Последовательно-параллельный аналого-цифровой преобразователь

(56) Авторское свидетельство СССРИф 839046, кл. Н 03 М 1/36, 1980,Бородянский М,Е., Моравский Е,И,Многоканальный аналого-циФровой преобразователь в системах вектор - камак. - Приборы и техника эксперимента, 1986, М 2., с. 89. СЛЕДОВАТЕЛЬНО-ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть испо зован в информационно-измерительных системах, гибридных вычислительных комплексах, в системах автоматики, регулирования и контроля. Изобретение позволяет повысить точность. Эт достигается тем, что в последовател но-параллельный аналого-цифровой преобразователь, содержащий операци ные масштабирующие усилители 1, 2, 3, ЦАП 9, 13, переключатель 4, АЦП1547059 45 5, регистры 6, 7, 8, 11, 12, сумматор 10, распределитель 14 импульсов, введены переключатели 15, 16, токограничивающий элемент, выполненный5 на резисторе 19 аналоговое запоминающее устройство 17. Устройство раборает по принципу масштабирования разностного сигнала на каждом такте преобразования с помощью реконфигуируемой цепи обратной связи, состояей иэ цифроаналогового преоЬразова, еля и операционных масштабирующих Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано ф информационно-измерительных систе мах, гибридных вычислительных комплексах автоматики, регулирования и контроля.Цель изоЬретения - повышение точности,преоЬразователя. 25На фиг.1 изображена Функциональная схема предлагаемого преобразователя; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя.ПреоЬразователь содержит операионные масштабирующие усилители (ОИУ) 1 - 3, переключатель 4, АЦП 5,егистры 6 - 8, ЦАП 9, сумматор 10,егистры 11 и 12, ЦАП 13, распределитель 14 импульсов, переключатели 15 и 16, аналоговое запоминающее35 Устройство (АЗУ) 17, ключ 18 и токо- Ограничивающий элемент, выполненный На резисторе 19.Преобразователь работает следуюЩим образом.Входной аналоговый сигнал через операционный масштабирующий усилитель 1, который работает в режиме Повторителя напряжения, поступаетчерез переключатель 4 на вход АЦП 5. После выдержки времени для установления переходных процессов с распределителя 14 при наличии сигнала "Запуск" поступает сигнал запуска с АЦП 5. Результат кодирования заносится в регистр 6, с выхода которого он поступает на первый вход сумматора 10 и вход ЦАП 9. На этом первыйтакт работы последовательно-параллельного преобразователя завершается. Второй такт раЬоты начинается с переключения переключателя 4 насвязь входа АЦП 5 с выходом второго усилителейСхема устройства позволяет осуществлять сращивание эталонных шкал каждого такта преобразования, Повышение точности устройствадостигается путем коррекции напряжения сдвига цепи оЬратной связи последнего такта преобразования в свободныйинтервал времени для данной цепи методом периодической компенсации, Ис"пользование периодической компенсации цепи обратной связи позволяет в50 раз снизить погрешность. 2 ил,операционного масштаЬирующего усилителя 2, неинвертирующий. вход которогов это же время переключается от шинынулевого потенциала к входной шине. Врезультате на входе АЦП 5 Формируется сигнал, равный разности входногосигнала и аналогового эквивалентарезультата первого такта кодирова"ния, умноженный на масштабный коэффициент. Заземление входа операционного масштабирующего усилителя 2 напервом такте работы преобразователяисключает перегрузку и насыщениекаскадов усилителя, что ведет к сокращению времени установления сигналана его выходе. После установлениясигнала на информационном входе АЦП5 с заданной точностью с распределителя 14 вновь дается команда запуска АЦП 5. Результат кодирования заносится в регистр 7, Причем, еслимасштабный коэффициент операционного масштаЬирующего усилителя был равен К то данные регистра 7 поступают на третий вход сумматора 10 сосдвигом вправо на Р разрядов, приэтом должно выполняться условие К =2 Ро эа знак результата кодирования второготакта должен распространяться навсе старшие разряды входной шинысумматора 10,Следует отметить, что если разрешающая спосоЬность АЦП 5 выше Р,то требования к блокам 4, 2 и 9 поточности ослабевают, как это Ьылопоказано выше, и здесь могут бытьиспользованы элементы низкой точности,С момента записи результата в регистр 7 заканчивается второй такт ра547 ОЮ6низкой точности, а на третьем этапе кодирования используется быстродействующая цепь, точность которой повышается методом периодической коррек ции,51 боты последовательно-параллельного АЦП и начинается третий такт работы преоЬразователя. При этом по команде с распределителя 1 ч заносится результат двух предыдущих тактов преоЬразования с выхода сумматора1 О в регистр 1. Переключатель 16 переключает вход операционного масштабирующего усилителя 3 с шины нулевого потенциала к входной шине. Ключ 18 замыкается и подает напряжение коррекции с выхода АЗУ 17 на вычитающий вход операционного масштабирующего усилителя 3Само АЗУ 17 переводится в режим хранения. Переключатель 16 исключает насыщение каскадом . операционного масштабирующего усилителя 3 на предыдущих этапах кодирования и заземляет его вход на этовремя с целью осуществления коррекции нуля канала обратной связи и формирование разностного сигнала.