Конвейерный аналого-цифровой преобразователь

(71) Винницкий пол вые.обро 1лок технический инсти.М. Арапов, олкови Е.М.АР пова счет кон- ойстдвоиф 86, блик. 1981.ОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕиКслиО и б и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ тут(56) Гитис Э.И. Преобразователимации для электронных цифровыхлительных устройств. М.: Энергия1975, с, 308,Патент США Яф 42753кл, Н 03 К 13/02, опу(57) Изобретение относится к вытельной и измерительной техникеможет быть использовано для пре зования аналоговых величин в цифроЦель - повьппение достоверности прразования. Конвейерный аналого-цифвой преобразователь содержит блокэлементов разрядного кодирования,2 источников опорных токов, переклчатель 3, блок 4 управления, реги5, .шифратор 6. Повьппение достоверти преобразования достигается завведения режима метрологическоготроля, в котором используются свва симметричного измерительногоичного кода при преобразовании дференциального нулевого входногонала, при этом шифратор 6 обнаруживает запрещенные кодовые комбинаципри ухудшении метрологических хартеристик преобразования. 3 з.п, фИзобретение относится к вычислительной и измерительной технике иможет быть использовано для преобразования аналоговых величин в циф 5роные.Цель изобретения - повышение достоверности преобразования.На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого конвейерногоаналого-цифрового преобразователя;на фиг. 2 - функциональная схемаблока элементов разрядного кодирования; на фиг. 3 - функциональная схема блока управления; на фиг, 4 15пример реализации шифратора, выполняющего функцию контроля кодов.Конвейерный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) содержит (фиг. 1)блок 1 элементов разрядного кодирования, блок 2 источников опорных токов, переключатель 3, блок 4 управления, регистр 5, шифратор 6, выполняющий функцию контроля кодов, шину 7"Режим работы", входную шину 8, выходную шину 9 "Контроль преобразования", выходные шины 10,Блок 1 элементов разрядного кодиро.нания (фиг, 2) выполнен на и элементах 11 разрядного кодирования, каждый из которых выполнен на элементе12 сравнения токов, первом и второмсумматорах 13 и 14 токов и переключателе 15,Блок 4 управления (фиг, 3) выполнен на первом и втором триггерах 16и 17, тактовом генераторе 18, элементе И 19, счетчике 20, элементе 21задержки,Шифратор 6 (фиг. 4), выполняющий 40функцию контроля кодов, может бытьвыполнен на элементах 2 И-ИЛИ 22 ссоответствующими прямыми и инверсными входами, которые являются входами шифратора б, выходы элементов 2 И-ИЛИ 45 22, а также управляющий вход шифратора подключены к зходам элемента И 23, выход которого является выходом шифратора 6.Конвейерный аналого-цифровой пре 50образонатель работает следующим образом,Конвейерный АЦП должен быть выполнен на основе кода Фибоначчи или кодазолотой пропорцииеРабота конвейерного АЦП происходит н двух режимах: в режиме метрологического кспресс-контроля линейности выходной характеристики и режиме не посредственного преобразования входного аналогового сигнала в цифровойкод.Применительно к конвейерным АЦПцелесообразно использовать симметричный код золотой пропорции, в котором любое действительное число можетбыть представлено в виде:(а, = 1 соответствуетсуммированию веса 1-горазряда, а а, = 1вычитанию);р - вес 1-го разряда;р = 0,1 - параметр кода,Между весами разрядов существуютследующие соотношения:-Р -1-т (1)- О Р ф- ф;,+ ф; = О.На основе соотношений (1) производится контроль линейности выходной характеристики аналого-цифрового преобразователя.Величины опорных токов формируются пропорционально весам разрядов кода "золотой" пропорции:- а;1 эт(2)значение преобразуемоготока на входе (д+1) -гоэлемента 11 разрядногокодирования;значение преобразуемоготока на входе д-го элемента 11 разрядного кодирования;выходной сигнал д-го элемента 12 сравнения токов,определяемый выражением:1+ с а 1, сна 1ФЪ, а; 1,1; 1 = 1где 1; а. 1 э 1где а;е 1,1 1 фтэг. кф фгде 1 - -й опорный (эталонный)ток;1 э - значение исходного опорноготока.Процесс кодирования входной аналоговой величины 1 производится в соответствии с выражением:1 - входной (преобразуемый) ток,Результат преобразования на выходных шинах 1 О представляет собой симметричный код золотой пропорции,В режиме метрологического контроля осуществляется кодирование тока, равного току 1 , который с дополнительного выхода блока 2 через переключатель 3 подается на второй вход блока 1,обеспечивая тем самым нулевой дифференциальный входной ток первого элемента 11 разрядного кодирования. Результат кодирования по командам блока управления записывается в ре гистр 5 и анализируется шифратором 6, Признаком наличия отклонений весов разрядов является нарушение соотношения (1), что приводит к появлению запрещенных кодовых комбинаций, 20 Разрешенными, например, для кода "золотой" 1-й пропорции являются кодовые группы, состоящие из трех разрядов вида; 1 1 1 или 1 1 1. Невыполнение