Аналого-цифровой преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК аа а 1) 03 Х 13 02 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СТВУ РСНОМУ С К ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1, Гитис Э.И, Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств. М., Энергия, 1975, с. 298.2. Авторское свидетельство СССР Р 204693, кл, Н 03 К 13/17, 1966,3. Авторское свидетельство СССР 9 517997 кл, Н 03 Х 13/17 1973,(5 4) (57) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содераащий генератор, выход которого подключен к первому входу распределителя, первый и второй выходы которого через блок управления соединены с входами первого и второго регистров цифро-аналоговых преобразователей соответственно, выходы которых через первый и второй цифроаналоговые преобразователи подключены соответственно к первым входам первого и второго компаратороввыходы которых соедийены с третьим и четвертым входами блока управления, источник входного сигнала, выход которого подключен к второму входу первого компаратора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения среднего времени йреобразования, в него введены инвертор, сумматор по модулю два, аналоговый сумматор, формирователь кода и блок уставки, вЫход которого подключен к йервому входу аналогового сумматора, второй вход которого через инвертор соединен с выходом источника входного сигнала, а выход подключен к второму входу второго ком-паратора, выход которого соединен с первым входом сумматора по модулю два, второй вход которого подключен к выходу первого компаратора, а Выход соединен с вторым входом распределителя и первач входом формирователя кодов, второй вход которого соединен с выходом первого регистра цифроаналогового преобразователя.45 Изобретение относится к информационно-измерительной и вычислительной технике и может 6 ыть использованов системах автоматического контроляи управления технологическими процессами, 5Известен аналого-циФровой преобразователь поразрядного кодирования,содержащий генератор, распределитель,блок логических схем, регистр, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) обратной связи и компаратор, к первому входу которого подключена шинавходного сигнала, к второму входу -выход ЦАП обратной связи. Выход компаратора соединен с первым входом 15блока логических схем, к второму входу которого подключен выход распределителя. Выход блока логических схемчерез регистр соединен с ЦАП обратнойсвязи, Выход генератора подключен квходу распределителя 1),Недостатком этого ЦАП являетсяпостоянство времени выдачи результатов преобразования независимо от момента установления цифрового эквивалента измеряемой величины,Известен АЦП последовательногосчета с обратной связью, содержащийдве схемы сравнения, два преобразователя кода в напряжение, триггер, генератор импульсов, вентиль, счетчиксборки и схемы считывания кодов.В этом АЦП измеряемое напряжение сравнивается с двумя компенсирующими сигналами, приближающимися к нему; одинот верхнего предела измерения, а дру-З 5гай - от нижнего предела. Это позволяет сократить среднее время преобразования 2,Недостатком устройства являетсято, что несмотря на высокие требавания к идентичности каналов трактовсхема сравнения ЦАП, время преобразования остается большим, так как реализуется медленнодействующий алгоритм,Наиболее близким к предлагаемому является двухканальный аналого-цифровой преобразователь, содержащий генератарр Выход которОгО подключен к первому входу распределителя, первый И второй выходы которого через блок управления соединены с входами первого и второго регистров цифроаналоговых преобразователей соответственно, выходы которых через первый и второй цифроаналоговые преобразователи подключены соответственно к первым входам первого и второго кампараторав, выходы которых соединены с третьим и четвертым входами блока управления,60 источник входного сигнала, выход которого подключен к второму вхойу первого компаратора 3Недостатками устройства являются то, что используемый в нем асинхранный алгоритм уравновешивания неустойчив к помехам и сбоям, а также имеет большое время преобразования.В Цель изобретения, - сокращениесреднего времени преобразования массива входной аналоговой информации.