Аналого-цифровой преобразователь

ОСЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК з(59 Н 03 К 13 АНИЕ ИЗОБРЕТЕСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОП ьо е объед стемы сия в АС1978,б 3-66. амивхо" ООУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ОООР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(56) 1. Каган В.М. и др. Сзи УВМ с объектами управлеТП. М Советское радиоф,с. 157.2. "Автометрияф. пНаукакое отделение, 1974, 9 3(54)(57) АНАЛОГО"ЦНФРО ВАТЕЛЬ, содержащий прео код-напряжение, коммута ной последовательности лей, входы которых подк ной,шине, а выходы соот подключены к первым вхо раторов, выходы которых к информационным входам ра и фиксации номера по сти, входы управления к динены с первым и вто распределителя импульсо которого подключены к в ления регистра, а вход ВОЙ ПРЕОВРАЗОбразовательтор импульс- и а усилите.-:лючены к входветственно дам е компаподключеныблока выбо- следовательнооторого соерым входамив выходыходам управ- к выходу 801014137 А генератора импульсов, о т л и ч а -ю щ н й с я тем, что, с целью уменшения времени и повыаения достоверности преобразования, в него введены формирователь кода для визуального контроля и анализатор импульсной последовательности, входы управления которого соответственно соединены с выходами распределителяимпульсов, выход - с входом регистра, а вход - с выходом коммутатораимпульсной последовательности, первые информационные входы которогосоответственно подключены к выходам компараторов, входами управленияподключенных к выходу генератора им"пульсов, вторые информационные входы - . Есоответственно к выходам блока выбора и фйксации номера последовательности и к первым информационнымвходам формирователя кода.для ви- Сзуального контроля, вторые информационные входы которого соответственно подключены к выходам регистра,вход управления - к выходу старшего разряда распределителя импульсов, а выходы соединены с входпреобразователя код-напряжение,ход которого соединен с вторымидами компараторов.Изобретение относится к измерительной тахннке и может быть использовано при регистрации и анализехарактеристик электрических сигналон в специализированных цифровыхвычислительных устройствах,Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий компаратор,логические элементы, регистры, цифро-аналоговый преобразователь и блокуправления 11.Недостатком преобразователя является то, что при расширении диапазона преобразования входных электрических сигналов увеличиваетсявремя преобразования АЦП.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяаналого-цифровой преобразователь сшироким динамическим диапазоном,содержащий усилители выборки, компараторы, узел выбора поддиапаэона,аналоговые ключи, преобразовательаналог-код, выходной регистри блокуправления. Первые входы усилителейвыборки соединены параллельно и подключены к входному усилителю, вторые входы - к блоку управления. Вы"ходы усилителей выборки подключенык первым входам соответствующих компараторов и аналоговых ключей, вторые выходы которых подключены к узлувыбора поддиапазона. Выходы компара-торов подключены к первому входу узла выбора поддиапаэона, второйвход которого соединен с блоком управления. Выходы аналоговых ключейпараллельно подключены к входу преобразователя аналог-код, выход которого соединен с первым входом выходного регистра, второй вход которого соединен с вторым выходом узлавыбора поддиапазона 21.Недостатком преобразователя является увеличение времени преобразования за счет разбиения процесса .:преобразования на автоматическийвыбор поддиапазона и само нреобразование аналогового сигнала в цифровуюформу. Кроме того, в процессе преобразования отсутствует контроль заформой преобразуемого входного сиг"нала на выходе преобразователя коднапряжение.Целью изобретения является уменьшение времени и повышение достоверности преобразования.Поставленная цель достигаетсятем, что в аналого-. цифровой преобразователь, содержащий преобразователькод-напряжение, кОммутатор импульсной последовательности и в усилите-.лей, входы которых подключены квходной шине, а выходы соответст.