этого условия является 25 признаком увеличения погрешности преобразования выше допустимого уровняПри переходе к режиму Метрологического контроля сигнал "Режим работы", поступающий по шине 7, переводит КБ-триггер 16 в блоке ч управления в единичное состояние, разрешая работу тактового генератора 18, первый импульс которого переводит КБ- триггер 17 в единичное состояние,35 обеспечивая состояние переключателя 3, соответствующее режиму метрологического контроля, и разрешая прохождение тактовых импульсов через элемент И 19 на счетный вход счетчика 20, коэффициент деления которого обеспечивает появление сигнала занесения результата преобразования в регистр 5 после завершения работы блока 1 элементов разрядного кодирования, После записи результата преобразования в регистр 5 сигнал с выхода элемента 21 задержки разрешает работу шифратора 6 го обнаружению запрещенных комбинаций, свидетельствующих об увеличении погрешности пре 50 образования выше допустимого уровня.Формула изобретения1. Конвейерный аналого-цифровой преобразователь, содержащий блок элементов разрядного кодирования, блок источников опорных токов, выходы которого подключены к соответствующимпервым входам блока элементов разрядного кодирования, выходы которогоявляются выходными шинами, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения достоверности преобразования, введены шифратор, регистр, переключатель, блок управления, входкоторого является шиной "Режим работы", первый выход подключен к управляющему входу шифратора, выход которого является выходной шиной "Контроль преобразования", информационные входы подключены к соответствующим выходам регистра, информационные входы которого подключены ксоответствующим выходам блока элементов разрядного кодирования, управлящий вХод подключен к второму выходублока управления, третий выход которого подключен к управляющему входупереключателя, первый информационныйвход которого подключен к дополнительному выходу блока источниковопорных токов, второй информационныйвход является входной шиной, выходподключен к второму входу блока элементов разрядного кодирования.2, Преобразователь по п,1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что блок элементов разрядного кодирования выполнен на п элементах разрядного кодирования, где и - число разрядов преобразователя, логические выходы которых являются соответствующими выходами блока, первый аналоговый выход-го элемента разрядного кодирования;подключен к первому входу (+1)-гоэлемента разрядного кодирования,первый вход первого элемента разрядного кодирования и вторые входы иэлементов разрядного кодирования являются соответствующими первыми входами блока, третий вход первого элемента разрядного кодирования является вторым входом блока, второй аналоговый выход 1-го элемента разрядного кодирования подключен к третьему входу (д+1)-го элемента разрядногокодирования, первый и второй аналоговые выходы п-го элемента разрядногокодирования подключены к Вине нулевого потенциала,3. Преобразователь по л,1, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что блокуправления выполнен на тактовом генераторе, элемеите И, счетчике, элементе задержки, первом и втором КБ триггерах, К-входы которых объединены и подключены к выходу элемента задержки и являются первым выходом блока управления Б-вход первого КБ-триггераУ5 является входом блока управления,прямой выход подключен к управляющему входу тактового генератора, выход которого подключен к первому входу элемента И и, к Я-входу второго КБ-тригге 10 ра, прямой выход которого является третьим выходом блока управления и подключен к второму входу элемента И, выход. которого подключен к счетному входу счетчика, выход которого является вторым выходом блока управления и подключен к входу элемента задержки.4. Преобразователь по п,2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что каждый элемент разрядного кодирования выполнен на первом и втором сумматорах токов,Ьпереключателе и элементе сравнения токов, первый вход которого объединен с первым входом первого сумматора токов и является первым входом элемента разрядного кодирования, второй вход объединен с первым входом второго сумматора токов и является третьим входом элемента разрядного кодирования, выход является логическим выходом элемента разрядного кодирования и подключен к управляющему входу переключателя, информационный вход которого является вторым входом элемента разрядного кодирования, первый и второй выходы подключены соответственно к вторым входам первого и второго сумматоров токов, выходы которыхФ являются соответственно первым и вторым аналоговыми выходами элемента разрядного кодирования.1381706 фиг Составитель В. ПершиковРедактор Т. Парфенова Техред Д.Сердюкова Корректор Н. Коро о Производственно-полиграфическое предприятие, г. Уа л, Проектная,аказ 1194/55 Тирак 928 ВНИИПИ Государстве по делам изобрет 113035, Москва, Ж"35ногоиийРауш Подпикомитета СССРоткрытийская наб д,