Аналого-цифровой преобразователь

РЕОБР 3, о ора. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗ(71) Ордена Ленина институт кибернетики АН Украинской ССР(56) 1, Авторское свидетельство СС й 869023, кл. Н 03 К 13/17, 2501(прототип).(54)(57) АНАЛОГО-ЦйфРОВОЙ П АЗОВАТЕЛЬ по авт.св. 1( 86902 т ли чаюцелью повнего введмутируемыпервый идений соевыходамивход - сР выход - с0 -. тируемоготорого по щиися тем,что,с ышения быстродействия, в ены блок совпадений и ком-, й источник тока, причем второй входы блока совпадинены с дополнительными блока управления, третий выходом компдрдтордд управляющим входом коммуточника тока, выход коединен к входу компара1048573Изобретение относится к цифровойизмерительной технике и аналого-цифровой вычислительной технике и предназначено для преобразования напряжения в цифровой код:5По основному авт, св. 1 869 О 23известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий последовательносоединенные входной измерительныйпреобразователь, токозадаюЩЙЙ реэис 10тор, промежуточный измерительный преобразователь, выход которого соединен с выходом .цифро-аналогового пре- .образователя, входом компаратора,первым выводом резистора нагрузки и 15входом ограничителя второй вывод1резистора нагрузки и выход ограничителя подключен к общей точке аналого-цифрового преобразователя, входвходного измерительного преобраэова Отеля является Входом аналОГО цифрОвого преобразователя, шина опорного напряжения подключена к входу блока коррекции погрешностей выход которого соединен с первым входом цифро-аналогового преобразователя,ные цифрОВые шины цифро-аналоговогопреобразователЯ, соединены с перВымивыходными цифровыми шинами блокауправления первый вход которого сое- ЗОдинен с выходом компаратора, второйвход - сигнал "Пуск", а вторые выходные цифровые шины являются выходом аналого-цифрового преобразоваИ.35 Недостатком этого преобразователя является относительно невысокое быстродействие, определяемое медленным разрядом паразитной емкости суммирующего узла через со 4 О гротивление нагрузки.Цель изобретения - повышение быстродействия.Цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь введены блок совпадений и коммутируемый источник тока, причем первый и второй входы блока совпадений соединены с дополнительными выходами блока управления, третий вход - с выходом компаратора, а выход - с управляющим входом коммутируемого источника тока выход которого подсоеди нен ко входу компаратора,На фиг.дана структурная схема 55 аналого-цифрового преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы рабо" ты ограничителя и компаратора; на фиг, 3 временные диаграммы работы устройства.Предлагаемое устройство состоит из входного измерительного преобразователя 1, токозадающего резистора 2, промежуточного измерительного преобразователя 3, блока ч коррекции погрешностей, цифроаналогового преобразователя 5 с выходом по току, резистора нагрузки 6, ограничителя 7, компаратора 8, блока 9 управления, блока 10 совпадений, коммутируемого источника 11 тока.Входной сигнал О подсоединен ко входу входного измерительного -преобразователя 1, к выходу которого подключен первый вывод токозадающего резистора 2, а его второй выВод соединен со входом промежуточного измерительного преобразователя 3. Выход промежуточного измерительного преобразователя 3 соединен с выходом циФроаналогового преобразователя 5, первым выводом резистора нагрузки 6, входом ограничителя 7, выходом коммутируемого источника 11 тока и входом компаратора 8, Это соединение будем В дальнейшем называть суммирующим узлом. Второй Вывод резистора нагрузки 6 и выход ограничителя 7 подключены к общей точке аналого-цифрового пре ра э о в а Г ел я бСигналПуск" подключен ко втооому входу блока 9 управления, выход компаратора 8 подсоединен к первому входу блока 9 управления , первые Выходные цифровые шины которого соединены с цифровыми входами цифроаналогового преобразователя 5, а вторые Выходные цифровые шины подсоеди" иены к выходу аналого-цифрового преобразователя, Первый и второй дополнительные выходы блока 9 управления соединены с первым и вторым входами блока 10 совпадений, выход компаратора 8 подсоединен к третьему входу блока 1 В совпадений., выход ксторого соединен с входом коммутируемогс: источника 11 тока.Предлагаемое устройство работает следующим ооразом. Входной сигнал Опоступает на вход входного измерительного преобразователя 1, Выходное напряжение преобразователя 1 преобразуется в ток 3с помощью токоэадающего резистора 2. Ток 3 х, соответствующий35 3 10 Й 857входному сигналу О, поступает навход промежуточного измерительногопреобразователя 3, выход которогоявляется выходом генератора тока 3.с высоким выходным сопротивлением.