Аналого-цифровой преобразователь

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистичесиикРеспублик пп 970677(22) Заявлено 03,04, 81 (21) 3270262/18-21с присоединением заявки Йо(23) ПриоритетОпубликовано ЗОШ 82. Бюллетень Мо 40 Р 1 М К з Н 03 К 13/17 Государствеииый комитет СССР по делам изобретений и открытиИИзобретение относится к устройствам преобразования амплитуд аналоговых сигналов в цифровой код и применяется в составе устройств измерения амплитудных значений сигналов произвольной форьы.Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий источник опорного напряжения, цифро-аналоговый преобразователь, регистр последовательного приближения и компаратор, первый вход которого связан с выходом цифро-аналогового преобразователя, а со вторым соединен зажим, на который поступает измеряемый сигнал 1 11 Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий цифро-аналоговый преобразователь, регистр последовательного приближения, компаратор, первый вход которого связан с выходом цифро-аналогового преобразо- вателя, а со вторым соединен зажим на который поступает измеряемый сигнал, источник опорного напряжения и элемент подстройки, соединенный с , третьим входом компаратора 1.2.Недостатком известных устройств является низкая точность преобразова ния и быстродействия. Цель изобретения - расширение динамического диапазона измеряемых сигналов и повышение точности и быстродействия преобразования,Поставленная цель достигается тем,что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий регистр последовательного приближения,цифро-аналоговыйпреобразователь, выход которого соединен с первым входом компаратора,второй вход которого соединен с выходом элемента подстройки, первый входкоторого соединен с ныходом источника опорного напряжения, второй выход которого соединен с первым нходомцифро-аналогового преобразователя,введены и-разрядный сдвигоный регистр,и элементон ИЛИ,реверсивный и разрядный счетчик, элемент ввода кода,элемент сдвига кода, элемент И,триггер управления, коммутатор,генератор калиброночных импульсов и генератор команд, первый входкоторого соединен с входом и-разрядного сднигоного регистра, и-ныходовкоторого через элементы ЙЛИ соединены с входами элемента подстройки и спервыми входами и-разрядного реверсивного счетчика, а (и +1)-й выход черезтриггер управления - с первым входомэлемента сдвига кода и первым входом генера-.ора команд, второй выход которого соединен с вторым входом элемента сдвига кода третий вход которого соединен с ныхоцом компаратора и с первым входом элемента И первый выход - с вторым входом реверсивного счетчика, а второй выход - с вторым входом генератора команд, третий выход которого соединен с вторым входом элемента И, четвертый выход - с пер вым входом элемента ввода кода, пя ,тый вход - с первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с выходом генератора калибровочных импульсов, третий вход - с входной 15 шиной, а выход - с третьим входом компаратора, при этом выходы реверсивного счетчика соединены с вторыми входами элементов ИЛИ, причем выход элемента И соединен с входом регистра последовательного приближения, выход которого соединен с вторым входом элемента ввода кода, выход которого соединен с вторым входом циФроаналогового преобразователя. 25На чертеже представлена блок-схема предлагаемого преобразователя.Преобразователь состоит из источника 1 опорного напряжения, регистра2 последовательного приближения, цифро-аналогоного преобразователя 3,компаратора 4, элемента подстройки 5,празрядного сднигового регистра б,и элементов ИЛИ 7, и-разрядного реверсивного счетчика 8, элемент 9 ввода, 35элемент 10 сдвига кода, элемент И 11триггера 12 управления, коммутатора13, генератора 14 калибровочных импульсов, генератора 15 команд, шину16 синхронизации, нходную шину 17. 40Первый выход генератора 15 командсоединен с входом сдвигового регистраб, и выходов последнего через элементы ИЛИ 7 подключены к входам элементаподстройки и входам реверсивного счет 45чика 8, п выходов которого соединеныс вторыми входами соответствующихэлементов ИЛИ 7, а (и+1)-й выход сдвигового регистра б через триггер 12управления соединен с входом элемента10 сдвига кода, первый выход послед. него соединен с (и+1)-м входом реверсивного счетчика 8, второй выход - свходом генератора 15 команд, а второйвход - с вторым выходом генератора 15команд, Выход триггера 12 управлениясоединен с вторым входом генератора15 команд,Третий выход генератора 15 командсоединен с входом элемента И 11, выход которого через регистр 2 последовательногоприближения и элемент 9ввода соединен с входом цифро-аналогового преобразователя 3, а четвертый выход - соединен с вторым входомэлемента 9 ввода. Выходы источника 1 65 опорного напряжения соединены соответственно к входам элемента подстройки 5 и цифро-аналогового преобразователя 3, выход которого соединен свторым входом компаратора 4, первыйи третий входы последнего соединеныс выходами соответственно коммутатора13 и элемента 5 подстройки, а выходс третьим входом элемента 10 сдвигакода и первым входом элемента И 11,Пятый выход генератора 15 команд соединен с третьим входом коммутатора13, второй вход которого соединен свыходом генератора 14 калибровочныхимпульсов, а первый соединен с шиной17, на которую поступает измеряемыйсигнал. Шестой выход генератора 15команд соединен с шиной 16.Преобразователь работает следующимобразом.Первоначально генератор 15 командустанавливает в исходное состояниесдвигоный регистр б, регистр 2 последовательного приближения, реверсивный счетчик 8 и триггер 12 управления, и производится подстройка аналого-циФрового преобразователя.