Аналого-цифровой преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ ЯОРЕСПУБЛИК (19) И 1) 3(50 Н 03 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ(прототип),Р 20ТЛ аХиникадзе ский инстидственных е з о во СС972,СССР25.12 т ель с/17,льство3/17,СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54)(57) 1. АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий цифро-аналоговый преобразователь, первую и вторуюгруппы щ элементов Й, третью группущ " 1 элементов И и в-разрядный регистр на триггерах, прямые выходыкаждого из которых подключены к первым входам соответствующих элементовИ первой группы, вторые входы которых, кроме в-го. элемента И, соединеныс выходами соответствующих элементовИ второй группы, и все элементы,кроме первого, соединены с первымивходами соответствующих элементов Ивторой группы, инверсные выходы триггеров, кроме первого триггера, соеди.нены с вторыми входами соответствующих элементов 1. второй группы, входы установки единицы триггеров, кроме первого, соединены с первыми входами соответствующих элементов И третьей группы и выходами соответствующих элементов И первой группы, а вывходы установки нуля всех триггеровсоединены с соответствующими выходами элементов И третьей группы, вторые входы которых объединены и подключены к выходу первого компаратора,дополнительный триггер, вход установки нуля которого соединен с шинойПуск и входами установки нулявсех, кроме первого, триггеров регистра и с входом установки единицы первого триггера регистра, прямой выход дополнительного триггера соединен с шиной готовностиа инверсный выход - с входом генератора, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него вве-. дены второй компаратор, масштабирующий усилитЕль, и дополнительных триггеров в регистр, и дополнительных элементов И в первую, вторую, третью группы элементов И, соединенных соответственно, кроме первого разряда, первый вход масштабнрующего усилителя соединен с входной шиной, вторые" входы " с прямыми выходами соответствующих триггеров регистра и с пер-вой выходной шиной, а выход - с первыми входами компараторов, второй вход первого компаратора соединен с шиной эталонного налрниенин, а нторв С вход второго компаратора - с выходом цифро-аналогового преобразователя, входы которого соединены с прямыми выходами соответствующих и дополнительных триггеров и с второй выходной шиной, причем выход (в + 1)-го дополнительного элемента И второй (ф группы соединен с первым входом в- го элемента И второй группы, приэтом вход установки единицы дополнитель- (Д ного триггера соединен с первым входом (в + и)"го дополнительного элемента И третьей группы, а выход ге- Я) нератора соединен с первым входом (в + и)-го дополнительного элемента Ивторой группы.2. Аналого-цифровой преобразователь по и. 1, отличающийс я тем, что масштабирующий усилитель выполнен на дешифраторе и последовательно соединенных резисторе и операционном усилителе с цепью его отрицательной обратной связи на резисторах типаК 2 К и аналогово: ключахс, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами дешифра1095389 тора, входы которого соединены с вторым входом масштабирующего усилителя, первый вход которого подключен к Изобретение относится к техникеаналого-цифрового преобразования иможет быть использовано при передачеаналоговых сигналов по дискретным ка"калам связи. 5Известен преобразователь напряжения в код, содержащий сравнивающееустройство, два преобразователя кодав напряжение, дешифратор, генераторимпульсов, схему управления, два счет- щчика и сумматор мантиссы 113 .Недостаток указанного устройствасостоит в низком быстродействии, выз-.ванном необходимостью счета импульсовот генератора для получения цифрового кода и относительной сложностью,вызванной наличием блоков управленияи суммирования.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является АЦП,содержащий цифро-аналоговый преобра Озователь, первую и вторую группы вэлементов И, третью группу щ - 1 элементов И и в-разрядный .регистр натриггерах, прямые выходы каждого изкоторых объединены и каждый в отдель-ности подключен к первому входу соответствующего элемента И первой группы, вторые входы которых, кроме ш-гоэлемента И, соединены с выходами соответствующих элементов И второй груп пы, и все элементы, кроме первого,соединены с первыми входами соответ"твующих элементов И второй группы,инверсные выхода триггеров, кромепервого триггера, соединены с вторыми входами соответствующих элементов .И второй группы, входы установки еди.ницы триггеров, кроме первого, соединены с первыми входами соответствующих элементов И третьей группы и 4 Овыходами соответствующих элементов Ипервой группы, а входы установкинуля всех триггеров соединены с соответствующими выходами элементов Итретьей группы, вторые входы которых объединены и подключены к выходу компаратора, дополнительный триггер, вход установки нуля которогосоединен с шиной фПуск и входамиустановки нуля всех, кроме первого,триггеров регистра и с входом установки единицы первого триггера регистра, прямой выход дополнительноготриггера соединен с шиной готовности а инверсный выход - с выходом геФ55нератора 23,второму выводу резистора, а выход -к выходу операционного усилителя, второйвход которого соединен с общей шиной,Недостаток данного АЦП заключается в низкой точности преобразования ма-, лых аналоговых сигналов, вызванной тем, что относительная погрешность при этом даже для высокоточных преобразователей может достигать значительных величин.