Аналого-цифровой преобразователь

,8)2549626,13.05.76.2332080,06.10.77. ния тел УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к технике средств связи и может быть использовано при построении аналого-цифровых преобразователей сигналов изображенапример сигналов передающихевизионных камер. Цель изобретения - повышение точности преобразования. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) содержит и каскадов, каждый из которых, кроме п-го, состоитиз компаратора, выпрямителя, двух генераторов тока, и-й каскад выполнентолько на компараторе, а входной блокпредставляет собой дифференциальныйусилитель, первый вход которого является шиной преобразуемого сигнала,а второй .вход - шиной напряжениясмещения. Данный АЦП позволяет оперировать при преобразовании дифференциальными сигналами, сокращая числонеобходимых регулировок для согласования по уровню, и обеспечивает точное воспроизведение (отслеживание)сигналов во всем их динамическом диапазоне. 3 ил.1 13343Изобретение относится к технике средств связи и может быть использовано при построении аналого-цифровых преобразователей (АЦП) сигналов иэоб 5 ражения, например, сигналов передающих телевизионных камер,Цель изобретения - повышение точности преобразования.На фиг. 1 представлена структурная 10 схема АЦП; на фиг. 2 - структурная схема выпрямителя; на фиг. 3 - диаграммы сигналов, иллюстрирующих работу преобразователя, где буквами обозначены диаграммы сигналов в соответ ственных точках структурной схемы устройства на фиг. 1.АЦП (фиг. 1) содержит и, например 4 каскада, каждый из которых состоит из компаратора 1, выпрямителя 2, первого 20 генератора 3 тока и второго генератора 4 тока, Входной каскад содержит дифференциальный усилитель (ДУ) 5, а последний каскад - комнаратор 1. Первый вход ДУ 5 подключен к источнику 25 входного аналогового сигнала, а второй его вход соединен, например, с источником постоянного смещения. Первый и второй выходы ЛУ 5 соединены с соответствующими входами выпрямителя 230 и компаратора 1 первого каскада.В каждом каскаде второй генератор 4 тока соединен с третьим входом выпрямителя 2, четвертый и пятый входы которого подключены к первому и второму выходам компаратора 1, Первый и 35 второй выходы выпрямителя 2 соединены с соответствующими входами компаратора 1 и выпрямителя 2 последующего каскада. Первый генератор 3 тока соединен с первым вькодом выпрямителя 40 2, а выход, например второй, компаратора 1 подключен к выходу соответствующего разряда АЦП.Выпрямитель 2 АЦП обведен на фиг. 2 пунктиром, причем обозначен ные цифрами его выводы адекватны выводам выпрямителя 2, изображенного на фиг. 1. Он содержит три переключателя тока, в качестве которых может быть использован дифференциальный кас, кад любого типа, причем первый, второй и третий входы первого переключателя 6 тока соединены с соответствующими входами выпрямителя 2, а первый и второй его выходы соединены с 55 третьим входом второго и третьего переключателей 7 и 8.Первые (вторые) входы переключателей 7 и 8 тока объединены и соединены 7 гс четвертым (пятым) входом выпрямителя 2, Разноименные выходы второго и третьего переключателей 7 и 8 тока попарно объединены и соединены с соответствующими вькодами выпрямителя 2,АЦП работает следующим образом,Синфазный входной сигнал Бпреобразуется ДУ 5 в дифференциальный сигнал, который подается на соответствующие входы компаратора 1 и выпрямителя 2 первого каскада. Диаграмма сигнала Пна одном из выходов, наЬивпример первом, ЛУ 5 представлена на фиг., за сплошной линией, а на втором - пунктирной. Аналогично изображены диаграммы сигналов Б на выходах выпрямителя 2 каждого разряда. Поскольку структура преобразователя является дифференциальной, на временных диаграммах (фиг, 3) показаны лишь относительные уровни сигналов, так как по-: стоянные синфазные сигналы и помехи не оказывают существенного вредного влияния на работу преобразователя. Компаратор 1 определяет уровень под- вергаемого преобразованию сигнала относительно середины его динамичесВкого диапазона, соответствующего шкале преобразования. На его выходах формируются противофаэные сигналы высокого и низкого уровней логических символов "1" и "О". Эти сигналы, используемые как сигналы вькода разряда (фиг.3 а), управляют работой переключателей 7 н 8 тока выпрямителя 2.Первый переключатель 6 тока выпрямителя 2, имеющий в данном примере одинаковые и равные единице коэффициенты передачи по инвертирующему и неинвертирующему входам, под действием поступающего на его входы дифференциального сигнала 11=08., с выходов ДУ 5 осуществляет пропорциональное перераспределение тока генератора 4 тока между вторым и третьим переключателями 7 и 8 тока. При этом большему по величине сигналу на первом входе переключателя 6 тока соответствует больший ток на его первом выходе и наоборот.