Преобразователь напряжение-код

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическикРеспублик(22) Заявлено 161081 (21) 3346192/18-21с присоединением заявки Йо(51) М. Кп.з Н 03 К 13/17 Государственный комитет СССР до делам изобретений и открытийОпубликовано 07,03,83, Бюллетень М 9 Дата опубликования описания 070383(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЕ - КОД Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь зовано в быстродействующих аналогоцифровых вычислительных машинах и устройствах контрольно-измерительной техникиИзвестен преобразователь напряжение - код, содержащий параллельные преобразователи старших и младших разрядов, преобразователь код - напряжение и схему вычитания напряжений, выполненную на операционном усилителе 1).Однако такой преобразователь имеет недостаточное быстродействие и низкую точность преобразования.Известен преобразователь напряжение - код, содержащий и компараторов, первые входы которых подключены к шине входного напряжения, формирователь опорного напряжения, выход которого соединен с входом делителя напряжения, каждый из и выходов которого соединен с вторым входом соответствующего компаратора, неинвертирующие выходы которых соединены с входами формирователя кодов старших разрядов и первыми входами элементов Совпадения, вторые входы с второго по и элементов совпадения соответственно соединеныс инвертирующими выходами с первогопо (и) компараторов, при этомвторой вход первого элемента совпадения соединен с шиной логическойединицы, параллельный преобразователь напряжение - код, выходы кото"рого соединены с входами формирователя кодов младших разрядов (2 1.Однако этот преобразователь имеет недостаточные быстродействие иточность преобразования.Цель изобретения - повышениебыстродействия и точности преобразо.вания.Поставленная цель достигаетсятем, что в преобразователь напряжение - код, содержащий и компараторов, первые входы которых подключены к шине входного напряжения,формирователь опорного, напряжения,выход которого соединен с входомделителя напряжения, каждый иэ ивыходов которого соединен с вторым 25 входом соответствующего компаратора, неинвертирующие выходы которыхсоединены с входами формирователякодов старших разрядов и первымивходами элементов совпадения, вто- ЗО рые входы с второго по и элементов1003332 совпадения соответственно соединены,с инвертирующими выходами с первогопо (и) компараторов, при этом второй вход первого элемента совпадения соедияен с шиной логической единицы, параллельный преобразовательнапряжение - код, выходы которогосоединены с входами формирователякодов младших разрядов, введены(и+1) дифференциальных усилителейнапряжения, преобразователь уровня разностного сигнала, Измеритель синфаэной составляющей, согласующийусилитель и регулятор тока, причем первые входы дифференциальных усили" телей напряжения подключены к шине входного напряжения, второйвход каждого из и дифференциальныхусилителей напряжения соединен свторым входом соответствующего компаратора, второй вход (и+1)-го дифференциального усилителя напряжения подключен к общей шине, входуправления каждого из и дифференциальных усилителей напряжения соединен с выходом соответствующегоэлемента совпадения, вход управления (и+1)-го дифференциального усилителя напряжения соединен с инвертирующим выходом и-го компаратора,выходы дифференциальных усилителейнапряжения соединены с первым входом преобразователя уровня разностного сигнала, первый выход которого через последовательно соединенные измеритель синфаэной составляющей, согласующий усилитель и регу. -лятор тока подключен к его второмувходу, а второй выход соединен спервым входом параллельного преобразователя напряжение - код, второйвход которого соединен с выходомформирователя опорного напряжения. На чертеже представлена структурная схема преобразователя напряжение - код.Схема содержит компараторы 1, формирователь 2 опорного напряхсения, делитель 3 напряжения, формирователь 4 кодов старших разряДов, элементы 5 совпадения, параллельный преобразователь,б напряжение - код,формирователь 7 кодов младших разрядов, дифференциальные усилители 8 напряжения, преобразователь 9 уровня разностного сигнала, измеритель 10 синфазной составляющей, согласующий усилитель 11, регулятор 12 тока.К шине входного напряжения подключены первые входы компараторов 1 и дифференциальных усилителей 8, вторые входы компараторов 1 и и дифференциальных усилителей 8 подключены к соответствующим выходам делителя 3, вход которого соединен с выходом формирователя 2. ВтОрой вход и+1)-го дифференциально 1 о уси. лителя 8 подключен к общей шине. Неинвертирующие выходы компараторов 1 соединены с соответствующими входами формирователя 4 и первыми входами элементов 5. Вторые входы с второго по и элементов 5 совпадения соответственно соединены с инвертирующими выходами с первого по (и) компараторов 1, а второй вход первого элемента 5 соединен с шиной ло 1 О гической единицы. Вход управления каждого иэ и дифференциальных усилителей 8 соединен с выходом соответствующего элемента 5, вход управления (и+1)-го дифференциальногоусилителя 8 соединен с инвертирующим выходом и-го компаратора 1. Выходы дифференциальных усилителей 8соединены с первым входом преобразователя 9, первый выход которогосоединен с входом измерителя 10,выход которого через последовательно соединенные согласующий усилитель 11 и регулятор 12 тока подключен квторому входу преобразователя 9уровня разностного сигнала, второйвыход которого соединен с первымвходом параллельного преобразователя б напряжение - код, второй входкоторого соединен с выходом формирователя 2. Выходы параллельного ЗО преобразователя б напряжение - кодсоединены с входами формирователя7 кодов младших разрядов.