Аналого-цифровой преобразователь

) Заявите кеанологии им. П. П. Ш нсти 4) АНАЛОГО-ЦИфРОВОИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ом щ 35 техничес я анал 1Изобретение относится к измерительной технике при преобразовании аналоговых величин в цифровые,Известен аналого - цифровой преобразователь последовательного приближенисодержащий цифроаналоговый преобразователь, компаратор, входной усилительи блок управления 11Недостатком этого устройства является сложность блокоуправления и ограниченные функциональные возможности,так как оно не позволяет получать значения преобразования в последовательнкоде,Наиболее близким поности к изобретению являцифровой преобразоватеного приближения, содерлоговый преобразоватегистр результата преобрпаратор, сдвиговый регигенератор тактовых сигвом регистре последовас первого такта, передв ль последовательжаший цифроаналь, триггерный реазования, комстр, триггер и налов, В сдвиготельно, начиная игается сигнал"1", устанавливающий триггеры регистрав состояние "1", С выходов триггерногорегистра код поступает на цифроанапоговый преобразователь, триггеры остаютсяв состоянии 1 , или переключаются всостояние "О", в зависимости от результата сравнения компаратором входногосигнала и сигнала с выхода цифроаналогового преобразователя в соответствукицем такте, Таким образом, в триггерном регистре устанавливается код результата преобразования, который в параллельном виде поступает на выходыустройства 23 Недостатком э того устройства является сложность блока управления, требующей триггерного регистра и сдвигового регистра, а также невозможность получения значения преобразования в последовательном коде, начиная с младшего разряда, что усложняет обработку результатов преобразования, например определение среднего значения, путем последс3 9459вательного поразрядного сложения текущихотсчетов,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.Поставленная цель достигается тем,что в аналого-цифровой преобразователь,содержащий компаратор, первый, вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, входами соединенного с выходами сдвигового регистра, ра выход подключен к первому входу триггера, второй вход комнаратора соединенс шиной входного сигнала, а первый выход генератора подключен к тактовомувходу сдвигового регистра, управлякщийвход которого подключен к второму входутриггера и к шине начальной установки,введены первый и второй, элементы ИЛИ,одновибратор, первый и второй элементыИ, дешифратор, счетчик и делитель, причем выход первого элемента ИЛИ подключен к входу сдвигового регистра, выходвторого элемента ИЛИ подключен к третьему входу триггера, выход которогосоединен с первым входом элемента И,выход которого подключен к первомувходу первого элемента ИЛИ, второйвход которого соединен с выходом второго элемента И, а третий вход соединенс первым выходом дешифратора, второйвыход которого подключен к инверсномувходу второго элемента И и к второмувходу элемента И, а выходы дешифратора подключены к выходам счетчика, управляющий вход которого подключен кЭ 5управляющим входам сдвигового регистра, делителя и одновибратора, а тактовыйвход счетчика подключен к первому выходу генератора, второй выход которогосоединен с тактовым входом делителя,4 Цвыход которого подключен к входу счетчика и к первому входу второго элементаИЛИ, второй вход которого соединен свыходом одновибратора, причем выходсдвигового регистра соединен с вторым45входом второго элемента И. На чертеже представлена структурная схема аналого-цифрового преобразователя,Предлагаемый преобразователь содержит цифроаналоговый преобразователь 1, 5 О компарато 2, триггер 3, генератор 4 е выходами 5 и 6, сдвиговый регистр 7, дешифратор 8 с выходами 9 и 10, счетчик 11, делитель 12, элементы И 13 и 14, элементы ИЛИ 15 и 16, одновибратор 17, шину 18 начальной установки, шину 19 входного сигнала и шину 20 выходных сигналов. 77 4Рассмотрим, работу устройства на конкретном примере десятиразрядного аналого-цифрового преобразователя,Импульс начальной установки (НУ), поступающий на шину 18 начальной установки, устанавливает триггер 3, счетчик 11 и делитель 12 в нулевое состо яние. Сдвиговый регистр 7 также устанавливается этим импульсом в начальное положение - в старшем разряде "1 ", а в остальных разрядах "0", Этот код поступает на входы цифроаналоговогопреобразователя 1 и превращается в аналоговый эквивалент, который сравнивается с входнымсигналом. Результат сравнения ("1 ", если входной сигнал больше, либо "О", если входной сигнал меньше сигнала с выхода цифроаналогового преобразователя 1) импульсом содновибратора 1 7, запускаемого задним фронтом импульса начальной установки, через элемент ИЛИ 16 записываетсяв триггер 3.