Поставленная цель достигается тем,что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий генератор, выходкоторого подключен к первому входураспределителя, первый и второй выходы которого через блок управлениясоединены с входами первого и второго регистров цифроаналоговых преобразователей соответственно, выходы которых через первый и второй цифроаналоговые преобразователи подключенысоответственно к первым входам первого и второго кампараторов, выходыкоторых соединены с третьим и четвертым входами блока управления, источник входного сигнала, выход которогоподключен к второму входу первогокомпаратора, введены инвертор, сумматор по модулю два, аналоговый сумматор, формирователь када и блок уставки, выход которага подключен к первому входу аналогового сумматора,второй вход которого через инверторсоединен с выходом источника входного сигнала, а выход подключен к втому входу второго компаратора, выходкоторого соединен с первым входомсумматора по модулю два, второй входкоторого подключен к выходу первогокомпаратара, а выход соединен с вторым входом распределителя и первымвходом формирователя кодов, второйвход которого соединен с выходомпервого регистра цифроаналоговогопреобразователя,На чертеже представлена Функциональная схема адаптивного АЦП, в состав которого входят источник 1 входного сигнала, кампараторы 2 и б,инвертар 3, аналоговый сумматор 4,блок 5 уставки, ЦАПы 7 и 14 обратнойсвязи, сумматор 8 па модулю два,блок 9 управления, распределитель 10,генератор 11, регистры 12 и 13 ЦАП,формирователь 15 кода,Выход источника 1 выходного сигнала подключен к первому входу компаратора 2 и через инвертор 3 к первому входу аналогового сумматора 4,Второй вход этого сумматора соединенс выходом блока 5 уставки, а выходс первым входом компаратора б, К второму входу последнего подключен выход ЦАП 7, Выход компаратора б соединен с первым входом сумматора помодулю два 8 и с первым входом блока 9 управления регистрами ЦАП, квторому входу которого подключенраспределитель 10, первый вход которого соединен с выходом генератора 11. Первый и второй выходы бло- 0, если Оы О Р 1, если ООк, если О 4 ОкР 0=,; ;О;,451ОюиВ рассматриваемом случае каждый компаратор имеет зону гистерезиса, рав" Т а б л и ц а 1 0 1 1 1 0 0 0 О О =25 50,-Ц,= 7,5 О =24,5 1 1 0 0 К б К 2 1 1 К 6 0 1 К 2 О,-О= 8,5 ка 9 через регистры 12 и 13 подключены к ЦАП 7 и 14 соответственно.Выход регистра 13 соединен с первымвходом формирователя 15 кода, к .второму входу которого подключен второйвход распределителя 10 и выход сумматора 8 по модулю дна, к второмувходу которого подключен выход компаратора 2 третьего входа блока 9управления,Работа ЩП осуществляется в сле Одующей последовательности,Сигнал О от источника 1 сигналапоступает на первый вход компарато-.ра 2 и через иннертор 3 на первыйвход сумматора 4, на второй вход ко" 15торого с блока 5 поступает сигнал0 , равный величине предела преобразования ЩП. С выхода сумматора 4сигнал Од, -О поступает на первыйвход компаратора б. Формированиецифровых эквивалентов величин О и0 -О, поступающих на входы компараторов 2 и б, осуществляется по известному алгоритму последовательногоприближения (поразрядного кодирования). Суть его состоит и том, чтовходные сигналы последовательно сравниваются с компенсирукщей суммой,формируемой из 1/2, 1/4, 1/8, величины возможного максимального значения. Распределитель 10 с помощьюгенератора 11 через блок 9 управления осуществляет поочередное введение разрядов каждого регистра ЦАП 12и 13, которые подключают соответствующие веса ЦАП 7 и 14, настроенные по З 5ранее укаэанному закону. Компараторы 2 и б для нарастающего и убывающего нходного сигнала О настроенытаким образом, что выполняются условия 40 ную величине кванта. В процессеформирования цифрового эквивалентаО с выходов компараторов будут поступать взаимно противоположные сигналы. В результате в регистрах 13 и 12формируются прямые и обратные коды.Для случая.И =5, О,=ЗЗ кванта,0=25,5 кванта данные представленыи табл, 1,Отличительной особенностью работы предлагаемого устройства является то, что момент уранновешинания(компенсации) входной величины Ос точностью до одного кванта можетнаступить на одном из тактов в процессе преобразования. Признаком этогоявляется совпадение информации навыходах компараторов.Для случая .п=5, 0,=33 кванта,О =24,5 кванта, данные представленыв табл1.Как видно из примера, на второмтакте наступает уравнонешинание входной величины и процесс преобразования можно прекратить, Появление двухединиц на выходах компараторов 2и б является признаком окончания кодирования. На выходах сумматора 8появится сигнал, по которому с формирователя 15 кодов осуществляетсясписывание информации и запуск распределителя 10 для обработки ионойинформации.В табл. 2 представлена зависимость количества комбинаций К, равномерно распределенных и -разрядныхкодов н процентах, в которых возможно сократить время преобразования.Технико-экономический эффект заключается н том, что в предлагаемомустройстне можно обеспечить такжеисправление ошибок, вызванных отказом одного иэ компараторов цепейуправления ЦАП. В этом случае припоявлении двух единиц на выходах компараторов в дальнейших тактах должнособлюдаться условие инверсии их выходных сигналов, Несоблюдение этогоусловия является признаком сбоя исъем информации должен осуществляться с канала, выполняющего правильноекодиронание.