Генератор 15 команд записываетединицу в старший разряд сдвигоногорегистра б, которая через элементИЛИ 7 поступает на вход старшегои-го разряда элемента 5 подстройки,выполненного н виде циФро-аналоговогопреобразователя. Сигнал с выхода последнего поступает на вход компаратора 4. Генератор 15 команд опрашивает состояние компаратора 4 и, есливеличина корректирующего сигнала навыходе элемента подстройки 5 велика,элемент 10 сдвига кода генерируетсигнал, .по кОторому генератор 15 команд выполняет сдвиг кода н регистреб, подключая к входу компаратора 4корректирующий сигнал, соответствующий включенному (и)-ому разрядуэлементу 5 подстройки,Если первоначально подключенный к входу компаратора 4 корректирующий сигнал окажется недостаточным, то элемент 10 сдвига кода Формирует команду записи единицы в соответствующий разряд реверсивного счетчика 8, а затем, сдвинув код в регистре б, подключает к входу компаратора 4 корректирующий сигнал, соответствующий нключенному следующему (и)"ому разряду, на входе элемента 5 подстройки,Процесс повторяется, реализуя последовательное приближение кода в реверсивном счетчике 8 и соответствующего ему корректирующего сигнала на выходе цифро-аналогового преобразователя 5 к необходимым для приведениякомпаратора 4 в нулевое состояниеПосле этого сигналом с (и +1)-го выхода сдвигового регистра б триггер 12 управления устанавливается н единичное состояние, а элемент 10 сдвигакода блокирует сдвиговый регистр 6 ипереводит реверсинный счетчик 8 в режим отслеживания записанного н негодвоичного кода, В дальнейшем в моменты коррекции нулевой точки компаратора 4 код в реверсивном счетчике 8претерпевает изменения, равные +1единице его младшего разрядаСоответственно и корректирующий сигнална выходе цифро-аналогового преобразователя 5 изменяется на величину,20 25 В дальнейшем генератор 15 команд разрешает элементу 9 ввода подключить40 50равную +1 единице его младшего разряда. Одновременно единичный сигнал с триггера 12 поступает на генератор 15 команд, а последний через элемент И 11 записывает единицу в старший разряд регистра 2 последовательного приближения и разрешает прохождение измеряемого сигнала через коммутатор13 на вход компаратора 4, если измеряемый сигнал не импульсный или подает на шину 16 синхронизации команду, синхронизирующую появление импульсного измеряемого сигнала. к цифро-аналоговому преобразователю 3 старший разряд регйстра 2 последовательного приближения, а по состоянию компаратора 4 после его подключения выполняет необходимое изменение кода в регистре 2 последовательного приближения, реализуя последовательное приближение кода к искомой величи не .Если при реверсивном отслеживании нулевой точки компаратора 4 элемент 10 сдвига кода зафиксирует несколько последовательных команд изменениякода в одном направлении, напримертри, что может иметь место при сбое,генератор 15 команд переводит в исходное состояние триггер 12 управления, часть разрядов сдвигового регистра 6 и реверсивного счетчика 8,а затем выполняет алгоритм последовательного приближения кода цифроаналогового преобразователя 5 к эначению, соответствующему нулевой точке компаратора, после чего найденный код корректируется с дискретно:стью +1 младшего разряда аналогичноописанному выше. Предлагаемый преобразователь повышает точность преобразования аналоговых сигналов н цифровой код, быстродействие преобразования за счет ускорения процесса отслежинания нулевого состояния компаратора, расширяет динамический диапазон измеряемых сигналов,Формула изобретенияАналого-цифровой преобразователь,содержащий регистр последовательного приближения, цифро-аналоговыйпреобразователь, выход которого соединен с первым входом компаратора,второй вход которого соединен с выходом элемента подстройки, первый входкоторого соединен с первым выходом ис.точника опорного напряжения, второйвыход которого соединен с первым вхо"дом цифро-аналогового преобразователя, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширения динамического диапазона измеряемых сигналов, атакже повышения точности и быстродействия преобразования, в него введены и-разрядный сдвнговый регистр, иэлементов ИЛИ, ренерсивный и-разрядный счетчик, элемент ввода кода,элемент сдвига кода, элемент И, тоиггеруправления, коммутатор, генераторкалибровочных импульсов и генераторкоманд, первый выход которого соединен с входом и-разрядного сдниговогорегистра, и выходов которого черезэлементы ИЛИ соединены с входами элемента подстройки и первыми входамип-разрядного реверсивного счетчика,а и+1)-й выход через триггер управления - с первым входом элемента сднига кода и первым входом генераторакоманд, второй выход которого соединен с вторым входом элемента, сдвигакода, третий вход которого соединенс выходом компаратора и с первымвходом элемента И, первый выход - свторым входом реверсивного счетчика,а второй выход - с вторым входомгенератора команд, третий выход которого соединен с вторым входом элемента И, четвертый выход - с первымвходом элемента ввода кода, пятыйвход - с первым входом коммутатора,второй вход которого соединен с выходом генератора калибровочных импульсов, третий вход - с входнойшиной, а выход - с третьим входомкомпаратора при этом выходы реверсивного счетчика соединены с вторымивходами элементов ИЛИ, причем выходэлемента И соединен с входом регистра последовательного приближения,выход которого соединен с вторымвходом элемента ввода кода, выходкоторого соединен с вторым входомцифро-аначогоного преобразователя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Контрольно-измерительная техника. 1979, Р 28, с. 11-14,2. Вопросы радиоэлектроники, Серия ЗВТ, 1976, Р 10, с. 26-32 (прототип),970677 Составитель Л. Кузнецоведактор Н, Ковалева Техред К.Мыцьо Корректор М. Кост Зак но 4/ илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,/75ВНИИПИ Гпо дел113035, Мо Тираж 959ударственноизобретенива, Ж, Р Подпикомитета СССи открытийушская наб., д