Второй и третий переключатели 7 и 8 тока осуществляют переключение тока, поступающего на их третьи входы от первого переключателя 6 тока, так, что при высоком уровне сигнала на их первых входах весь ток направляется на соответствующие первые вькоды. Переключение тока контролируется сиг1334375 налами компаратора 1. Предположим,что на первом выходе ДУ 5 действуетуниполярный сигнал большего уровня,а на втором - меньшего. В этом слу 5чае на первом выходе компаратора 1появляется высокий уровень, и переключатель 7 тока подключает к первому выходу выпрямителя 2 весь большийток переключателя 6 тока. Переключатель 8 тока подключает к второму выходу выпрямителя 2 весь меньший токпереключателя 6 тока,Если на первом выходе ДУ 5 действует сигнал меньшего уровня, а на 15втором - большего, то на первом выходе компаратора 1 появляется сигналнизкого уровня, и переключатель 7 тока подключает к второму выходу выпрямителя 2 весь меньший ток переключателя 6 тока. Переключатель 8 токаподключает к первому выходу выпрямителя 2 весь больший ток переключателя 6, тока. Таким образом, при любомразличии уровней униполярных сигналов э 5на входах первого каскада, на первомвыходе выпрямителя 2 протекает большийток, а на втором выходе - меньший.Происходит двухполупериодное выпрямление дифференциального сигнала, Далее из сигнала большего уровня, действующего на первом выходе выпрямителя 2, вычитается сигнал генератора 3тока, равный по величине половине динамического диапазона выходного сигнала первого каскада. В результате с вы 35ходов выпрямителя 2 первого каскадана входы последующего, второго, каскада подается дифференциальный сигнал,изображенный на фиг. Зб в координатах 4 ОпПф 1 Пы, Этот си нал подвергается аналогичному преобразованию вовтором каскаде, выходной сигнал которого изображен в координатах Пэ,в Вых ф г. ЗВ, затем в третьем каскаде (фиг. Зг). В последнемкаскаде определяется лишь положениеуровня сигнала предыдущего каскадаотносительно уровня его баланса, таккак отпадает необходимость формирова,ния сигнала для последующего каскада,В результате преобразования входногоаналогового сигнала на выходах разрядов устройства Аормируется цифровойкод. При этом кодовый растр, представляющий зависимость выходного кода Хот уровня Пподвергаемого преобразованию сигнала, будет отражать рефлексный двоичный код Грея (фиг.Зд). Симметричная относительно преобразуемого сигнала диАференциальная структура предлагаемого устройства обеспечивает по сравнению с известными устройствами повышение точности преобразования не менее чем в 5 раз. Использование в выпрямителе линейных элементов обеспечивает точное воспроизведение (отслеживание) выходным сигналом входного во всем динамическом диапазоне. Причем сигнал на выходе выпрямителя после свертки равен по амплитуде сигналу на его входе. Это дополнительно повышает точность преобразования. Кроме того, в предлагаемом устройстве упрощено согласование каскадов по уровню, поскольку для диААеренциальной симметричной структуры синфазные сигналы постоянных смещений преобразуемого сигнала по уровню, как и синфазные помехи, не оказывает заметного влияния на работу устройства. Это позволяет по сравнению с прототипом сократить примерно на 603 количество необходимых регулировок, так как отсчет сигналов производится только относительно уровня баланса каскадов. В каждом каскаде достаточно подстроить величину тока, например, первого генератора тока относительно величины тока второго генератора тока.формула изобретения 1. Аналого-цифровой преобразователь, содержащий п по числу разрядов преобразования каскадов, каждый из которых, кроме и-го каскада, выполненного на компараторе, выполнен на компараторе, двух генераторах тока и выпрямителе, первый выход выпрямителя 1-каскада соединен с выходом первого генератора тока -каскада, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введен дифференциальный усилитель, первый вход которого является шиной преобразуемого сигнала преобразователя, второй вход является шиной напряжения смещения, первый и второй выходы соединены с соответствующими первыми и вторыми входами компаратора и выпрямителя первого каскада, а в каждомкаскаде выход второго генератора тока соединен с третьим входом выпрямителя, четвертый и пятый входы которого соответст1 венно подключены к первому и второму выходам компаратора, а первый и второй выходы выпрямителя, кроме и-го . и икаскадов соединены соответстЭ5 венно с первым и вторым входами компаратора и выпрямителя +1 каскада, первый и второй входы компаратора и-го каскада соответственно подключены к первому и второму выходам выпря б мителя икаскада, вторые выходы компараторов всех каскадов являются выходными шинами преобразователя.о2. Преобразователь по л. 1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что выпрямитель выполнен на трех переключателях тока, первый, второй и третий входы первого переключателя тока являются соответственно первым, вторыми третьим входами выпрямителя, а первый и второй выходы соответственноподключены к первым входам второгои третьего переключателей тока, вторые входы которых объединены и являются четвертым входом выпрямителя, атретьи входы объединены и являются пятым входом выпрямителя, первый выходвторого переключателя тока объединенс вторым выходом третьего переключателя тока и является первым выходомвыпрямителя, а второй выход объединенс первым выходом третьего переключа"теля тока и является вторым выходомвыпрямителя.,БеляеваР Коррект тавител ред В.К Редактор И.КасардаТираж 901 НИИПИ Государств по делам изобр 13035, Москва, ЖПодписи ого комитета С ний и открытий