Аналого-цифровой преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 78666 5 Н 03 М 1/38 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКО СВИДЕТЕЛЬСТВУ, Краковски М 3936820, кл. 340 гральные схемы аналоговых преия, 1978, с. 52 - Й ПРЕОБРАЗОдр. Инте и цифро М.: Энер В ервым вхоования почем блок держит два первым в дом блокследующ взвешенн усилителя жения. одом компаратора и взвешенного сумми его каскада, пр ого суммирования с и два источника опо ного на ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР.М 1ернетики им. В,М. ГлушкоИзобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах.Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий аналоговое запоминающее устройство, источник опорного напряжения и ряд последовательно включенных кодирующих каскадов, каждый из которых состоит из компаратора и блока взвешенного суммирования, последний каскад состоит только из компаратора, причем вход измеряемой величины преобразователя соединен со входом аналогового запоминающего устройства, управляющий вход которого соединен со стробирующим входом преобразователя, выход аналогового запоминающего устройства соединен с первым входом компаратора и первым входом блока взвешенного суммирования первого кодирующего каскада, выход каждого блока взвешейного суммирования соединен с(57) Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах. Цель изобретения - расширение диапазона преобразуемых сигналов и обеспечение возможности измерения разности аналоговых сигналов. Аналого-цифровой преобразователь содержит и кодирующих каскадов, каждый из которых состоит из компаратора, сдвоенного двух- позиционного переключателя, блока взвешенного суммирования, а также две входные шины, источник опорного напряжения и шину нулевого потенциала, 1 з,п, ф-лы, 2 ил, евеайНедостатком известного устройства являетсяего сложность,0 фНаиболее близким к изобретению явля- (р ется аналого-цифровой преобразователь, содержащий источник опорного напряжения и ряд последовательно включенных кодирующих каскадов, каждый из которых состоит из компаратора, первый вход которого соединен с выходом предыдущего каскада, причем первый. вход компаратора первого каскада соединен с шиной преобразуемого сигнала, э прямой выход - с управляющим входом первого переключателя, первый вход которого соединен с шиной нулевогО потенциала, а выход - с первым входом блока взвешенного суммирования, 178 ббб 1второй вход которого соединен с выходом предыдущего каскада, последний каскад состоит только иэ компаратора, вторые входы первых переключателей всех каскадов объединены,Недостатком известного устройства является невозможность преобразования биполярных сигналов.Цель изобретения - расширение диапазона преобразуемых сигналов, а также обеспечение дополнительной возможности измерения разности аналоговых сигналов.Указанная цель достигается тем, что аналого-цифровой преобразователь содержит источник опорного напряжения и последовательно соединенные и кодирующих каскадов,( и) из которых содержат компаратор, переключатель и блок взвешенного суммирования, а и-й кодирующий каскадсодержит и-й компаратор, первый вход каждого -го компаратора, кроме первого, соединен с выходом (-1)-го блока взвешенного суммирования, первый вход первого компаратора соединен с входной шиной преобразователя, вторые входы всех компараторов объединены, а выход каждого 1-го компаратора подключен к управляющему входу -го переключателя, первый вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, а выход - с первым входом -го блока взвешенного суммирования, второй вход которого соединен с первым входом 1-го компаратора, вторые входы переключателей всех кодирующих каскадов объединены и подключены к выходу источника опорного напряжения, а также вторую входную шину преобразователя, которая соединена с объединенными вторыми входами всех компараторов, а каждый из переключателей выполнен сдвоенным и содержит дополнительно второй переключатель, первый и второй входы которого соединены соответственно со вторым и первым входами первого переключателя, а выход второго переключателя соединен с третьим входом соответствующего блока взвешенного суммирования,На фиг, 1 представлена функциональная схема аналого-цифрового преобразователя; на фиг. 2 - пример выполнения блока взвешен ного суммирования.