Аналого-цифровой преобразователь считывания

ВСЕСО),;1ЙЮЕН.;,и ещ О Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 1 б 0 977 (21) 2524454/18-21с присоединением заявки Йо(51)М. Кл.2 Н 03 К 13/18 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийИзобретение относится к цифровойизмерительной технике и может бытьиспользовано в цифровых измерительных системах для преобразования сигналов в код в широком диапазоне уровня и спектра этих сигналов.Известен аналого-цифровой преобразователь считыванйя параллельнопоследовательного действия, содержащий несколько групп компараторов,каждый из которых подсоединенк от- .дельному преобразователю кода в напряжение, преобразуемая величина подается бдновременно на все компараторы и сравнивается с уровнями образцового напряжения последовательно вкаждой группе компараторов 113,Недостатками устройства являютсяснижение быстродействия и увеличениеобъема аппаратуры с увеличением числа уровней квантбвания,Известен аналого-цифровой преобразователь считывания содержащий рядкомпараторов, на входе каждого из которых включена двоично- суммирующая25резисторная матрица соответствующейразрядности, каждая матрица через аналоговый ключ, управляемый компарато. ром данного разряда подсоединяетсяк общему образцовому источнику опор- ЗО ного напряжения, преобразуемая величина подается параллельно на измерительные входй всех компараторов ипоследовательно, разряд за разрядом,сравнивается с опорными уровнями (21.Недостатками устройства являютсяснижение быстродействия с повышениемточности и расширением диапазона преобразования и необходимость увеличения при этом объема аппаратуры.целью изобретения является повышение скорости аналого-цифрового преобразователя сигналов в широком диапазоне изменения их уровня,для этого в аналого-цифровой преобразователь считывания, содержащийинформационный кодовый регистр, измерительные компараторы, блок преобразования и отображения кодов, аналоговые ключи и образцовый источникопорного сигнала, введены масштабныекомпараторы, регистр кода масштаба,последовательный равноступенчатый делитель, входной делитель, элементыНЕ и элементы И, причем входы входного делителя соединены с измерительнойвходной шиной и общей шиной устройства, входы последовательного равноступенчатого делителя соединены с выходом образцового источника опорногосигнала и с общей шиной устройства,масштабные компараторы, кроме первого, подсоединены первыми входами ксоответствующим выходам входного де-.лителя, а первый вход первого масштабного компаратора подсоединен к изме 5рительной входной шине, вторые вхо-,ды всех масштабных компараторов подсоединены к выходу образцового источника опорного сигнала, выходы масштаб- ных компараторов, кроме первого масштабного компаратора, подсоединены ксоответствующим входам. регистра кодамасштаба и через, последовательно соединенные элементы НЕ и элементы И к :первым входам аналоговых ключей, вторые входы которйх соединены с соответ-, 5ствующими выходами входного делителя,кроме первого аналогового ключа, выход первого масштабного компараторачерез элемент НЕ соединен с первымвходом первого аналогового ключа, вто-"7 йрой вход которого соединен с измерительной входной шиной сравнивающйевходы каждого последующего элементаИ соединены с выходами каждого предыдущего масштабного компаратора, выходы всех аналоговых ключей объединены и соединеныс первыми входами измерительных компараторов, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами последовательного равноступенчатого делителя, выход регистра кода масштаба соединен с вторымвходом блока преобразования и отображения кодов, выход которого соединенсо стробирующими входами информацион ного кодового регистра и регистра кода масштаба.Структурная электрическая схемаустройства приведена на чертеже .Устройство содержит измерительнуювходную шину 1, входной делитель 2,образцовый источник 3 опорного сигнала; масштабные компараторы 4, элементы ЙЕ 5, элементы И 6, аналоговыеключи 7, измерительные компараторы8, последовательный равноступенчатый 45делитель 9, регистр 10 кода масштаба;информационный кодовый регистр 11,блок 12 преобразования и отображениякодов.Устройство работает следующим образом. Преобразуемая величина, поступающая на измерительную входную шину1 через ступени входного делителя 2передается на все масштабные компараторы 4, в которых сравнивается с опор ным сигналом образцового источника 3.Число декадных ступеней входного делителя 2 выбирают, исходя иэ требуемого количества условных пределов илидиапазона преобразования, а величину, 6 рступеней - в соответствий с уровнемопорного сигнала образцового источни,ка 3, равного величине условного младшего предела; До поступления преобразуемогосигйала всеаналоговйе ключи. 7, за исключением аналогового ключа, подсоединенного непосредственно к измерительной входной шине 1, разомкнуты в соответствии снулевымисигналами на выходе масштабных компараторов 4 и используемой логикой на входе аналоговых ключей 7. При этом аналоговый ключ 7 на входе 1 замкнут еди. ничным инвертированным сигналом масштабного компаратора 4 данной цепи, а на аналоговые ключи 7 в цепях остальных масштабных комчараторов 4 поступают нулевые сигналы. Указанное состояние аналоговых ключей 7 не изменяется, если преобразуеМая величина не превышает значения условного младшего предела, то есть уровня образцового источника 3, При этом ни один из масштабных компараторов 4 не срабатывает, и все измерительные компараторы 8 оказываются подключенными через соответствующий замкнутый аналоговый ключ 7 к входу.