Аналого-цифровой преобразователь

О П ИЗО оюз Советски Социалистических РеспубликИ) 606 208 ЕТЕ ВИДЕТЕЛЬСТ АВТОР СКО 61) Дополнительное к авт, свид-ву22) Заявлено 20,08.74 (21) 2055239/18-21с присоединением заявки(51) М. Кл, Н 03 К 13/1 сударственныи намитетавета Министрав СССРаа делам изааретенийи аткрытий) Дата опубликования опис 0. 18., Дуб ицкий на политехническии институт кий ордена аявите(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕ роиства определенизнаковыми выходамиключенные своими вьдополнения, подклюров и к блоку опредления, соединенный сдами двухвходовых эчами, цифро-аналогодиненный с регистраключи к суммирующО го усилителя 12.Недостаток таконие дополнительныхпения коэффициентаусложняет схему. о устройства - примене братных связей для изме передачи усилителя, чт бретения - упрощение устройства. енная цель достигается тем, что в ровом преобразователе, содержаель, неинвертирующий вход котояется с выходом источника преобраряжения, инвертирующий вход свядом цифро-аналогового преобразоход -- непосредственно со входами огового преобразователя и черезаналого-цифровой преобразовапервыми входами трех групп элевторые входы которых подключены Цель изо Поста вл аналого-циф щем усилит рого соедин зуемого нап зан с Выхо вателя, а вь цифро-а пал внутренний тель - с ментов И, Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для преобразования аналоговой формы сигнала в дискретную, может быть использовано в системах управления.Известны аналого-цифровые преобразователи (АЦП), охваченные отрицательной обратной связью. Наиболее совершенны из них АЦП, обратная связь которых не размыкается в процессе преобразования. Распростра иены АЦП этого типа, цепь преобразования котЬрых из аналоговой формы в дискретную реализуется по методу вычитания и умножения остатка (1.Недостаток таких устройств - большие аппаратурные затраты. Наиболее близок к предлагаемому аналого-цифровой преобразователь, содержащий буферный усилитель, усилитель,масштабирующий с дополнительными ОС и ключами, включенный последовательно с буферным усилителем, внутренний аналого-цифровой преобразователь подключенный к выходу масштабирующего усилителя, а также к блоку управления, регистры, соединенные последовательно друг с другом и подключенные через двухвходовые элементы совпадения к соответствующим разрядным входам внутреннего преобразователя, устя знака, соседних ходами ченный к еления зн регистра лементов вый прео ми и под ей точке соединенные сорегистров и подк регистрам, блок выходам регистака, блок управми, вторыми вхосовпадения, клюбразователь, соеключенный через масштабирующесоответственйо к выходам блока управления н к первым управляющим входам соответствующих регистров, выходы каждой иэ групп элементов И подключены ко входам соответствую. щих регистров, второй управляющий вход первого регистра соединен с управляющим выходом второго регистра, второй управляющий вход которого подключен к управляющему выходу третьего регистра, знаковый выход первого регистра соединен с первым входом первого блока определения знака, второй вход которого подключен к знаковому выходу второго регистра и к первому. входу второго блока определения знака, а выход - к третьим управляющим входам первого и второго регистров, знаковый выход третьего регистра соединен со вторым входом второго блока определения знака, выход которого подключен ко второму управляющему входу третьего регистра и к третьему управляющему входу второго регистра, выходы первого и второго регистров подключены к первым входам соответствующих групп двухпоэиционных ключей и ко входам блока дополнения, к другим входам которого подключены также выходы третьего регистра, управляющие входы двухпознционных ключей подключены к соответствующим выходам блока управления, а выходы ключей соединены с соответствующими входами цифро-аналогового преобразователя, выход усилителя соединен со вторыми входами ключей.