В нацальном состоянии сигналы напервых выходных цифровых шинах блока9 управления, подключенных к цифровым входам цифроаналогового преобразователя 5 таковы, что его выходной ток Эцс,равен нулю. Равен нулюток на выходе коммутируемого источ-ника 11 тока, Резистор нагрузки 6таков, цто разностный ток, равныйили больший по величине, чем квантмладшего разряда, создает падениенапряжения большее, чем уровни ограничения ограничителя 7 О.и Оо,показанные на фиг. 2.Временная диаграмма работы предлагаемого устройства приведена нафиг. 3После поступления сигнала"Пуск" в момент времени под воздействием цифровых сигналов с блока 9управления на выходе цифроаналогового преобразователя 5 устанавливается ток равный половине диапазона изменения Э. На управляющем выходе блока 9 управления устанавливается разрешающий потенциал, Токи3и 3,с разного знака, поэтомув суммирующем узле, где соединенывыходы цифро-аналогового преобразова.теля 5 и промежуточного измерительного преобразователя 3, происходитвычитание этих токов. Разностныйток заряжает параэитную емкостьсуммирующего узла и постепенно,по мере заряда, создает на резисторенагрузки 6 падение напряжения Оц40которое ограничивается ограничителем 7 на уровне О как это покаэаорно на фиг. 2. В момент времени с ькак только напряжение на входе компаратора 8 превысит напряжение сра 45батывания Оср, на выходе компаратора 8 появится разрешающий сигнал,Это значит, что 3 оя)3 х и,выходной ток 3 дп необходимо выключить.дПВ момент времени спроисходит запоминание результата сравнения в50блоке 9 управления и выключение выходного тока Эцоп, С момента врмени с и до с,1 на синхронизиру 5ющем выходе блока 9 управления появляется разрешающий сигнал, который поступает на второй вход блока10 совпадений, На всех трех входахблока 10 совпадений с момента : до 3 4с 4 имеются разрешающие сигналы, ипоэтому на управляющий вход коммути"руемого источника 11 тока поступает сигнал, под воздействием которого он подключается к суммирующемуузлу. Включение коммутируемого ис"точника 11 тока противоположной полярности приводит к ускоренному разряду паразитной емкости суммирующего узла по начальному участку экспоненты, как это показано на заднемфронте импульса на фиг2.В момент времени с 4 на синхронизирующем выходе блока 9 управленияпоявляется запрещающий сигнал, который через блок 10 совпадений поступает на управляющий вход коммутируемого истоцника 11 тока и отключает его от суммирующего узла.В этот же момент времени на выходецифроаналогового преобразователя 5устанавливается ток Зц,равныйЮчетверти диапазона. Предположим,цто Зцдг Эх . Тогда разностный ток(3 -Эцдг) создает на резисторе нагрузки 6 падение напряжения не менее О, которое ограничивается нагуровне Оуро, Так как на входе компаратора 8 напряжение Оо , то наего выходе имеется запрещающийсигнал, который в момент времени с 5запоминается в блоке 9 управленияи запрещает через блок 10 совпадения подключение коммутируемого источникаа 11 тока к суммирующему узлу,Сигнал на входе компаратора 8 остается равным Оор, поэтому остаетсяподключе ым и выходной ток 3 МпгВ момент времени е 6 на выходе цифроаналогового преобразователя 5 появляется в дополнение к току 3,дток 3 ц дзи дальнейший процесс уравновешивания протекает таким же образом, как в первом :2 -с) или втором (с 4-с) тактах.В предлагаемом устройстве выходной ток коммутируемого источника тока не меньше тока младшего разрядацифроаналогового преобразователя,При этом время разряда паразитнойемкости до уровня срабатывания компаратора становится равным ь ь=03.лт.е. равно времени нарастания напряжени до уровня срабатьвания приее заряде на переднем фронте,Общее время задержки т., для устройства - прототипа состоит из времени заряда паразитной емкости Ь сзадержки включения компаратора С: .=15 нс, времени разряда паразитнойемкости Ь 1: и времени задержки выклечения компаратора т. =15 нс,Для предлагаемого устройства общее время задержки равно 5В"Ьй+1 ц +Ьй, +с цж,щ(90+15+90+15) нс=210 нс,а вцигрыа по быстродействию составляет 330-210)330 0,36, т.е. 36. ОБлижайшим по параметрам является выпускаемый промышленностьюаналого-циФройой преобразовательФ 7077/2. При разреаении в 11 разрядов он имеет время преобразования 8 мкс. Так как Ф 7077 Л является преобразователем поразрядного кодирования, то на один такт приходится 730 нс, В предлагаемом преобразователе за один такт на циФроаналоговый преобразователь и компаратор приходится 210 нс, а время задержек в циФровой схеме управления на основе К 155 ИР 17 не более 50 нс.Таким образом, ) 1 разрядный преобразователь, построенный по предлагаемой схеме, в 730 нс/260 нс= =2,8 раза более быстрый, чем Ф 7077/2.1048573 пр. ИХ оманова остав ехред ельГергел орректор В. Гирняк Редактор М,Товт писное омит откр енного ытийб. д. ении Рауш цнр Ююх и Сл Рык каз 7947/59 Тираж 9 ВНИИПИ Государс по делам изоб 113035, Москва, Ж лиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектна