Аналого-цифровой преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 19) 01) 1609 М 1/26 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕОБРАЗОВАТЕЛ ся к области и цифровоиИзобретениеость аналого У.Ко аров, чевск я за счет приительных коронные цифроика, 1981,Эле в; Теа постоянумматора Е.А. Аналогои . М.: Энергоис. 6-7 а. к ого преобрапостоянной ы, обеспечио ЦАП точные старших разчто обеспеи построении вате 5, р разрядов вК. 1 ил.,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ П (57) Изобретение относи вычислительной техники измерительной технике. позволяет повысить точи цифрового преобраэовател менения избыточных изме дов (ИИК) и введения бл ной памяти, аналогового и второго цифроаналогов эователя (ЦАП). В блок памяти записываются код вающие на выходе второг аналоговые эквиваленты рядов двоичного кода, чивается применением пр второго ЦАП взвешивания соответствии с весами ИИ 2 табл.1231609 Таблица 1 БПП 4 пп Требуемые веса Х) ХТ(ХГ Адрес Содержимое 34 21 13 8 5 3 2 1 Реальные веса Разряды29 24 11 9 5 3 2 1 1 2 3 1 2 6 7 8 Разряды 3 451 0 0 О 0 1 О 0 О 0 О 1 0 1 О О 0 0 1 1 . О О 1 О 1 О 2 1 Изобретение относится к вычислительной и цифровой измерительнойтехнике и может быть использованодля преобразования аналоговых величин в цифровые.Цель изобретения - повышение точ-,ности аналого-цифрового преобразования,На чертеже, изображена структурнаясхема аналого-цифрового преобразователя (АЦП) .Аналого-цифровой преобразователь(АЦП) содержит входную шину 1, блок 2сравнения, первый цифроаналоговыйпреобразователь 3, блок 4 постояннойпамяти (БПП), аналоговый сумматор 5,второй цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 6, регистр 7 последовательного приближения (РПП), выходныешины 8, шину 9 "Запуск", шину 10тактовых импульсов.Если ЦАП аналого-цифрового преобразователя реализовать на основенеиэбыточного классического двоично-,го кода, то наличие определенных отклонений весов разрядов цифроаналогового преобразователя от требуемыхзначений может привести к "разрывам"выходной характеристики устройства.Данное обстоятельство значительноснижает эффективность цифровой и цифроаналоговой коррекции таких АЦП.Если цифроаналоговый преобразователь АЦП реализовать на основе избыточного измерительного кода (ИИК),то наличие в определенных пределахотклонений весов разрядов от требуемых значений не приведет к "разрывам" выходной характеристики, хотяпоследняя и будет иметь скачкообразный характер,Уменьшить (линеаризовать) "скачки" выходной характеристики такихАЦП можно, например, путем цифроаналоговой коррекции результата преобразования. Разрядная сетка АЦП приэтом разбивается на две группы: группу старших и группу младших разрядов.Такой подход справедлив при формировании весов разрядов ЦАП с одинаковойотносительной погрешностью. В этомслучае отклонения младших разрядовбудут малыми, а старших - большими.10 В предлагаемом аналого-цифровомпреобразователе первый цифроаналоговый преобразователь 3, на вход которого поступают младшие разряды сРПП 7 может быть реализован на основе двоичного кода. Второй цифроаналоговый преобразователь 6 долженбыть реализован на основе ИИК, например кода фибоначчи, и состоятьиз полноразрядной сетки, т.е. содер жать как младшие, так и старшие разряды. При этом "разрывов" не будет,если веса разрядов изготавливатьс погрешностью не хуже 23,67.Коррекция предлагаемого аналогоцифрового преобразователя производится непосредственно после изготовления, При этом на входную шину 1 АЦПподают набор вспомогательных аналоговых сигналов А и уравновешивают 30 их при помощи блоков 2 и 5-7, Причем,блок 4 постоянной памяти на этапекоррекции отсутствует и РПП 7 управляет ЦАП 6 непосредственно. Результаты уравновешивания А компенсиру ./35 ющим сигналом ЦАП А фиксируют вБПП 4 и используют в дальнейшем преобразовании, Уровни вспомогательныханалоговых сигналов соответствуютуровням выходного сигнала двоичного 40 ЦАП при полном переборе всех входныхкодовых комбинаций.