Аналого-цифровой преобразователь

ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик оц 980276(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 290681 (21) 3307019/18-21с присоединением заявки Нов(И) М. Кл.з Н 03 К 13/175 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторыизобретения Э.И.Гитис.и А.И.Коников Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе( 54 ) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в радиотехнических, контрольно-измерительных и информационных системах различного назначения.Известен аналого-цифровой преобразователь (АЦП) параллельно-после довательного типа, состоящий из нескольких последовательных ступеней преобразования, причем в каждой из ступеней код определяется параллельным методом. В преобразователь входят линейки компараторов, шифраторы, цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП), вычитающие устройства. Достоинством данных преобразователей является относительно малый (по сравнению с параллельными АЦП) объем оборудования 11.Недостаток устройства - низкие ,динамические характеристики.Наиболее близким к предлагаемому. по технической сущности является аналого-цифровой преобразователь, содержащий линейки компараторов, первой второй и третьей ступеней, устройство выделения единицы и шифратор для каждой иэ ступеней, а также два цифро-аналоговых преобразователя. В данном устройстве сигнал, подаваемый навходы второй и третьей ступеней, является разностью между входным на 5. пряжением и ближайшим эталонным уровнем соответственно первой и второйступени 2,Недостатком устройства являютсянедостаточно высокие динамические характеристики.Цель изобретения - улучшение динамических характеристик параллельнопоследовательного АЦП,Поставленная цель достигается тем,что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий компараторы первойступени, первые входы которых подключены к шине входного сигнала, вторыевходы соединены с выходами делителянапряжения первой ступени, а выходыподключены к шифратору первой ступени, выходы которого соединены с выходными шинами старших разрядов, выход цифро-аналогового преобразователя подключен к входу операционно 25 го усилителя и через первый резистор к шине входного сигнала, а черезвторой резистор к выходу операционного усилителя и к первым входамкомпараторов второй ступени, вторыевходы которых соединены с выходомделителя. напряжения второй ступени, а выходы через шифратор второй ступе ни подключены к выходным шинам младших разрядов, введены Формирователь начального кода, элемент И первой и второй линейки, элементы ИЛИ, пер вая и вторая дополнительные шины, причем первые входы элементов И первой линейки подключены соответственно к выходам шифратора первой ступени, вторые входы подключены к пер вой дополнительной шине, а выходы соответственно соединены с первыми входами элеглентоп ИЛИ, вторые входы, которых подключены к соответствующим выходам элементов И второй линейки, первые входы которых подключены к выходам Формирователя начального кода, а вторые входы подключены к второй дополнительной шине, при этом выходы элементов ИЛИ подключены,к входам цифро-аналогового преобразователя.На чертеже представлена схемаАЦП.Устройство содержит компараторы 1 25первой ступени, шину 2 входного сигнала,делитель 3 напряжения первой ступени, шифратор 4 первой ступени, выходные шины 5 старших разрядов, элементы И б первой линейки, первую дополнительную шину 7, элементы И 8второй линейки, формирователь 9 начального кода, вторую дополнительнувшину 10, элементы ИЛИ 11, ЦАП 12,резистор 13, операционный усилитель 3514, резистор 15, шины 16 выхода операцйонного усилителя, компараторы 17второй ступени, делители 18 напряжениявторой ступени, шифратор 19 второйступени, выходные шины 20 младших 4 Оразрядов.,Преобразователь работает следующим образом.В момент времениизмеряемоенапряжение 0 поступает на вход компараторов первой ступени и к моменту с на выходе шифратора 4 ормируетюся код старших разрядов. В течениевремени сс- л на первую дополнительную шину 7 подается потенциал, соответствующий логическому нулю, а навторую дополнительнув шину 10 - сигнал, соответствующий логической единице. ТакИм образом, ЦАП с выходовЭлементов ИЛИ 11 подается. код 110 срыхода Формирователя начального кода, 55тот код подбирается таким образом,тобы обеспечить наилучшие динами-ческие характеристики в интервалепреобразователя.