Последовательно-параллельный аналого-цифровой преобразователь с коррекцией погрешности

ОИЕ Союз Советских Социалистических(51)М. Кл.2 с присоединением заявки Нов Н 03 К 13/175 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийДата опубликования описания 15,1279.юИзобретение относится к области приборостроения и предназначено для использования в качестве быстродействующего аналого-цифрового преобразователя в приборах и системах для измерения различных быстропротекающих процессов, а также в системах автоматического управления и контроля.Известны аналого-цифровые преобраО зов атели последов атель но-параллель ного действия, содержащие группу пороговых блоков, цифро-аналоговые преобразователи, отсчетное устройство, в . которых осуществляется последовательное сравнение разности измеряемого и компенсирующего напряжений выходных величин, убывающих по определенному заКону с каждым тактом сравнения, причем оценка разности в каждом такте происходит параллельно во времени 11 РОднако такие преобразователи не обладают достаточно высокой точностью.Известен также аналого-цифровой преобразователь последовательно-парал 25 лельного действия с системой коррекции погрешности, состоящий иэ п декадных преобразователей параллельного действия, включенных между собой по.следовательно, причем вход устройства подключен к входу декадного аналого-цифрового преобразователя, а в(и) старших декадах кодовые выходыдекадных аналого-цифрового преобразователей подключены к входу декадныхцифро-аналоговых преобразователей ик входам цифровых блоков коррекции,суммирующий вход масштабного усилителя подключен к входу декады и к выходу декадного цифро-аналогового преобразователя, а выход масштабного усилителя подключен через коммутаторк управляющему входу цифрового блокакоррекции, выход которого подключенк выходным шинам устройства, а в младшую и-ю декаду включен декадный аналого-цифровой преобразователь, кодовые выходы которого подключены к выходным шинам устройства 2.Недостатком описанного аналогоцифрового преобразователя являетсявозможность возникновения больших погрешностей, что ведет к снижениюточности,Целью изобретения является повышение точности,Для этого в последовательно-параллельный аналого-цифровой преобразователь с коррекцией погрешнбсти, содержащий и последовательно соединенныхдекад преобразования, каждая ииз702513 которых состоит из последовательно соединенных аналого-цифровогоцифро-аналогового преобразователей,масштабного усилителя и компаратора, выход которого соединен суправляющим входом блока цифровойкоррекции, выход которого соединен с шиной выходного кода, а сигнальный вход соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, входкоторого соединен также с входоммасштабного усилителя, вход аналогоциФрового преобразователя старшей декады"соединен с шиной входного сигнала, а младшая декада содержит аналого-цифровой преобразователь, выходкоторого соединен с шиной выходногокода, в идекаду дополнительно введен управляемый блок сдвига, сигнальный вход каждого из которых подключенк выходу масштабного усилителя, управляющий вход соединен с выходом ком.20паратора, а выход подключен к входуаналого-циФрового преобразователя следующей декады,Структурная электрическая схемапредложенного преобразователяизображена на фиг. 1; на Фиг. 2 ввременнаядиаграмма, поясняющая его работу.устройство содержит и последовательно соединенных декад преобразования, каждая ииз которых, кроме 30младшей, содержит последовательно соединенные аналого-цифровойпреобразователь 1-11-пцифро-аналоговыйпреобразователь 2-1 2-п, масштабный усилитель 3-1 З-п,выход которого соединен с входами компаратора4-1 4-ии управляемого блока5-15-псдвига, выход которогосоединен с входом аналого-циФровогопреобразователя следующей декады, выход компаратора 4-1 4-исоединен,с управляющими входамй управляемогоблока 5-1 5-исдвига и блока6-1 6-ицифровой коррекции, вйход которого соединен с шинойвыходного кода;45Как видно из диаграьвы (фиг, 2)выходное напряжение управляемого блока 5-1 5-исдвига каждой декадыдо величины полной шкалы декадногопреобразователя (до величины 10 В)повторяет входное напряжение, с величины 10 В " по сигналу компаратора 4-14-иблок 5-1 5-исдвига создает сдвиг выходного напряжения по отношению к входному напряжению на 1 ОВ, 55что аналитически выражается следующимсоотношением го-цифровой преобразователь 1-1 первой декады и на суммирующий вход масштабного усилителя 3-1. В зависимостиот величины Б преобразователь 1-1имеет одно из десяти возможных поло 5 .жений, от положения 0 до положения 9.Код положения преобразователя 1-1подается на управляющий вход цифроаналогового преобразователя 2-1 ивход блока 6-1 цифровой коррекции.