Аналого-цифровой преобразователь

(19) (11) 12549 А ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ ЕТЕЛЬСТВУ ОМ гачев ский и научтитут С.А,Т.1 оБс се 11 1974,ч.17 5,С)СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий последовательновключенные по стоковым выходам двухвыходовые элементы запоминания, к выходу ограниченного переноса каждогоиэ которых подключен вход одновыходо.вого элемента запоминания соответствующего разряда, а к входу двухвыходового элемента запоминания первогоразряда через блок выборки входногосигнала подключен источник, входногосигнала, о т л и,ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функциональныхвозможностей преобразователя, в него введены дополнительные двухвыходовые и дополнительные одновыходовые элементы запоминания, при этом вход каждого четного дополнительного, двух. выходового элемента запоминания каждого разряда подключен к стоковому выходу дополнительного двухвыходового элемента запоминания предыдущего разряда, к выходу ограниченного пере. носа которого через дополнительный одновыходовый элемент запоминания подключен вход нечетного, кроме первого, дополнительного двухвыходового элемента запоминания этого же раз .ряда, вход первого дополнительного двухвыходового элемента запоминания соответствуюшего разряда подключен к выходу одновыходового элемента за- црй поминания предыдущего разряда, соответствующие шины выходных сигналов соединены со стоковыми выходами двухвыходового элемента за- С поминания и дополнительных двухвыхо- довых элементов последнего разряда, с выходами одновыходового элемента ;запоминания и дополнительных одновыходовых элементов запоминания пос-, леднего разряда, входы которых подключены к выходам ограниченного переноса соответствующих дополнительных двухвыходовых элементов запоминания последнего разряда.1 11Изобретение относится к устройствам импульсной техники и предназначено для использования в цифровых из ,Мерительных приборах, устройствах аа. томатического управления, в системах сбора и обработки данных.Известен аналого-циФровой преобразователь последовательного счета на основе приборов с зарядовой свя-зью, содержащий источник входного сигнала, выход которого соединен с входом устройства выборки входного сигнала 2"-1 устройств задержки и запоминания сигнала, где и- число двоичных разрядов преобразователя, все устройства задержки и запоминания сигнала, кроме (2"-1)-го имеют по два выхода, первый выход каждого устройства задержки и запоминания сигнала, кроме (2"-1)-го, соединен с вхоДом другого устройства задержки и запоминания сигнала, выход устройства выборки входного сигнала сое динен с входом первого устройства задержки и запоминания сигнала, выход (2-1) -го устройства задержки и запоминания сигнала и вторые выходы остальных устройств задержки и запоминания сигнала соединены с входами 2-1 устройств выборки выходного кода Г 11 .Недостатком данного преобразователя является большой период квантования входного сигнала, обусловленный большим временем вьгравнивания заряда между 2-1 последовательно соединенными устройствами задержки и запоминания сигнала.Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является аналого-цифровой преобразователь на приборах с зарядовой связью содержащий последовательно через согласующие элементы запоминания включенные двухвыходовые элементы запоминания, к выходу ограниченного переноса каждого из которых подключен вход одновыходового элемента запоминания соответствующего разряда, а к входу двухвыходового элемента запоминания первого разряда через устройство выборки подключен источник входного сигнала 121.Недостатком известного преобразователя является низкое быстродействие (большой период квантования), обусловленное необходимостью дополнительного этапа обратного переноса заряда из одновыходового элемента запоми нания в двухвыходовый элемент запоминания в случае, если значение кода данного разряда равно нулю. Поскольку входы управления одновыходовых элементов запоминания всех разрядов объединены, этот этап неизбежен при Формировании кода каждого 12549 разряда и повторяется п раз, где иколичество разрядов кода.Быстродействие (период квантования ) известного преобразователя ограничено еще н тем, что интервал5 времени между двумя выборками преобразуемого входного сигнала обусловлен временем формирования полного кода одной выборки входного сигнала, поскольку следующая выборка10 входного сигнала осуществляется только после завершения Формирования значений всех разрядов кода предыдущейвыборки входного сигнала.Цель изобретения - повышениебыстродействия и расширение Функциональных возможностей преобразователя.