венно подключены к первым входамв, компараторов, выходы которых подключены к информационным входамблока выбора и фиксации номера пос 5 10 15 20 25 ледовательности, входы управления которого соединены с первым и вторым выходами распределителя импульсов выходы которого подключены к входам управления регистра, а вход подключен к выходу генератора импульсов, введены формирователь кода для визуальнсго контроля и анализатор импульсной последовательности, входы управления которого соответственно соединены с выходами распределителя импульсов,: выход - с входом регистра, а вход - .с выходом коммутатора импульсной последовательности, первые информационные входы которого соответственно подключены к выходам компараторов, входами управления подключенных к ныходу генератора импульсов, вторые информационные входы - соответственно к выходам блока выбора и фиксации номера пос" ледовательности и к первым информационным входам формирователя кодадля визуального контроля, вторые информационные входы которого соответственно подключены к выходам регистра, вход управления - к выходу старшего разряда распределителя импульсов, а выходы соединены с входами преобразователя код-напряжение,выход которого соединен с вторыми З 0 входами компараторон.На фиг. 1 приведена структурнаясхема аналого-цифрового преобразователя; на фиг. 2 - осциллограмма напряжений на выходе визуального конт роля.Аналого-цифровой преобразовательсодержит усилители 1=1,,1=в, компараторы 2-12-в, блок 3 выбора и фиксации номера последователь ности, коммутатор 4 импульсных после-довательностей, генератор 5 импульсов, распределитель б импульсов, анализатор 7 импульсной последователь-.ности, регистр 8, формирователь 9 45 кода для визуального контроля, преобразователь 10 код-напряжение.Входы усилителей 1-1,..,1-в соединены параллельно и подключены квходу устройства, а выходы подключены к первым входам компараторов2-12-в, вторые входы которыхсоединены параллельно и подключенык выходу генератора 5 и к входу распределителя б. Выходы компараторов2-12-в подключены к соответствуфощим входам коммутатора 4 иблока 3 выбора и фиксации, управляющие входы которого подключены к первому и второму выходу распределителя б. Выходы блока 3 выбора и фик сации подключены к управляющим входам формирователя 9 кода и коммутатора 4. Выход коммутатора 4 соединен с первым входом анализатора 7,вторые входы которого соединены с вы ходами распределителя б и первымивходами регистра 8, второй вход которого подключен к выходу анализатора 7, Выходы регистра 8, которые являются также выходами устройства, соединены с входами Формирователя 9 кода, выходы которого подключены к входам преобразователя.10 код-напряжение. Выход последнего подключен к третьим входам компараторов 2-. 1, ,2-а. При этом а -ый вход формйрователя кода 9 соединен с в-ым выходом распределителя б.Аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом.Входное напряжение ОХ подается одновременно на входы усилителей 15 1-1;,1-щ, имеющих различные коэффициенты передачи, С выходов усилителей 1-1,.,1-в усиленное (ослабленное) напряжение К УИ поступает на первые входы компараторов 2-1, 2 О ,2-в, на вторые входы которых подается компенсирующее напряжение 0 к с преобразователя 10 код-напряжение. На третьи входы компараторов 2-12-в подаются импульсы с генератора 5 для стробирования результатов сравнения с выхода компараторов импульсные последовательности поступают на коммутатор 4 и блок 3 выбора и фиксации.Одновременно импульсы с генератора 5 поступают на распределительб, который по импульсам запуска с внешнего устройства вырабатывает тактовые импульсы. Распределитель б управляет работой блока 3 выбора и фиксации, анализатором 7, регистром 8 и формирователем 9. Число тактовых импульсов определяется разрядностью регистра 8, а длительность их - периодом импульсов генератора 5. В : 40 первом такте по переднему. фронту импульса, поступающего с паспределителя б, блок 3 фиксирует номер и вырабатывает код щ-канала, который подается на коммутатор 4. Коммутатор 45 4 подключает выход компаратора 2-в, на один из входов которого подается сигнал с усилителя с максимальным коэффициентом усиления, к входу анализатора 7. В первом такте производится сброс регистра 8 и нулевой код с его выхода через формирователь 9 подается на преобразователь 10 коднапряжение, где вырабатывается компенсирующее напряжение, соответствующее этому коду, т,е, О = О. 55В компараторах 2-12-.