В соответствии с кодом положения преобразователей 1-2 и 2-1 вырабатывается компенсационное напряжениякоторое также подается на суммируюк,щий вход масштабного усилителя 3-1,Выходное напряжение масштабного усилителя 3-1 соответствует формулеи = 10(Ус - Бк)Предположим, что неточность уровней срабатывания истарших декадных преобразователей 1-11-пвозможна только в сторону более большихвеличин входного напряжения, то естькомпараторы, входящие в идекадныепреобразователи 1-1,п, смогут срабатывать либо при правильной величи"не входного напряжения, либо при величине, большей правильной (такоеусловие не уменьшает диапазонов максимально допустимых отклонений уровней. срабатывания входящих в декадныепреобразователи компараторов),Проиллюстрируем работу аналогоцифрового преобразователя с системойкоррекции погрешности на численномпримере. Пусть на входную шину преобразователя подается преобразуемоенапряжение Ух, равное 1,921 В и пустькомпаратор в декадном аналого-цифровом преобразователе 1-1 срабатываеттолько при 1,95 В. В таком случае навыходе преобразователя 1-1 имеетсяпоказание О, тогда Б 1 = 10(1,921-0) ==19,21 В, Так. как 19,21 В10 В, при помощи компаратора 4-1 и цифровогоблока 6-1 коррекции в показание первой декады вводится коррекция 0 + 1=1. На входную клемму блока 5-1 сдвига подается напряжение 19,21 В, но так,как 19,21 В 10 В, то выходное напряжение блока 5-1 сдвига У, = 19,21-10 = 9,21 В (по формуле 1). Таким образом, на вход декадного преобразователя 1-2 второй декады подается напряжение, величина которого 9,21 В.Пусть компаратор уровня 9 в преобразователе 1-2 срабатывает при входном напряжении 9,4 В. В таком случаепреобразователь 1-2 при входном на 60 ЦВРи ЦХОВ ВЫХ О -10 В ъри, 2 ОЗЪЦ4 ОВ.Предложенный преобразователь работает следующим ббраэом.Входное преобразуемое напряжениес входной шины подается на анало- и которая в общем случае для выходныхнапряжений масштабных усилителей мно-годекадного последовательно параллельного аналого-циФрового преобразователя имеет видпряжении 9,21 В имеет показание 8 и Б = 10 (9,21-8) - 12,1 В, а так как 12,1 В ) 10 В, то при помощи компаратора 4-2 и цифрового блока 6-2 коррекции в показание преобразователя 1-2 вводится коррекция 8 + 1 = 9, При помощи блока 5-2 сдвига на вход преобразователя 1-3 третьей декады поступает напряжение ц = 12,1-10/- 2,1 В, В зависимости от уровней срабатывания компараторов в преобразователе 1-3 имеется показание 2 или 1, а показание аналого-цифрового преобразователя составляет в целом либо 192, либо 191, что является правильным показанием для У -- 1,921 В (11 квант погрешности преобразования допускается для всех типов аналого-цифровых преобразователей).Как видно иэ приведенного описания, в предложенном аналого-цифровом преобразователе с системой коррекции погрешности исключается возможность возникновения ложнык показаний, что приводит к повышению точности преобразования, это достигается включением в схему аналого-циФрового преобразователя управляемых блоков сдвига. Формула изобретенияЗоПоследовательно-параллельный аналого-цифровой преобразователь с коррекцией погрешности, содержащий и последовательно соединенных декад преобразования, каждая пиз кото рых состоит иэ последовательно соединенных аналого-цифрового, цифроаналогового преобразователей, масштабного усилителя и компаратора, выход которого соединен с управляющим входом блока цифровой коррекции, выход которого соединен с шиной выходного кода, а сигнальный вход соединен с выходом аналого-цифрового преоб" разователя, вход которого соединен также с входом масштабного усилителя, вход аналого-циФрового преобразователя старшей декады соединен с шиной входного сигнала, а младшая декада содержит аналого-цифровой преобразователь вход которого соединен с выходом масштабного усилителя предыдущей декады, а выход соединен с шиной выходного кода, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности в пдекаду дополнительно введен управляемый, блок сдвига, сигнальный вход каждого иэ кото" рых подключен к выходу масштабного усилителя, управляющий вход соединен с выходом компаратора, а выход подключен к входу аналого-цифрового преобразователя следующей декады,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Иляндин В. М, Цифровые электроизмерительные "приборы. М., 1972,с. 291-293, рис. 8-2.2, Неттпап бсйип 1 Й. Е 1 есйгоп 1 сАпа 1 од-йо-Р 1 дЫа 1 Сопчегэ 1 опэ. Чаппоэ 1 гапй Ее 1 ппо 1 Й Союрапу, Иеы-уог 1,1971, р. 319-325.702513 Выл. л од Вых лоР Составитель И. Стомедактор Л, Гельфман Техред О Лндрейко Корректор ЕЛукач Заказ 7608/5 лиал ПП ыксвуи тираж 1060 ЦНИИПИ Государстве по делам изобре 035, Москва, Ж, Подписноеого комитета СССРний и открытийушская наб., д, 4/5 Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4