Преобразователь содержит и кодирующих каскадов, каждый из которых состоит из компаратора 11 - 1 п, сдвоенного двухпозиционного переключателя 21-2 П, блока 31 - Зпвзвешенного суммирования и выходов 41-4 компараторов 11-1 п, а также в преобразователь входят две входные шины 5 и б, источник 7 опорного напряжения и шина 8 нулевого потенциала. Блок 3 взвешенного суммирования состоит из операционного усилителя 9 с резистором 10 обратной связи и входнымирезисторами 11 ь 121 и 13,5 Преобразователь работает следующимобразом,На входные шины 5 и б преобразователя с помощью внешних устройств (например, аналоговых запоминающих устройств)10 или непосредственно подаются потенциалыХ и У аналоговых сигналов. Через некоторое небольшое время (время преобразования) на выходах 41-4 П должен появитьсяцифровой код разности потенциалов Х - У.15 Значение Е потенциала источника 7опорного напряжения, равное половине диапазона измерения этой разности, подаетсяна средние неподвижные контакты всехсдвоенных двухпозиционных переключате 20 лей 2 ( е 1, п). Компаратор 11 первогокодирующего каскада определяет знак (Х-У),выдает его на выход 41 и в зависимости отэтого знака так управляет сдвоенным двухпозиционным переключателем 21, чтобы на25 выходе блока 31 взвешенного суммирования было получено значение Х 1, удовлетворяющее условиямздп (Х-У)0 Ф Х 1=Х - Е/2;здп (Х-У) 0 Ф Х 1=Х+ Е/2, (1)30 На выходе каждого следующего -го каскада ( е 2, и) аналогично получаются значения;здп (Хь 1-У) 0 =Ф Х= Хь 1 - Е/2;з 1 дп (Хь 1-У) 0 = Х= Хь 1+ Е/21 (2)35 В последнем кодирующем каскаде компаратор 1 п определяет знак величины (Х--У) и подает его значение на выход 4 п.Для выполнения вычислений по формулам (1) и (2) служат блоки 31 - Зпвзвешен 40 ного суммирования, в которых значениясопротивлений резисторов 11 и 12 удовлетворяют условиям:В 1 о= Вэ= В,811= В 12=2 В,е 1, п, (3)145 где Я -величина резистора обратной связи,Выходной код преобразователя представляет собой знакоразрядный код разности (Х - У) на выходах компараторов 11 - 1 П,т,е. (здп (Х-У), здп (Х 1 - У), здп (Х,.1-У.50Для перехода от этого знакоразрядного кода к обычному двоичному коду достаточно приписать числу знак старшего разряда, остальные разряды проинвертиро вать и сдвинуть их на один разряд влево, восвободившийся младший разряд записать единицу, в результате получается сразу дополнительный код, причем дополнительных аппаратурных затрат для такого преобразования не требуется..7 Наличие двух входных шин преобразователя вместо одной в известном устройстве позволяет расширить область применения его за счет расширения диапазона преобразуемых сигналов, так как на вторую входную шину преобразователя может быть подан любой заранее известный потенциал, равный, например, ожидаемому среднему значению измеряемого сигнала, которое может быть и не равно нулю. Кроме того, это также обеспечивает возможность измерения разности аналоговых сигналов,Формула изобретения 1, Аналого-цифровой преобразователь, содержащий источник опорного напряжения и последовательно соединенные и кодирующих каскадов, (и - 1) из которых содержат компаратор, переключатель и блок взвешенного суммирования, а и-й кодирующий каскад содержит и-й компаратор, первый вход каждого 1-го компаратора, кроме первого, соединен с выходом (-1)-го блока взвешенного суммирования, первый вход первого компараторэ соединен с входной шиной преобразователя, вторые входы всех компараторов объединены, а выход каждого 1-го компаратора подключен к управляющему входу -го переключателя, первый вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, а выход - с первым входом 1-го блока взвешенного суммирования, второй вход которого соединен с первым входом 1-го компаратора, вторые входы переключателей всех кодирующих каскадов объединены и подключены к выходу источника опорного напряжения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширениядиапазона преобразуемых сигналов, а также обеспечения возможности измерения разности аналоговых сигналов, в него введена вторая входная шина, которая соеди нена с объединенными вторыми входамивсех компараторов, а каждый из переключателей выполнен сдвоенным и содержит дополнительно второй переключатель, первый и второй входы которого соединены 15 соответственно с вторым и первым входамипервого переключателя, а выход второго переключателя соединен с третьим входом соответствующего блока взвешенного суммирования,20 2, Преобразователь по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что блок взвешенного суммирования содержит операционный усилитель,выход которого является выходом блока и25 соединен через резистор обратной связи сосвоим инвертирующим входом, первый ивторой входы блока взвешенного суммирования объединены соответственно черезпервый и второй резисторы с неинвертиру 30 ющим входом усилителя, третий вход блокавзвешенного суммирования соединен черезтретий резистор с инвертирующим входомусилителя,1786661 Составитель И,СеминТехред М,Моргентал рректор Л,филь Редакт Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 каз 257 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5