Аналого-цифровой преобразователь

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик рл 947956 феф(23) Приоритет Р 1 УМ К, з Н 03 К 13/02 Государственный комитет СССР ло делам изобретений и открытийОпубликовано 300782. Бюллетень Мо 28 Дата опубликования описания 30.07.82(71) Заявитель Винницкий политехнический институт(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано для преобразования ана- логовых величин в цифровой код.Известен аналого-циФровой преобразователь, содержащий усилитель, многопороговый блок сравнения, преобразователь параллельного кода, цифроаналоговый преобразователь, блок управления, входной и выходной блокиИзвестный преобразователь имеет сложный метрологический контроль и низкую надежность,Известен также аналого-цифровой преоб)разователь, содержащий цифровой коммутатор, выходы которого соединены с информационными входами счетчика, вход (1+1)-го усилителя соединен с выходом 1-го усилителя, выходы с) усилителей соединены с второго по )с-ый входами аналогового коммутатора, выход которого соединен со входом многопорогового блока сравнения, своим выходом соединенного со входом преобразователя последовательного кода, выход которого соединен с информационным входом цифрового коммутатора, управляющие входы аналого- вого коммутатора, цифрового комму" татора, многопорогового блока сравнения и счетчика соединены соответственно с первым, вторым и четвертымвыходами блока управления, выход цифро-аналогового преобразователя соединен с вторым входом первого усилителя, первый вход которого соединен спервым входом аналогового коммутатора и подключен к входной шине 2),Недостатками такого аналого-цифрового преобразователя являются сложный метрологический контроль линейности его выходной характеристики,а также недостаточно высокая надежность, не позволяющая получать истинное значение цифрового эквивалента входной аналоговой величины прирасстройке или неисправности хотя быодного из разрядов цифро-аналоговогопреобразователя,Цель изобретения - упрощение метрологического контроля и повышениенадежности.Поставленная цель достигается тем,25 что в аналого-цифровой преобразова-;тель, содержащий с) усилителей,цифро-аналоговый преобразователь,аналоговый коммутатор, многопорого"вый блок сравнения, блок управления,30 преобразователь последоватедьиогокода, счетчик и цифроной коммутатор,введены реверсивный счетчик, цифровой элемент сравнения, блок анализакода, регистр, блок свертки и .развертки кода, причем выход цифро-аналого"ного преобразователя соединен с 5вторым входом первого .усилителя,первый вход которого соединен с первым входом аналогового коммутатораи подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, вход (1+1)-го 10усилителя соединен с выходом 1-гоусилителя, выходы Я) усилителейсоединены с второго по Е-ый входамианалогового коммутатора, выход которого соединен с входом многопорогового блока сравнения, выход которого соединен с входом преобразователя последовательного кода, выходкоторого соединен с информационнымвходом цифрового коммутатора, выходы цифрового коммутатора соединеныс информационными входами реверсивного счетчика и с информационнымивходами счетчика, выход которогосоединен с первым информационнымвходом блока свертки и разверткикода и информационным входом блокаанализа кода, выход блока сверткии развертки кода соединен с входомцифро-аналогового преобразователя,выход блока анализа кода соединенс информационным входом регистра,выход которого соединен с вторым информационным входом блока свертки иразвертки кода, выход реверсивногосчетчика соединен с входом цифрового элемента сравнения и являетсявыходом аналого-цифрового преобразователя, выход цифрового элементасравнения соединен с вторым управляющим входом блока анализа кода, управляющие входы аналогового коммутатора, многопорогового блока сравнения, цифрового коммутатора, счетчика,блока свертки и развертки кода, регистра, реверсивного счетчика и первый управляющий вход блока анализакода соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым,пятым, шестым, седьмым и восьмым входами блока управления.На чертеже представлена схема аналого-цИФрового преобразователя,Устройство содержит вход 1, накоторый подается измеряемая величина,усилители 2-4, выходы которых соединены со входами аналогового коммутатора 5. Выход аналогового коммутатора 5 соединен со входом многопорогового блока б сравнения, который осуществляет преобразование аналоговойвеличины в параллельный унитарный кодбОВыход блока б соединен со входом преобразователя 7 последовательного кода,осуществляющего преобразование параллельного унитарного кода в последовательный. Выход преобразователя 7 через цифровой коммутатор 8 соединен с информационными входами счетчика 9 и реверсивного счетчика 10. Выход счетчика 9 соедииен с информационным входом блока 11 анализа кода,предназначенного для определения номера старшего значащего разряда анализируемого кода, а также с первыминформационным входом блока 12 свертки и развертки кода, выполняющего операции свертки и развертки кода, Выход блока 11 соединен с информационным входом регистра 13, предназначенного для хранения номера расстроенного или неисправного разряда. Выход регистра 13 соединен с вторым информационным входом блока 12, выходкоторого соединен с входом цифро-аналогового преобразователя 14, Выходцифро-аналогового преобразователя 14соединен с вторым входом усилителя 2.Выход реверсивного счетчика 10 соединен с входом цифрового элемента 15 сравнения и является выходом 16 аналого-цифрового преобразователя. Выход цифрового элемента 15 сравнения, вырабатывающего сигнал превышения кодом заданной величины, соединен с вторым управляющим входом блока 11.Алгоритмы преобразования и метрологического контроля обеспечиваются блоком 17 управления.Аналого-цифровой преобразователь работает в двух режимах; режиме непосредственного преобразования аналоговой величины в цифровую и в режиме метрологического контроля линей-ности вйходной характеристики,В режиме непосредственного преобразования входной аналоговой величины в код устройство работает следующим образом.