Тактовые импульсы с выхода 5 генератора 4, образукщие последовательность тактовых импульсов, поступают на тактовый вход сдвигового регистра 7. С каждым таким импульсом "1", записанная вначальный момент в старший разряд, сдвигается на одну позицию в сторону младших разрядов. До тех пор, пока на выходах 9 и 10 дешифратора 8 присутствуют нли, информация с выхода сдвигового регистра (младший разряд) переписывается на его же вход (старший разряд) через открытый элемент И 14 и элемент ИЛИ 1 5,Счетчик 11 считает по модулю Р, где Р - число разрядов преобразования, а значит и разрядность сдвигового регистра 7, и для данного случая равно 1 О, В момент, когда счетчик 11 находится в состоянии 8 (Р), на выходе .9 дешифратора 8 появляется "1", которая поступает на вход сдвигового регистра 7 через элемент ИЛИ 15, Эта единица заносится в старший разряд сдвигового регистра 7 следующим девятым тактовым импульсом, приводящим счетчик 11 в состояние "9 (Р). Это состояние также фиксируется дешифратором 8 и на его выходе 10 появляется 1", котооая запирает элемент И 14 и подклкчает к входусдвигового регистра 7 через открытыйэлемент И 13 и элемент ИЛИ 15 выход триггера 3. Следующим десятым тактовым импульсом результат сравнения,хранящийся в триггере 3, записывается в старший разряд сдвигового регистра 7.59489 Таким образом, в сдвнговом регистре 7 к этому моменту времени в старшем 10-ом разряде находится результат сравнения входного сигнала с аналоговым эталоном двоичного кода с "1 " в старшем разряде, а в 9-ом разряде записана 1". На выходе цифроаналогового преобразователя присутствует аналоговый эквивалент этого состояния сдвигового регистра 7, 1 ООдновременно с тактовыми импульсами ТИ 1 генератор 4 генерирует последовательность ТИ 2, поступакщую на вход делителя 12 по модуЛю Р(10). На его выходе появляется импульс с запаэ дыванием на полпериода после десятого импульса ТИ 1. Этот импульс поступает на тактовый вход триггера 3 и заносит результат сравнения присутству кщего на выходе цифроаналогового преобразоваа теля 1 с входным напряжением. Кроме того, этот импульс поступает на вход счетчика 11 и изменяет его состояние на единицу. Таким образом, следующее состояние "8"(Р) счетчика 11 позво- у лит занести "1" в восьмой разряд сдвигового регистра 7, а состояние "9 "(Р) счетчика 11 - в результач сравнения, хранящийся в триггере 3.Дальнейшая работа устройства проис- зе ходит аналогичным образом до тех пор, пока все разряды сдвигового регистра 7 не будут заполнены соответствукшими результатами сравнения, т.е, пока не будет получен десятиразрядный результат преобразования, После этого следующие десять тактовых импульсов ТИ 1 выдают на выход 20 устройства последовательный код результата.В предлагаемом устройстве сдвиговый о регистр объединяет функции многоразрядного триггерного регистра результата и многоразрядного сдвигового регистра известного устройства, что значительно упрощает аналого-цифровой преобразовательи снижает аппаратурные затраты на его изготовление. Кроме того, изобретение позволяет получить результат. в последовательном двоичном коде, начиная с младшего разряда без применения дополнительного оборудования. Такая функциональная возможность позволяет легко производить операции усреднения измеряемых величин. Использование предлагаемого устройства в цифровом зонде Океан" и в автономном цифровом измерителе температуры иЯ течения ПИТТ 4 позволяет сократить аппаратурные затраты и снизить энергопотребление приборов и их стоимость,формула изобретенияАналого-цифровой преобразователь, содержащий компаратор, первый вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, входами соединенного с выходами сдвигового регистра, а выход подключен к первому входу триггера, второй вход компаратора соединен с шиной входного сигнала, а первый выход генератора подключен к тактовому входу сдвигового регистра, управляюший вход которого подключен к второму входу триггера и к шине начальной установки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных во можностей, введены первый и второй элементы ИЛИ, одновибратор, первый и второй элементы И, дешифратор, счетчик1и делитель, причем выход первого элемента ИЛИ подключен к входу сдвигового регистра, выход второго элемента ИЛИ подключен к третьему входу триттера, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, а третий вход соединен с первым выходом дешифратора, второй выход которого подключен к инверсному входу второго элемента И и к второму входу первого элемента И, а выходы дешифратора подключены к выходам счетчика, управлякщий вход которого подключен к управляющим входам сдвигового регистра, делителя и одновибратора, а тактовый вход счетчика подключен к первому выходу генератора, второй выход которого соединен с тактовым входом делителя, выход которого подключен к входу счетчика и к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом одновибратора, причем выход сдвигового регистра соединен с вторым входом второго элемента И.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Шило В, Л. Линейные интегральные схемы.М., Советское радио, 1979,с, 339-340.2. Балакай В. Г. и др. Интегральныесхемы АЦП и ЦАП, М., "Энергия, 1979с, 45-47 (прототип).