы зону нечувствительности равную 2 Я и т. д. У последней комбинированной нелинейности зона нечувствительности будет равна (2 ф - 1) Я. Величина зон ограничения во всех случаях будет одинаковой и равной илн 0,5 Я (для положительных сигналов) или равной 0 (для отрицательных).На выходм комбинированных пелпнейностей блоков 1 может возникнуть погрешность 6 (при ограничении положительных уровней напряжения) пл 4 погрешность 6 (при ограничении отрицательых уровней напряжения). Однако эти погрешности не окажут влияния на точность преобразования:информации, так как приращение положительных напряжений более 0,5 Я представляет собой выход за пределы допустимого рабочего диапазона, а приращения30 35 5 1 О 15 20 25 40 45 50 55 60 напряжений в отрицательной области не играют роли, потому что преобразователь преобразует напряжения только одной полярности (в данном случае положите льые).В дальнейшем с выходов блока 1 аналоговые сигналы, усиленные 2 а раз, поступают на первые входы соответствующих групп блоков 3. На вторые входы блоков 3 соответственно подаются калиброваннье уровни напряжения равные по величине2 Я и 2"Я. В тех случаях, когда величина напряжений на первых входах блоков 3 превышает по модулю величинь напряжений на вторых водах, то такие блоки 3 срабатывают и вы:ают единичный код ., который поступает на шифратор 5 и преобразуется в двоичный код ЛгНаиболее оптимальным вариантом построения устройства является такой, когда величина о, характеризующая собой число комбинированных нелинейностей, выбиПрается равной 2- или близкой этому знакек.Использование в устройстве новых бло.ков (блоков зон ограничения и нсчувствитслнности н блоков масштабныхсч цителей) выгод.о отличает устпойство от известного, так как дает возможность получать точный цифоовой отсцет на грубых схемах сравнения и существенно уменьшает количество ка либрованнь х уровней в блокс эталонных напряи(ений. Формула изобретения Аналого-цифровой преобразователь, содержащий блок эталонных, напряжений, выход которого соединен с первыми входами блоков сравнения, выходы которых подключены к входам шифратора, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью павышения точности, в него введены блоки формирования зон ограничения и зон нечувствительности и масштабные усилители, через которые соответствующий блок формирования зон ограиичения и зон нечувствительности подключен к вторым входам соответствующей группы блоков сравнения, первый вход блока формирования зон ограничения и зон нечувствительности соединен с шиной преобразуемого сигнала, второй вход - с,выходом блока эталонных напряжений.Источники информации, принятые во вп мание при эксперлизе:1, Гитис Э, И. Преобразователи информации для электранных цифровых вычислительных устройств. - М., Энергия, 1970, с. 53.2, Кончаловский Б. Ю. и др, Электриче. ские измерительные преобразователи. - М., Энергия, 1967, с. 301 (прототип).72 т Ь Ю Ер 1 ЬЯУ г. аказ 567/513 Изд. ЛЪ 359 Тираж 988 ПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изоб 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д 4/5 Подписное ний и открытий