В первом цикле входная преобразуемая аналоговая величина с входа 1 подается на первый вход аналогового коммутатора 5, который под действием управляющего сигнала, поступающего из блока 17 упранления, передает ее на вход многопорогового блокаб сравнения. Блок б преобразует входную аналогоную величину в параллельный унитарный код, который преобразуется в последовательный код преобразователем 7. Последовательный унитарный код через цифровой коммутатор 8 поступает на первые входы счетчика9 и реверсивного счетчика 10. На втором цикле золотой р-кодиз счетчика 9 передается в блок 12свертки и развертки, в котором поддействием сигналов, поступающих изрегистра 13 и блока 17 управления,преобразуется н кодовую комбинацию,содержащую нули в неисправных илирасстроенных разрядах. Номера этихразрядов определяются в процессе метрологического контроля, Код с выхода блока 12 подается на вход цифро-анало.гового преобразователя 14. Аналоговая величина, соответствующая этому коду, с выхода цифро-аналогового преобразователя 14 подается на второй вход усилителя 2, на первый вход которого подается входная преобразуемая вели чина. Разность этих величин Ь 1 усиливается усилителем 2 в М раз и подается на второй вход коммутатора 5. Под действием управляющего сигнала блока 17 величина М Ы передается на вход блокаб. Параллельный унитарный код, соответствующий этой величине, преобразуется преобразователем 7 впоследовательный унитарный код, который передается через цифровой коммутатор 8 на вторые входы счетчика 9 иреверсивного счетчика 10, тем самымсодержимому счетчиков 9 и 10 добавляется результат преобразований второго цикла.На третьем и четвертом циклах аналого-цифровой преобразователь работает аналогичным образом, причем в работу включается усилитель 3 и усилитель 4 соответственно в третьем и четвертом циклах.Работа аналого-циФрового преобразователя в режиме метрологического контроля линейности выходной характеристики начинается с проверки соответствия своим метрологическим характеристикам (р)-го разряда аналогоцифрового преобразователя. При этом предполагается, что (р+1) младших разрядов настроены.На вход аналого-цифрового преобразователя подается ступенчато-нарастающая аналоговая величина, 1-ая ступень которой используется для проверки 1-го разряда. Процесс контроля любого разряда состоит из двух эта пов.На первом этапе производится преобразование величины ступени в код описанным выше способом. На втором этапе также происходит кодирование 45 величины данной ступени с той лишь разницей, что старший разряд кода исключается путем выполнения операции развертки кода в блоке 12. На; пример, кодовая комбинация 00100100, содержащая единицу в шестом (старшем значащем) разряде, заменяется комбинацией 00011011. Реверсивный счетчик 10 при этом работает в режиме вычитания. По окончании преобразования входной аналоговой величины в код в реверсйвном счетчике 10 получают код погрешности контролируемого разряда, представляющий собой разность двух различных кодовых представлений одной и той же аналоговой 60 величины. Если код погрешности превьааает заданную величину, то цифровой элемент 15 сравнения формирует сигнал, который поступает на второй управляющий вход блока 11 анализа 65 кода, последний определяет номер стар. шего значащего разряда кода, поступающего из счетчика 9. Под действием сигнала, поступающего из блока 17 управления, номер этого разряда, являющегося расстроенным или неисправным, заносится в регистр 13. На этом процесс метрологического контроля данного разряда заканчивается.формула изобретенияАналого-цифровой преобразователь, содержащий (К) усилителей, цифроаналоговый преобразователь, аналоговый коммутатор, многопороговый блок сравнения, блок управления, преобразователь последовательного кода, счетчик и цифровой коммутатор, выходы которого соединены с информационными входами счетчика, вход (+И-гоусилителя соединен с выходом 1-го усилителя, выходы (К) усилителей соединены с второго по К -ый входами аналогового коммутатора, выход которого соединен с входом многопорогового блока сравнения, выход которого соединен с входом преобразователяпоследовательного кода, выход которого соединен с информационным входом цифрового коммутатора, управляющие входы аналогового коммутатора, цифрового коммутатора, многопороговогоблока сравнения н счетчика соединенысоответственно с первым, вторым,третьим и четвертыми выходами блокауправления, выход цифро-аналоговогопреобразователя соединен с вторымвходом первого усилителя, первый входкоторого соединен с первым входом аналогового коммутатора и подключен к входной шине, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения метрологического контроля и повышения надежности, в него введены реверсивный счетчик, цифровой элемент сравнения, блок анализа кода, регистр, блок свертки и развертки кода, выход которого соединен с входом цифроаналогового преобразователя, выход счетчика соединен с первым информационным входом блока свертки и развертки кода и информационным входом блока анализа кода, выход которого соединен с информационным входом регистра, выход регистра соединен с вторым информационным входом блока свертки и развертки кода, выходы цифрового коммутатора соединены с информационными входами реверсивно" го счетчика, выход которого соединен с входом цифрового элемента срав-. нения и подключен к выходу аналогоцифрового преобразователя, выход цифрового элемента сравнения соединен с вторым управляющим входом блока анализа кода, управляющие входы блока свертки и развертки кода, регистра, реверсивного счетчика и пер947956 1. Заявка Великобритании М 1318775,кл. 6 4 Н, 1971,2. Гитис Э,Н. Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств. М Энер5 гия, 1975, с. 319, рис. 7-116. авитель Ю. Б ед 3. Палий ов Корректор Е. Рошко Редактор А. ОгарЗаказ 5667/77 Тираж 959Государственноелам изобретениосква, ЖРа ВНИИПИ по д 3035, Мфилиал ППППатент , г. Ужгород, ул, Проектная вый управляющий вход блока анализа кода соединены соответственно с пятым, шестым, седьмым и восьмым выходами блока управления.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе Подписноо комитета СССРи открытийшская наб., д. 4/5