Устройство работает следующимобразом. 35 Напряжение входного сигнала, подлежащего преобразованию, подаетсяодновременно на первые входы ком"параторов 1 и дифференциальных усилителей 8 напряжения. На вторые вхо 4 О ды компараторов 1 и дифференциальных усилителей подаются соответствующие значения опорных напряжений.Часть компараторов 1 срабатывает,их выходные сигналы преобразуются 4 формирователем 4 кода старших Раэрядов в выходной код, а также обес-.печивают срабатывание того элемента 5 совпадения, первый вход которо"го подключен к неинвертирующему выходу верхнего (по чертежу) сработавшего компаратора 1, Выходной сигналэтого элемента 5 совпадения поступает на вход управления соответствующего дифференциального усилителя 8и приводит к подаче на него питания,в результате чего на входе преобразователя 9 уровня разностного сигнала вырабатывается напряжение ЬУ,пропорциональное разности между напряжением входного сигнала и ближай шим меньшим значением опорного напРяжения, снимаемого,с делителя 3напряжения. Преобразователь 9 в совокупности с измерителем 10 синфазной составляющей, согласующим усилителем 11 и регулятором 12 тока25 30 Формула изобретения Преобразователь напряжение - код, содержащий и компараторов, первые входы которых подключены к шине входного напряжения, формирователь опорного напряжения, выход которого соединен с входом делителя напряжения, каждый из и выходов которого соединен с вторым входом соответствующего. компаратора, неинвер тирующие выходы которых соединены с входами формирователя кодов старших разрядов и первыми входами элементов совпадения, вторые входы с второго по и элементов совпадения 45 соответственно соединены с инвертирующими выходами с первого по (и) компараторов, второй вход первого элемента совпадения соединен с шиусиливает и преобразует разностный сигнал, исключая из него синфазную составляющую, и подает его на первый вход параллельного преобразователя 6 напряжение - код, на второй вход которого подается сигнал с фор мирователя 2 опорного напряжения.Выходные сигналы параллельного преобразователя 6 напряжение - код преобразуются формирователем 7 кода младших разрядов в выходной код. 10Применение изобретения позволяет в 1,5-2 раза повысить быстродействие и точность преобразованияЭто достигается применением быстродействующих дифференциальных уси лителей напряжения и преобразователя уровня с компенсацией синфазной составляющей вместо дифференциальных токовых ключей, формирующих токовые сигналы на входе операционного усилителя ограниченного быстродействия, что позволяет автоматически компенсировать дрейф параметров элементов в процессе эксплуатации, а также использовать единый источник опорного напряжения для преобразователей старших и младших разрядовной логической единицы, параллельный преобразователь напряжение -код, выходы которого соединены свходами формирователя кодов младших разрядов, о т л и ч а ю щ и й"с я тем, что, с целью повышениябыстродействия и точности преобразования, введены (и+1) дифференциальныхусилителей напряжения, преобразователь уровня разностного сигнала,измеритель синфазной составляющей,согласующий усилитель и регулятортока, причем первые входы дифференциальных усилителей напряжения подключены к шине входного напряжения,второй вход каждого из и дифференциальных усилителей напряжения соединен со вторым входом соответствующего компаратора, второй входп+1) -го дифференциального усилите-ля напряжения подключен к общей шине, вход управления каждого из идифференциальных усилителей напряжения соединен с выходом соответст.вующего элемента совпадения, входуправления (и+1)-го дифференциального усилителя напряжения соединенс инвертирующим выходом и-го ком-паратора, выходы дифференциальныхусилителей напряжения соединены спервым входом преобразователя уровня разностного сигнала, первый выход которого через последовательносоединенные измеритель синфазнойсоставляющей, согласующий усилительи регулятор тока подключен к еговторому входу, а второй выход соединен с первым входом параллельногопреобразователя напряжение - код,второй вход которого соединен свыходом формирователя опорного напряжения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Балакай В.Г. и др. Интегральные схемы АЦП и ЦАП. М., пЭнергия",1978, с. 76-78, рис. 1-24.2. Бахтиаров Г,Д. и др. Аналогоцифровые преобразователи. М., "Советское радио", 1980, с. 198,рис. 7.23.1003332 Составитель Л, БеляеваКинив Техред О. Неце Корректор М, Демчи дак о Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул ная Заказ 1589/45 Тира ВНИИПИ Государствен по делам изобре 113035, Москва, Ж, 934ого комиений и оРаушская Подписиета СССРкрытнйиабд. 4/5