Цель изобретения - повышение точности преобразования малых аналоговых сигналов. Доставленная цель достигается тем,что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий цифро-аналоговыйпреобразователь, первую и вторую груп пы в элементов Й, третью группу щэлементов И и ш-разрядный регистр на триггерах, прямые выходы каждого иэ которых подключены к первым входам соответствующих элементов И первой группы, вторые входы которых, кроме ш-го элемента И, соединены с выходами соответствующих элементов И второй группы, и все элементы, кроме первого, соединены с первыми входами соответствующих элементов И второй группы, инверсные выходы триггеров, кроме первого триггера, соединены с вторыми входами соответствующих элементов И второй группы, входы установки единицы триггеров, кроме первого, соединены с первыми входами соответствующих элементов И третьей группы и выходами соответствующих элемент в И первой группы, а входы установки нуля всех триггеров соединены с соответствующими выходами элементов И третьей группы, вторые входы которых объединены и подключены к выходу первого компаратора, дополнительный триггер, вход устайовки нуля которого соединен с шиной еПуск и входами установки нуля всех, кроме первого, триггеров регистра и с входом установки единицы первого триггера регистра, прямой выход дополнительного триггера соединен с шиной готовности, а инверсный выход - с входом генератора, введены второй компаратор масштабирующий усилитель, и дополнительных триггеров в регистр, п дополнительных элементов И в первую, вторую, третью группы элементов И, соеди. ненных соответственно, кроме первого разряда, первый вход масштабирующего усилителя соединен с входной шиной, вторые входы - с прямыми выходами сортветствующих триггеров регистра и спервой выходной шиной, а выход - спервыми входами компараторов, второй вход первого компаратора соединен с шиной эталонного напряжения, авторой вход второго компаратора - свыходом цифро-аналогового преобразователя, входы которого соединеныс прямыми выходами соответствующихи дополнительных триггеров и с второй выходной шиной, причем выход(щ + 1)-го дополнительного элемента 10И второй группы соединен с первымвходом щ-го элемента И второй 1 руппы,при этом вход установки единицы дополнительного триггера соединен с,первым входом (щ + и)-го дополнитель. 15ного элемента И третьей группы, а выход генератора соединен с первымвходом (щ + и)-го дополнительного элемента И второй группы,При этом масштабирующий усилительвыполнен на делифраторе и последовательно соединенных резисторе и операционном усилителе с цепью его отрицательной обратной связи на резисторах типа ВВ и аналоговых ключах,управляющие входы которых соединеныс соответствующими выходами дешифратора, входы которого соединены с вто.рым входом масштабирующего усилителя,первый вход которого подключен к вто.рому выводу резистора, а выход - квыходу операционного усилителя, второй вход которого соединен с общейшиной,На фиг, 1 приведена Функциональнаясхема преобразователя; на фиг. 2то же, масштабирующего усилителя,АЦП содержит входную шину 1 и .(щ + п)-разрядный регистр 2 на триггерах, прямой выход каждого иэ которых через последовательно соединенные 40элементы И первой и третьей групп 3и 4 подключен к своему нулевому входуа инверсный выход, кроме триггерастаршего разряда регистра, через элементы И второй группы 5 - к вторымвходам элементов И первой группы 3.Единичный вход триггера старшего разряда и нулевые входы остальных триггеров регистра 2 соединены с шиной бПуск и нулевым входом дополнительОного триггера 7, инверсный выход которого через генератор 8 подключен кпервому входу (щ + и)-дополнительногоэлемента И второй группы 5, а единичный выход - к шине 9 готовности, прямые выходы младших п разрядов триггеров через последовательно соединенныеЦАП 10 и второй компаратор 11 подключены к вторым входам дополнительныхэлементов И третьей группы 4. Второйвход первого компаратора 12 соединен 60с шиной 13 эталонного напряжения. Первые входы компараторов соединены свыходом масштабирующего усилителя 14,аналоговый вход которого подключен квходной шине 1, а циФровые входы сое динены с единичными выходами триггеров старших щ разрядов регистра. Масштабирующий усилитель 14 (фиг, 2) выполнен на цепочке 15 резисторов ВВи аналоговых ключей в цепи отрицательной обратной связи операционного усн;лителя 16 с постоянным резистором 17на входе, при этом управляемые входы аналоговых ключей соединены ссоответствующими выходами дешифратора18, входы которого, другой конец постоянного резистора и выход операционного усилителя являются цифровымивходами, аналоговым входом и выходоммасштабирующего усилителя соответственно.АЦП работает следующим образом.Импульс на шине б Пуск устанавливает. триггеры регистра 2 в положение 10;О, а дополнительныйтриггер 7 перебрасывает в нулевоеположение, в результате чего начнет.ся генерация импульсов на выходе генератора 8,В соответствии с двоичным кодомстарших щ разрядов регистра 2 на выходе дешифратора 18 масштабирующегоусилителя 14 установится унитарныйкод (в случае, например, при щ =3-00010000), в результате чего на инверсный вход операционного усилителя16 переключится соответствующий резистор цепочки 15 резисторов ВВ ина его выходе появится сигнал, равныйщ ЯОп" 2йгде д - преобразуемый сигнал; Ов его максимальное значение, или же сигнал, значение которого больше Оп, В первом случае на выходе комПаратора 12, в котором выходной сигнал масштаирующего .усилителя 14 сравниваетсяэталонным напряжением Ую , появлятся сигнал логического нуля, а во втором случае - сигнал логической единицы.Поэтому первый импульс от генератора 8 устанавливает регистр 2 в положение ф, 100, второй импульс- в положением ,100, и т.д щ-й импульс - в положение )3Ро 100. К этому моменту на второй вход компаратора 11 подается усиленный входной сигнал, равный Пр2 и запускается другая часть АЦП, которая работает аналогично прототипу.Таким образом, после подачи от генератора 8 щ + и количества импульсов дополнительный триггер 7 устанавливается в единичное положение, в результате чего прекращается генерация импульсов на выходе генератора 8, а, я ео двоичный код порядка)а аи-о-,ФАе- двоичный код; мантиссы А.5 Технико в зкономическ эффект заключается в простоте схемного решения, а следовательно,в повышении надежности работы преобразователя и в повышении точности преобразования малых сигналов. филиал ППП "Патеитф,г.ужгород,ул.Проектная,4