В момент й на первую дополнитель Оную шину 7 подается сигнал, соответствующий логической единице, на вторую дополнительную шину 10 - логическому нулю, На вход ЦАП поступает,код И , полученный в результате работы первой ступени, при этом код Й,отключается. На выходе операционногоусилителя Формируется разность междувходным сигналом и выходным сигналом ЦАП. Этот разностный сигнал подается на входы компаратора 17 второйступени, при этом в момент с на выходе шифратора 19,второй ступени Формируется код младших разрядов Игл,Рассмотрим режим работы операционного усилителя,В известных схемах параллельнопоследовательных АЦП выходной сигналоперационного усилителя в течение интервала с- й изменяется от 0 доО,Где 0- максимальный входнойсйгнал второй ступени. Переходныйпроцесс при этом занимает достаточнобольшой отрезок времени, что ухудшает динамические характеристики АЦПв целом. В предлагаемом преобразователе за время- Сл операционныйусилитель как бй подготавливается кработе в следующем интервалеЭто достигается подачей на вход ОУсоответствующего смещения ЕС,д с выхода ЦАП. Для этого на вход ЦАПв течение времени со-подаетсянекоторый код Г 10. В простейшем случае Е равно О /2, тогда в течение переходного процесса, происходящего в интервале Л- тт. Перепадвыходного напряжения. операционногоусилителя составляет максимум О /2,а не 11, как в схеме прототипа. Естественно, что переходные процессы навыходе операционного усилителя занимают существенно меньший отрезоквремени, а динамические характеристики АЦП значительно улучшатся.В общем случае, смещение Е прикотором обеспечиваются наилучшие динамические характеристики, не обязательно равно 0. Установка требуемого значения Еспроизводится путемподбора кода М , снимаемого с Формирователя 9 начального кода. КодМ о устанавливается в один разпри изготовлении АЦП и в дальнейшем не изменяется.Таким образом, в предлагаемомпреобразователе динамические характеристики имеют исключительноважное значение для АЦП вообще,а для параллельно-последовательных АЦП в частности. Предлагаеглаясхема позволяет существенно улучшитьэти характеристики, при этом объемдополнительного оборудования сравнительно невелик - требуется несколько корпусов микросхем.Формула изобретенияАналого-циФровой преобразователь, содержащий компараторы первой ступе980276 ВНИИПИ Заказ 9381/48 Тираж 959 Подписно илиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,ни, первые входы которых подключенык шине входного сигнала, вторые вхо.ды соединены с выходами делителянапряжения первой ступени, а выходы подключены к шифратору первойступени, выходы которого соединены с выходными шинами старших разрядов, выход цифрб"аналогового преобразователя подключен к входуоперационного усилителя и черезпервый резистор к шине входногосигнала, а через второй резисторк выходу операционного усилителя ик первым входам компараторов второйступени, вторые входы которых соединены с выходом делителя напряжениявторой ступени, а выходы через шифратор второй ступени подключены к выходным шинам младших разрядов, о тл и ч а ю ш и й с я тем, что, сцелью улучшения динам-ческих характеристик аналого-цифрового преобра.зователя, в него введены формирователь начального кода, элементы;И первой и второй линейки, элементы ИЛИ, первая и вторая дополнительные шины, причем первые входы элементов И первой линейки соединены свыходами шифратора первой ступени,вторые входы подключены к первойдополнительной шине, а выходы соответственно соединены с первыми вхо-,дами элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к соответствующимвыходам .элементов И второй линейки, 0 первые входы которых подключены к выходам формирователя начального кода,.а вторые. входы подключены к второйдополнительной шине, при этом выходыэлементов ИЛИ подключены к входам 15 цифро-аналогового преобразователя. Источники информации,принятые во вниманиепри экспертизе1, Гитис Э.И. Преобразователи информации для электронных цифровыхвычислительных устрбйств, М., "Энергия", 1975, с. 298-300, 1968,2. Патент Англии Р,1110814,кл, 6 4 Н, 1968,