Сигнал образцового источника 3 равномерно, с единичным приращением, распределяется по ступеням последовательного равноступенчатого делителя 9, чем обеспечивается формирование постоянной равномерной, шкалы уровней квантования, Уровни соседних измерительныхкомпараторов 8 отличаются между собой при этомна величину кванта. Величина кванта выбирается, исходя из допустимой погрешности преобразования, а задается включением соответствующего числа ступеней в последовательном равноступенчатом делителе 9,Входная преобразуемая величина сравнивается в измерительных компараторах 8 с.набором единичных уровней квантования, при этом часть измерительных компараторов 8 срабатывает, и их сигналы записываются в информационный регистр 11 в виде позиционного единичного кода. Число сработавших компараторов 8 равно с точностью + 1 квант значению входной преобразуемой величины. В регистре 10 при этом содержимое будет .равно нулю, что указывает на то, что входная величина находится в границах младшего условного предела.Если преобразуемая величина превысит значение младшего условного предела, то часть масштабных компараторов 4 начиная с первого, срабатывает. Если срабатывает Р компараторов, то единичным инвертированным сигналом (Р+1)-го компаратора и единичным сигналом Р-го компаратора, переданными через соответствующий элемент И, замкнется аналоговый ключ 7 в цепи (Р+1)-го масштабного компаратора 4, и измерительные компараторы 8 ока. жутся подключенными к Р-й ступени входного делителя 2 При этом сигналы сработавших масштабных компараторов 4 в виде единичного кода будутзаписаны в регистр 10, а на измерительные компараторы 8 через Р-ю ступень входного делителя 2 будет подана часть преобразуемой величины науровне младшего условного предела,Число сработавших измерительных компараторов 8, сигналы которых в видеединичного кода передаются в информационный регистр 11, и единичный кодмасштаба, записанный в регистре 10,соответствуют текущему значению преобразуемой величины. Так как полученные коды масштаба и информационный являются единичными, эти кодыпреобразуются блоком 12, например,в двоичный и передаются для отображения или машинной обработки.устройство непрерывно следитза изменением входной величины, поэтому на время считывания кода из регистра 10 .и информационного регистра11 входы указанных регистров блокируются сигналом стробирования блока12 во избежание неоДнозначности считывания и ошибок декодирования,Так как данное устройство является следящим, то его эффективное быстродействие в системе можно повыситьдополнительно считыванием только приращений кода. Благодаря использованиюдля уравновешивания параллельной шкалы уровней квантования с единичными 30приращениями соседних уровней и единичного кода, случайный сбой измери-тельного компаратора или ячейки реги.стра не всегда приведет к потере информации в данном разряде, Эта инфор- у 5мация может быть восстановлена по сигналам соседних разрядов, Систематический отказ при этом легко диагностируется по результатам несколькихциклов преобразования. Предложенноеустройство обладает повышенной инфор-.мативной надежностью и отличается высокой степенью регулярности структуры, что обеспечивает технологичностьего производства в виде больших интегральных схем. Формула изобретения Аналого-цифровой преобразователь считывания, содержащий информацион ный кодовый регистр, входы которого соединены с выходами измерительных компараторов, а выход соединен с первым входом блока преобразования и отображения кодов, аналоговые ключи 55 и образцовый источник опорного сигнала, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения скорости аналого-цифрового преобра зования сигналов в широком диапазоне изменения ихуровня, введены масштабные компараторы, регистр кода масштаба, последовательный равноступенчатый делитель,входной делитель, элементы НЕ и элементы И, причем входы входного делителя соединены с измерительной входной шиной и общей шиной устройства,входы последовательного равноступенчатого делителя соединены с выходомобразцового источника опорного сигнала и с общей шиной устройства, масштабные компараторы, кроме первого,подсоединены первыми входами к соответствующим выходам входного делителя, а первый вход первого масштабного компаратора подсоединен к иэмерительной входной шине, вторые входывсех масштабных компараторов поДсоединены к. выходу образцового источникаопорного сигнала, выходы масштабныхкомпараторов, кроме первого масштабного компаратора, подсоединены к соответствующим входам регистра кодамасштаба и через последовательно соединенные элементы НЕ иэлементы И кпервым входам аналоговых ключей, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами входного делителя, кроме первого аналогового ключа,выход первого масштабного компаратора через элемент НЕ соединен с первым входом первого аналогового ключа,второй вход которого соединен с измерительной входной шиной, сравнивающиевходы каждого последующего элементаИ соединены с выходами каждого предыдущего масштабного компаратора, выходы всех аналогбвых ключей объединеныи соединены с первыми входами измерительных компараторов, вторые входыкоторых соединены с соответствующимивыходами последовательного равноступенчатого делителя, выход регистракода масштаба соединен с вторым входом блока преобразованияи отображе-ния кодов, выход которого соединен состробирующими входами информационногокодового регистра и регистра кодамасштаба.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Гитис Э. И. Преобразователи ин-формации для электронных цифровыхвычислительных устройств, И., Энергия, 1975, с, 316-320, рис. 7-11 б.2. Галушкин А. И. и др. Оперативная обработка экспериментальной информации. М фЭнергия, 1972,с. 34-37, рис. 1-11.702514 Составитель А. ТитовЛ, Гельфмай"=Техред" О.Андрейко Корректор И, Михеева едак Заказ 7608 Тираж 10 исное 130 Филиал Патент од, ул, Проектна ЦНИИПИ Государ по делам и 35, Москва, Ж твенного комитета СССбретений и открытий5, Рауюская наб., д,