Аналого-цифровой преобразователь

(57) Из етение тносится к вычислизмерительной техниния - повышение точПоставленная цельо в аналого-цифротельнойке, Цельности и и электро изобрете надежностт тигается тем,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельстУ 705670, кл, Н 03 М 1/10,Авторское свидетельствоВ 762166, кл. Н 03 М 1/10,вой преобразователь, содержащий тактовый генератор 8, первый, второй итретий блоки 4, 5, 6 сравнения, первый и второй аналоговые сумматоры 1,2, первый цифроаналоговый преобразователь 16, регистр 15, распределитель13 тактовых импульсов, дешифратор 7,введены второй цифроаналоговый преобразователь 17 и третий аналоговыйсумматор 6, первый и второй элементы ИЛИ 9 и 10, элемент ИЛИ-НЕ 11,элемент И 12 и счетчик 14 импульсов,благодаря которым контролируется работоспособность основных узлов устройства, а также уменьшается погрешность, обусловленная переходнымипроцессами в разрядных ключах цифроаналогового преобразователя. 1 ил.,1 табл.Изобретение относится к вычислительной и электроизмерительной технике и может быть использовано в качестве самостоятельного модуля или сос 5тавной части различных устройств, вкоторых осуществляется преобразование аналоговых сигналов в цифровыекоды,Целью изобретения является повьше" 10ние точности и надежности,На чертеже изображена структурнаясхема аналого-цифрового преобразовагеля.Структурная схема содержит аналоговые сумматоры.1, 2,и 3, блоки 4, 5 и б,сравнения, дешифратор 7, такто-. вый генератор 8, элементы ИЛИ 9,и 10, элемент ИЛИ-НЕ 11, элемент И 12, распределитель 13 такговых импульсов, 20 счетчик 14 импульсов, регистр 15 первый и второй цифроаналоговые преобра" зователи 16 и 17Аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом. 25В исходном состоянии выходы регистра 15 и распределителя 13 тактовых импульсов находятся в нулевом состоянии, а выход элемента ИЛИ-НЕ 11 - в единичном. С приходом импульса запус ка на вход тактового генератора 8 ге" нератор начинает вырабатывать такто" вые импульсы, которые беспрепятственно поступают на вход распределителя 13 тактовых импульсов, так как элемент И 12 открыт. При этом по переднему фронту первого импульса в распределителе тактовых импульсов вы" рабатывается сигнал, включающий пер" вый (старший) разряд второго цифро-: 40 аналогового преобразователя 17, вес которого равен весу первого (старшего) разряда первого цифроаналогового преобразователя 16 Напряжение, со ответствующее первому разряду, с выхода второго цифроаналогового преобразователя 17 поступает на вторые входы аналоговых сумматоров 1, 2 и ), на первые входы которых подается на пряжение с выхода первого цифроаналогового преобразо:вателя 16, в первом такте равное нужо. Аналоговый сумматор 1 работает таким образом, что на его выходе образуется напряжение У, = У,; + 0,50;,где Б,; - напряже" ние на выходе первого цифроаналогово" 55 го преобразователя 16 в -м такте преобразования, П, - напряжение на выходе второго цифроаналогового преобразователя 1( в 1.-м такте, На выходе аналогового сумматора 2 образуется напряжение Б = У, + Ц;, а на выходе аналогового сумматора 3напряжение 0 ; = Б ., + 1,5 Б;. Эти напряжения подаются на соответствующие входы блоков 4, 5, 6 сравнения, на первые входы которых поступает входное напряжение Б. По спаду первого тактового импульса блоки 4, 5, 6 сравнения производят сравнение, в результате чего на их выходах образуются цифровые сигналы Х 1, Х 2, ХЗ соответственно. Состояние этих сигналов дешифрируется дешифратором 7 в соответствии с таблицей. Если комбинация сигналов Х 1, Х 2, ХЗ соответствует цифрам О, 1, 3 или 7, процесс преобразования продолжаетсяПри этом дешифрирование цифры 0 свидетельствует о необходимости включения первого (в дальнейшем нечетного) и второго (в дальнейшем четного) разрядов первого цифроаналогового преобразователя 16, дешифрирование цифры 1 соот ветствует включению первого (нечетко го) разряда, цифры 3 - включению второго (четного) разряда, цифры 7 не включению первого (нечетного) и второго (четного) разрядов первого циф роаналогового преобразователя 16.С приходом на вход распределителя 13 тактовых импульсов переднего фронта второго тактового импульса вырабатывается сигнал, который поступает на стробирующий вход первых двух разрядов регистра 15.При этом в первый и второй разря" ды регистра заносится состояние вы ходов элементов ИЛИ 9 и 10, определяемое результатами дешифрирования. Одновременно выключаетсяпервый разряд второго цифроаналогового преобразователя 17 и включается следующий разряд, соответствующий разряду первого цифроаналогового преобразователя 16, Таким же образом производится определение остальных разрядов цифро вого кода результата преобразования, при этом преобразование выполняется за и/2 такта где и " разрядность аналого".цифрового преобразователя.Если же комбинация сигналов Х 1, Х 2, ХЗ соответствует цифрам 2, 4, 5, 6, что свидетельствует о сбое в рабо-. те аналого-цифрового преобразователя, то на выходе элемента ИЛИ-НЕ 11 появляется сигнал 0", который поступает на вход элемента И 12, блокируятем самым прохождение тактовых импульсов на вход распределителя 13тактовых импульсов и установочныйвход счетчика 14 импульсов. При этомсчетчик 14 импульсов уже не сбрасывается с приходом каждого следующеготактового импульса, а начинает накапливать число тактовых импульсов, по Оступающих в сбойной ситуации на стробирующие входы блоков 4, 5 и 6 сравнения, Если сбой устранился на выходе блоков 4, 5 и 6 сравнения, запрещенных состояний не образуется, на 15выходе элемента ИЛИ-НЕ 11 вырабатывается уровень "1", деблокирующий прохождение тактовых импульсов на входраспределителя 13 тактовых импульсови на установочный вход счетчика 14 20импульсов, тем самым обнуляя его, Бпротивном случае, при превышении числа тактовых импульсов, подсчитанныхсчетчиком 14 импульсов, заданногочисла на выходе счетчика вырабатывается сигнал "Авария" и преобразование прекращается.