а происходит сравнение компенсирующего напряжения 0= 0 с входным усилен, ным (,ослабленным) сигналом. Информация о результате сравнения снимает- . 60 ся с выходов компараторов 2-1 2=в во второй половине первого такта чтобы исключить все возможные задержки, возникающие в регистре 8, Формирователе 9, преобразователе 10 .65код-напряжение, компараторах 2-1, ,2-а, и подается на коммутатор 4 импульсных последовательностей и блок 3 выбора и фиксации номера.В анализаторе 7 фиксируется знак входного сигнала на цикл преобразования, длительность которого определяется периодом импульсов запуска с внешнего устройства. По знаку входного -напряжения анализатор 7 .срабатывает единичный или нулевой сигналы, которые поступают на ре гистр 8. Таким образом, в первом такте происходит определение полярности входного сигнала.Во втором такте импульсом с распределителя б производится занесение единицы в старший разряд регист" ра 8, и преобразователь 10 код-напряжение вырабатывает компенсирующее напряжение О.= - , которое подает 0 к мохдся на компараторы 2:1,2:е, где оно сравнивается с входным усиленным (ослабленным) .напряжением.С выходов .компараторов 2-1 2-а во второй половине этого такта снимается код возможные значения ко 1торого приведены в табл. 1, и подается на коммутатор 4 и блок 3 выбора и фиксации номера. В.последнем, этот код преобразуется в,унитарный код (табл. 2) и запоминается на элементах памяти, затем поступает на управление коммутатором импульс- ных последовательностей, тем самим подключая выход номера выбранного . компаратора к входу анализатора 7 на весь цикл преобразования. Таблица 1 Выход компаратора 2-.12-в 2-.е 2-е 2-.-2 2-1 0 0 . О 0 ; 1 0 0 0 ОАнализатор 7, в зависимости от .поступившего сигнала с соответствую" щего компаратора и знака входного напряжения, вырабатывает команды в каждом такте, которые управляют регистром 8.В третьем такте импульсом с распределителя б производится занесение единицы во второй разряд регистра 8, считая от старшего, и преобразователь 10 код-напряжение вырабатывает компенсирующее напряжение 0 а а а в т"которое подается на компараторы 2-12-в, где оио снавнивается с входным усиленным (ослабленным) напряжением(К,0) и во второй половине этого такта 1Таблица 2, Выход блока 3 выбора и фиксация номера щ , йО О О ОО(вырабатывабтся сигналы о результате сравнения напряжений. Сигнал с выбранного компаратора 2-в через коммутатор 4 импульсных последоваяе тельностей поступает на анализатор 7 где вырабатывается команда, которая при перекомпенсации)1 К)устанавливает в нулевое состояние второй разряд регистра 8, а при недокомпенсации(ОКК 0) оставляет его вединичном состоянии,Действия, проделанные в третьем5. такте, производятся и в последующихтактах,По окончании последнего тактараспределитель б вырабатывает импульс готовности кода, поступающийна Формирователь 9 кода, где по сигнаелам, снимаемым с блока Э выбора ификсации номера, коД, поступающийс регистра 8, преобразуется в код,соответствующий измеренному мгновенному значению амплитуды входно 15 го сигнала с К,с= 1, т,е. в формирователе 9 кода происходит восстановление динамического диапазонамгновенного значения входного сигнаеала в цифровом виде. В это время навыходе визуального контроля устройства можно наблюдать натуральную величину мгновенного значения амплитуды входного сигнала, что и даетвозможность проследить неискаженную Форму преобразуемого сигнала(Фиг. 2).Таким образом, предлагаемый аналого-цифровой преобразователь дает возможность уменьшить время пре"образования за счет автоматического выбора поддиапаэона преобразования непосредственно в процессе преобразования (а именно во второмтакте). В известном устройстве наавтоматический выбор поддиапазона35 преобразования затрачивается дополнительное время (2 мкс).Предлагаемый аналого-циФровойпреобразователь обеспечивает возможность контроля процесса преоб 40 раэования и наблюдения за нейскаженной формой преобразующего сигнала, что очень важно во многих практических случаях..Проектная,4 ВНИИПИ Заказ Филиал ППП фПат 014137