Пример выполнения коррекции аналого-цифрового преобразователя приведен в табл. 1.1231609 Продолжение табл 1 БПП 4 ЦАП 6 пп Требуемые веса Адрес Содержимое З 4 21 138 Разрядыт Разряды2 3 4 5 6 7 Реальные веса 29 24 11 /9З З 2 /1 3 24 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 01 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 4 32 1 5 40 1 6 48 1 7 56 1 0 0 0 0 1 0 0ФО 1 0 0 0 0 0 О 1 0 1 1 О 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 00 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 251такте преобразования на выходе РПП 7устанавливается кодовая комбинация100000 при этом А = 32 и А = О.9К 11Блок 2 производит сравнение Ас ЗО сигналом (А + А ). Выходной сигнал У БС 2 подчиняется выражению 0, если А (А+ А,1. )Х 1З 5 На втором такте преобразованияна выходе РПП 7 устанавливаетсякодовая комбинация 7, 10000, гдеУ, - инверсное значение выходногосигнала блока 2 на первом такте.Да лее процесс уравновешивания происходит аналогично. На последнем седьмомтакте преобразования входной сигнал А уравновешивается сигналом(А+ Ак,з ) с точностью До половит45 ны младшего разряда ЦАП 3, а на выходных шинах 8 устройства будет нахоэся код99з З 99являющийся точным цифровым эквивалентом сигнала А.5 О Пример преобразования сигнала АХ= 29 показан в табл. 2. После программирования БПП 4 второй цифроаналоговый преобразователь 6с разрядами, неточно соответствующими числам фибоначчи, фактически сталэквивалентен двоичному трехразрядному ЦАП с разрядами 8, 16, 32 точносоответствующими трем старшим разрядам шестиразрядного двоичного ЦАП.Таким образом, в блоке 4 постоянной памяти аналого-цифрового преобразователя-готового к эксплуатациихранятся точные цифровые эквивалентывходных аналоговых уровней с учетомпогрешностей ЦАП 6.Аналого-цифровой преобразователь,работает следующим образом,Аналого-цифровой преобразовательработает по принципу поразрядногокодирования. Входной аналоговый сигнал А, поступающий на входную шину 1, уравновешивается выходным сигналом аналогового сумматора 5, который суммирует выходные компенсирующие сигналы А , и А,соответственно первого и второго цифроанало-говых преобразователей. На первом 12 З8 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0,Та блица 2 Такты Выход 8 Разряды23 А,А,ц, А + А, У. к 1,29 1 0 29 0 1 0 0 0 0 32 0 32 1 0 0 0 0 16 0 16 0 1 0 0 0 24 0 24 0 1 1 0 0 24 4 28 0 1 1 1 0 24 6 30 24 .5 24 5 0 1 0 1 29 0 Формула изобретения 25 Аналого-цифровой преобразователь, содержащий блок сравнения, первый вход которого является входной шиной, выход подключен к информационному входу регистра последовательного приближения, первый управляющий вход которого является шиной "Запуск", второй управляющий вход является шиной тактовых импульсов, выходы являются выходными шинами и подключены к соответствующим входам первого циф-. роаналогового преобразователя, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с це 1Б 1 ИПИ Заказ 2660/57 Тираж 816 Подписн лигр. пр-тие, г. Ужгород, ул, Проектная,произ в 29 0 29 0 29 0 29 0 29 0 лью повышения точности, в него введены аналоговый сумматор, второй цифроаналоговый преобразователь, блок постоянной памяти, адресные входы которого подключены к соответствующимвыкодам регистра последовательногоприближения, выходы - к соответствующим входйм второго цифроаналоговогопреобразователя, выход которого подключен к первому входу аналогового.сумматора, второй вход которого подключен .к выходу первого цифроаналогового преобразователя, выход - к второму входу блока сравнения.