Предлагаемый аналого-цифровой преобразователь позволяет повысить точность преобразования за счет того,что поразрядное кодирование как так"товое осуществляется вторым цифроаналоговым преобразователем посредствомвключения и выключения за один тактсоответствующих разрядов, пРичем .включение и выключение разрядов зависит от результатов сравнения преобразуемого напряжения с напряжением цифроаналогового преобразователя. Первыйже цифроаналоговый преобразователь 40используется для преобразования текущего цифрового кода в аналоговую форму, причем его разряды не переключаются, а либо включаются либо не включаются, что определяется результатом 45сравнения преобразуемого напряженияс напряжением цифроаналогового преобразователя. Тем самым устраняютсяпогрешности, обусловленные переходными процессами при переключении разря- Одов цифроаналогового преобразователя,особенно в критических точках диапазона преобразования,Надежность функционирования предлагаемого преобразователя повышаетсяэа счет распознавания дешифратором55запрещенных состояний на выходах блоков сравнения и блокировки процессапреобразования до устранения сбойнойситуации, Известно, что при подачена вторые входы блоков сравнения напряжений, равных+ 0 5 КЮ;ф где Ц - напряжение, подаваемое наквход К-го блока сравненияво время 1-й иттерации;Б - суммарное выходное напряжение первого цифроаналогового преобразователя во время1-й иттерации;Б; - выходное напряжение второго цифроаналогового преобразователя во время -й иттерации;К - номер блока срагнения, К =1, 2, 3;- номер иттерации, 1. = 1, 2,и/2 (и - число разрядованалого-цифрового преобразователя),и при условии, что сигнал на выходеблока сравнения формируется в соответствии с выражением 1, если БкБ; Хк(2) О, если ББ;,а суммарное выходное напряжение первого цифроаналогового преобразователя определяется, как13 с = ) аИ + , а Б (3)рф: где а,а - коэффициенты, характеризующие включение соответственно нечетных и четныхразрядов цифроаналоговогопреобразователя, 1 = 1,0,ш = 1,0;Ц,Б - напряжение соответственно нечетных и четных разрядов первого цифроаналогового преобразователя;1 - номер нечетного разряда,1 = 21 - 1;ш - номер четного разряда,ш= 23.,комбинации состояний выходов блоковсравнения взаимно связаны со значениями преобразуемой величины, чтоклассифицируется таблицей.Таким образом, комбинации состояний выходов блоков сравнения, соответствующие десятичным цифрам 2, 4,5, 6, свидетельствуют о сбое в работе цифроаналоговых преобразователей,аналоговых сумматоров или блоков1388984 11,(11,Ц2 Взаимосвязь состояний блоков сравнения и значенийвходного напряжения Характеристика входногонапряжения Деся- тичный Состояние выходов блоков сравнения Х 2 Бс Б 2, с 13,( О с Б О 2 3 Цх -4.5 сравнения, так как не выполняется неравенство Формула изобретения Аналого-цифровой преобразователь содержащий тактовый генератор, управ О дяющий вход которого является шиной "Пуск", первый, второй и третий бло". ки сравнения, первые входы которых объединены и являются входной шиной вторые входы первого и второго блоков сравнения соединены с выходами гервого и второго аналоговых суммато"- ров соответственно, первые входы которых объединены и подключены к вы оду первого цифроаналогового преоб О разователя, входы которого подключе ы к соответствующим выходам регист". ра и являются соответствующими выходыми шинами, стробирующие входы 1-го разряда, где 1 = 1,3п и 25 1+1)-го разряда регистра объединенысоединены с соответствующими выхода" Ми распределителя тактовых импульсов, выходы блоков сравнения подключены к соответствующим входам дешифратора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с Целью повышения точности и надежности, в него введены второй цифроанаг 1 оговый преобразователь, третий ана". логовый сумматор, первый и второй35 элементы ИЛИ, элемент ИЛИ-НЕ, элеМент И и счетчик импульсов, выход которого является шиной неисправности счетный вход обьединен с третьимивходами блоков сравнения, с первымвходом элемента И и соединен с выходом тактового генератора, а установочный вход счетчика импульсов объединен с входом распределителя тактовых импульсов и подключен к выходуэлемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ, первый вход третьего аналогового сумматора объединен с первым входом второго аналогового сумматора, а вторыевходы аналоговых сумматоров объединены и подключены к выходу второгоцифроаналогового преобразователя,входы которого подключены к соответствующим выходам распределителя тактовых импульсов, выход третьего аналогового сумматора соединен с вторымвходом третьего блока сравнения, первые входы элементов ИЛИ объединеныи подключены к первому входу дешифратора, второй выход которого соединенс вторым входом первого элемента ИЛИ,третий выход подключен к первомувходу элемента ИЛИ-НЕ, четвертый входсоединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, а пятый, шестой и седьмойвьгходы соединены соответственно свторым, третьим и четвертым входамиэлемента ИЛ 1-НЕ, информационные входы нечетных разрядов регистра объединены и подключены к выходу первогоэлемента ИЛИ, а информационные входычетных разрядов регистра объединеныи подключены к выходу второго элемента ИЛИ.