Поставленная цель достигается темчто в аналого-циФровой преобразова-,тель, содержащий последовательновключенные по стоковым выходам двухвыходовые элементы запоминания, квыходу ограниченного переноса каждо"го из которых подключен вход одновыходового элемента запоминания соответствующего разряда, а к входудвухвыходового элемента запоминанияпервого разряда через блок выборкивходного сигнала подключен источниквходного сигнала, введены дополнительные двухвыходовые и дополнительные одновыходовые элементы запоминания, при этом вход каждого четного дополнительного двухвыходовогоэлемента запоминания каждого разряда35 подключен к стоковому выходу дополнительного двухвыходового элемента запоминания предыдущего разряда, к выходу ограниченного переноса которого через дополнительный одновыходо 4 О вый элемент запоминания подключенвход нечетного, кроме первого, дополнительного двухвыходового элемента запоминания этого же разряда,вход первого дополнительного двухвыходового элемента запоминания соответствующего разряда подключен к выходу одновыходового элемента запоминания предыдущего разряда, соответствующие шины выходных сигналов соединены со стоковыми выходами двухвыходового элемента запоминания и дополнительных двухвыходовых элементовпоследнего разряда, с выходами одновыходового элемента запоминанияи дополнительных одновыходовых элементов запоминания последнего разряда, входы которых подключены к выходам ограниченного переноса соответствующих дополнительных двухвыходовыхэлементов запоминания последнего раз60 ряда,На чертеже представлена стурктурная схема аналого-цифрового преобразователя.Устройство содержит источник 165 входного сигнала, блок 2 выборки вход1112549 ного сигнала, двухвыходовые элементы 3-5 запоминания, одновыходовые ,элементы 6-8 запоминания, дополнительные двухвыходовые элементы 9-12 запоминания, дополнительные одновы- ходовые элементы 13-16 запоминания, шины 17 выходных сигналов.Все одно- и двухвыходовые элементы 3-16 запоминания и блок 2 выборки выполнены, например, в виде управ. ляемых тактовыми сигналами конденсаторных ячеек памяти с управляемой зарядовой связью между ними. На выходе ограниченного переноса может быть выполнен потенциальный барьер, ограничивающий перенос заряда. При этом суммарные емкости всех элементов запоминания каждого разряда равны между собой и равны емкости блока 2, т.е. где аС - период управляющих переносом заряда сигналов.Следовательно, в предлагаемом ана лого-цифровом преобразователе происходит преобразование входного сигнала за и периодов управляющих сигналовгде и - количество разрядов эквивалентного.двоичного позиционного коЗ 0 да, а, период квантования входного сигнала равен удвоенному периоду управляющих сигналов С, = 2 дСПовышение быстродействия предлагаемого преобразователя вдвое достигается за счет ввода дополнительныхдвух- и одновыходовых элементов запоминания и организацией связей так,что исключается этап обратного переноса заряда из одновыходовых в двухвыходовые элементы запоминания и ви/2 раз за счет одновременного преобразования в код нескольких последовательных выборок входного сигнала.Процесс кодирования в предлагае мом преобразователе сводится к разложению аналогового сигнала на слагаемые заданной величины. Заданиемсоответствующего ряда весов этихслагаемых может быть осуществлеНо 50 преобразование с нелинейной передаточной характеристикой, что расширяет функциональные возможностипреобразователя. С 2 =С+С =Сц+С.+Сч+С,=Сз+Са+ +С +С где Сл - емкость 1-го элемента запоминания.Аналого-циФровой. преобразователь работает следующим образом.До начала преобразования блок 2 осуществляет временную выборку входного сигнала (заряда) сц, (С, ) в момент времени С . В момейт времени С с выхода блока 2 на вкод двухвыходового элемента 3 поступает входной заряд яв (Со). Если величина этого заряда йревышает максимальное значение заряда этого элемента, остаток входного заряда с его выхода ограниченного переноса поступает через вход на одновыходовый элемент б запоминания. В противном случае весь входной заряд будет в двухвыходовом элементе 3 запоминания.В момент времени С 2 блоком 2 осуществляется очередная временная выбарка входного сигнала (заряда)(С ). В это время заряды со стокового выхода двухвыходового элемента 3 запоминания и выхода одновыходового элемента б запоминания поступают на входы двухвыходовых эле ментов 4 и 9В этом разряде пере- распределение поступивших зарядов между двухвыходовым элементом 4 и одновыходовым элементом 7, а также двухвыходовым элементом 9 и одновыходовым элементом 13 происходит как и в предыдущем разряде между двухвыходовым элементом 3 и одновыходовым элементом б запоминания.В момент времени Спроисходит передача зарядов в следующий - третий (в данном примере последний 1 раз ряд и осуществляется окончательное распределение зарядов, которые в виде параллельного единичного кода преобразуемой выборки входного сигнала ц (С)поступают на шины 17, наличие заряда на соответствующей из шин 17 соответствует логической единице, отсутствие заряда - логичес кому нулю. При синхронном управлении элементов запоминания каждого разряда от генератора периодических управ лякщих сигналов имеем