Выход АЗУ 17 в режиме коррекции отключается ключом 18 от вычитающего входа операционного масштабирующего усилителя 3, что позволяет получить сигнал ошибки, усиленный в К раз, что равносильно снижению соЬственной погрешности АЗУ в К раз. Процессвыборки напряжения ошибки осуществляется в каждом цикле преобразованияво время первого и второго тактовкодирования, т.е. при положении переключателя 16 на замыкание на землю, Роль АЗУ 17 заключается в периодическом переносе сигнала ошиЬки свыхода усилителя на его вычитающийвход.Кодирование и формирование выходного сигнала на третьем такте работы преобразователя осуществляется аналогично второму такту. После завершения кодирования АЦП 5 на третьем такте результат заносится в регистр 8 складывается с результатом двух предыдущих тактов кодирования в сумматоре 10 и окончательно с выхода суммабра заносится в регистр 12.Так как к цепи обратной связи и формированию разностного сигнала на последнем такте преобразования, хак показано выше, предъявляются повы- шенные требования по точности и быстродействию, то в преобразователе предусмотрена реконфигурация этой цепи, которая заключается в использовании на первых двух этапах быстродействующей цепи обратной связи формула изобретенияПоследовательно-параллельный аналого-циФровой преоЬразователь, содержащий первый, второй и третий операционные масштабирующие усилители,первый и второй цифроаналоговые преобразователи, первый переключатель,аналого-цифровой преобразователь,первый, второй, третий, четвертый ипятый регистры, сумматор и распределитель импульсов, неинвертирующийвход первого операционного масштаби рующего усилителя является входнойшиной, выходы первого, второго итретьего операционных масштабирующихусилителей соединены соответственнос первым, вторым и третьим информа ционными входами первого переключателя, выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, выход которогосоединен с информационными выходами 3 О первого, второго и третьего регистров, выходы последнего из которыхсоединены с соответствующими входами первого цифроаналогового преоЬразователя и с первыми входами суммато" 35ра, выходы первого и второго регистров соединены соответственно с вторыми и третьими входами сумматора, выход которого соединен с информационными входами четвертого и пятого ре О гистров, выходы последнего из которыхявляются выходной шиной, выходы четвертого регистра соединены с соответствующими входами второго цифроаналогового преобразователя, выходы перво го и второго цифроаналоговых преобразователей соединены соответственнос вычитающими входами второго и третьего операционных масштабирующих усилителей, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой выходы распределителя импульсов соединенысоответственно с управляющими входамипервого переключателя, аналого-цифрового преобразователя, первого, втоРого, тРетьего, четвертого и пятогорегистров, восьмой выход распределителя импульсов является шиной "Конец,кодирования", а вход является шинойТираж 665 дписное Зака венного комитета по изоб 113035, Москва, Ж, Ра НИИПИ Госуд роизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгор Гагарина, 1 тем, что, с цельюповышения точности, в него введены ключ, второй и третий ,переключатели, аналоговое запоминаю-щее устройство и токоограничивающий элемент, выполненный на резисторе, причем первые входы второго и третьего переключателей являются шиной нуЛевого потенциала, вторые входы сбъединены и являются входной шиной,ыход третьего масштабирующего опеационного усилителя соединен с вхо-ом аналогового запоминающего уст,ройства, выход которого через посР ледовательно соединенные ключ и резистор соединен с вычитающим входомтретьего операционного масштабирующего усилителя, неинвертирующие входы второго и третьего масштабирующихоперационных усилителей соединены соответственно с выходами второго итретьего переключателей, управляющиевходы ключа, второго и третьего переключателей аналогового устройствасоединены соответственно с десятым,одиннадцатым и двенадцатым выходамираспределителя импульсов. тениям и открытиям при ГКНТ СССР ская наб., д. 1/5