Структурная электрическая схема устройства приведена на чертеже.Устройство содержит внутренний аналого- цифровой преобразователь 1, регистры 2 - 4, блок 5 управления, аналоговый преобразователь 6, усилитель 7, элементы И 8 - 10, блоки 11 12 определения знака, двухпознцнонные ключи 13, 14, блок 15 дополнения.Работает устройство следующим образом.В исходном состоянии ключи 13, 14 находятся в позиции, при которой их выходы 16, 17 подключены к соответствующим входам 18, 19, Сигналы с выхода 20 усилителя 7 поступаот при этом одновременно на все входы сетки й - 2 К преобпа 2 эователя 6, Коэффициент передачи сетки -д - , При выбранном п = 12 он2 Яравен - зх -- .- -Напряжение на выходе 20 усилителя устанавливается равным напряжению источника 21 сигналов с погрешностьюф . Выходное напряжение усилителя коднруется внутренннм преобразователем 1, Преобразователь располагает четырьмя числовыми разрядами н одним знаковым и выводит результат соответст.венно по пяти разрядным шинам, По сигналу из выходе 22 блока 5 разрешается прохождение информация через элементы И 8 на регистр 2. Числовон результат, занесенный в регистр, присутствует иа его выходах 23 и знаковом выходе 24. С выходов 23 результат поступает на входы 25 ключей 3, которые управляются импульсами с выхода 26 блока 5.Очередной импульс переключает ключи 13 в другук позицию. Результат переиоснтся на входы 16 преобразователя 6. С поступлением днскретного сигнала сетка й - 2 й находится под одновременным воздействием дискретного и аналогового снгналов. Дискретный снгнал - числовой результат преобра. зуется сеткой в аналоговую форму и прикладывается ко входу 27 усилителя 7; компенсируя напряжение источника 21 сигналов, Разница этих напряжений не превышает единицы младшего разряда преобразователя 1, Аналоговый сигнал поступае на входы 17, 16 сетки и в соответствии с новым коэффициентом передачи сетки приводится ко входу 27, уменьшая разницу между напряжением на входе 27 и напряжением нсточннка 21 сигнала до величии менее единицы младшего разряда преобразователя 6. Изменение коэффициента передачи вызвано отключением аналогового сигнала от входов 16. Новый коэффнцнент передачи составляет2 п- ., т, е. превышает прежний коэффициент Юпередачн в 2 ф раз. Так как разность напря.женнй источника 21 сигналов н аналогового эквивалента числового результата не превышает единицы младшего разряда преобразователя 1, т.е, +- всей шкалы, то усилен ная в соответствия с новым коэффициентомпередачи сетки ока не превышает динамического диапазона преобразователя 1 и может непосредственно кодироваться. Усиленная разность присутствует на выходе 20 усилителя 7 н поступает непосредственно на преобразователь 1.Результат нового преобразования прнсутству ет на выходах 28. По сигналу блока управления 5 разрешается прохождение информации через элементы И 9 на регнстр 3. Числовой результат, занесенный в регистр 3, присутствуьб ет на его выходах 29 и знаковом выходе 30.Информация о знаке поступает на блок 11 и сообщает, является ли знак положнтельным нли отрицательным, а также об его отсутствии.Отсутствие имеет место в случае, если все раэ Оряды числового результата содержат нуль.Если знаки результатов, присутствующих врегистрах 2 н 3, одинаковы, информация, по.ступающая на вход 31 регистра 3, не приводит к изменению знака числа и самого числа, присутствующего в этом регистре. Если знаки отлнчаются, информация на входе 31 меняет знак числа, а само число вычнтается из единицы младшего разряда числа, присутствующего в регистре 2, Число, присутствующее в регистре 2, уменьшается соответственно на единицу младшего разряда. Если разряды регистров 23 содержат только нуль, информация на выходах 24, 30 не. прнводит к образованию в регистрах знака+э нлив . Если в одном нз регистров присутствует значащее число, регистр, содержащий в разрядах одни нули, воспринимает знак другого регистра.По сигналу с выхода 32 блока 5 ключи 4переключаются в другую позицию. Результат переносится на входы 17 преобразователя 6.Дискретный сигнал - числовой результат преобразуется сеткой К в .2 К в аналоговый эквивалент, Полученный аналоговый снгнал компен.снрует разность напряженнй, полученную после иреды чу 1 цего преобразовання, Погрешностькомпенсации не превышает единнцц младшегоразряда преобразователя 1. Аналоговый сигналпоступает теперь только на входц 33 сеткнК - 2 К н в соответствии с новым коэффнцнентом передачи сетки приводится ко входу 27усилителя 7, уменьшая разницу между напряженнем на этом входе и напряжением источника сигналов до величин менее еднннцц младшего разряда преобразователя 6,Изменение коэффнцнента передачи вызвано отключением аналогового снгнала отвходов 7. Новыд оэффициеит передачи -а - -.превышает прежний в 2" раз. Так как погрешкость компенсации не превышает еднннцц младшего разряда преобразователя 1, т.е.всей шкалы, то, уснленная в соответствнн с новым коэффнцнентом передачн сетки, она непревышает дннамнческого диапазона преобразователя н может непосредственно кодироваться. Усиленная погрешность прнсутствует навыходе 20 усилителя 7 н поступает непосредственно на преобразователь 1, Результат нового преобразования присутствует на его вьйодах 34. По сигналу с выхода 35 блока 5 управления разоешается прохожд"нче информациичерез элементы И 10 на регистр 4. Чнсловой Брезультат, записанный в оегнстр, прнсутствуетна его выходах 36 и зчаковом выходе 37. Какн в случае регистров 2, 3, информация о знаках регистров 3, 4 поступает на блок 12 определения знака н корректирует знаки н содержанне регистров 3, 4.3 ОЧисловые результаты с выходов 2423, 29,36 регистров 2, 3, 4 поступают на входы 38блока 15, образуют на его выходах 39 числовоеслово - результат преобразовання напряжейня источника 21 сигналов в дискретную форму, В слове 12 разрядов н знаковый оазряд,погрешность преобразовання - не болеевсей шкалы.Перед очередным преобразованием регнстрц по сигналу с выходов 22, 40, 35 блока 5приводятся в исходное состояние. Разряды регнстров прн этом содержат только нуль.Формула изобретения.Аналого-цифровой преобразователь, содержащий усилитель, неннвертнрующнй вход которого соединяется с выходом источника преобразуемого напряжения, ннвертнрующнй вход - с выходом цнфро-аналогового преоб.разователя, а выход - непосредственно со входами цнфро-аналогового преобразователя н через внутренний аналого-цнфровой преобразователь - с первцмн входамн трех групп элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к выходам блока управлення н к первым управляющим входам соответствующнх регкстров, выходы каждой нз групп эле.ментов И подключены ко входам соответствующнх регнстров, второй управляющнй вход первого регнстра соединен с управляющнм выходом второго регистра, второй управляющнй вход которого подключен к управляющему выходу третьего регистра, знаковый выход первого регистра соедйнен с первым входом первого блока определения знака, второй вход которого подключен к знаковому выходу второго регнстра н к первому входу второго блока апре деления знака, а выход - к третьим управляю.щнм входам первого н второго регистров; знаковый выход третьего регистра соединен со Вторым входом второго блока определення знака, выход которого подключен ко второму управляющему входу третьего регистра н к третьему управляющему входу второго регистра, выходы первого н второго регистров подключены к первым входам соответствующих групп двухпознцнонных ключей и входам блока дополнення, к другим входам которого подключены так.же выходы третьего регистра, управЛяющие входы ключей подключечы к соответствующим выходам блока управлення, а выходы ключей соединены с соответствующнмн входами цнфро-аналогового преобразователя, огличаеи 1 ийся тем, что, сцелью упрощення схемы, выход усилнтеля соедннен со вторымн входами клю.чей. Источники информации, принятые во вннманне прн экспертнзе: 1. Патент США3501625, кл. 340 в 3,17,03.70. 2. Патент СНА3483550, кл. 340 - 347,19.12.69.