Способ аналого-цифрового преобразования и устройство для его осуществления

СООЗ СОВЕТСНИХССЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУбЛИК 3 М 1/ СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМИ ГКНТ СССР ОБРЕТЕНИЯ САН ВТОРСНОМУ СНИДЕ 83/24-248790. Бюл. 9 9гинов, Е.М,Пр Целтидопалг 5(088.8)й В.Г. ии ЦАП. -77е свкл. Интегралънынергия,дрфМ.: Э -24.ельство СССР М 1/1 О, 198 рис. идет Н 03(57) Изобретвниционно-измерите ГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБ ЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУиз РУ жки и пенситорая ставл динамиче в а ьно сое элемен и цифр образую ской тносится к информаой технике, может для высокопроиззионного аналогоования аналоговых я усовершенствооротчик овнал реверсивного счгового преобразов лок компенсации с ть испольэова теля атич дитель фровог го, преципреобраз щих ки. 2 с и являетс сиг Изобретение относит веонно-измерительной и ноФ технике, может быт к информа- ычислитель- щВпольэовано цизионного преобразования ансигналов в код и являетсянствованиемизобретенияв9 1305848.изобретения - повьппение точеобразования,для и Эвых усоверш по авт. Цельно дставлена структурная а аналого-цифрового на фиг.2 - конструкраторов; на фиг.3 аммы, поясняющие рабо-. На фигсхема ус преобраз ция блок пр ст вания комп диа тва времени ту устр(61) 13058 (21) 41882 (22) 29.01 (46) 07.03 (72) С.Н.Л и А.С.Семе (53) 681.3 (56) Балак схемы АЦП 1978, с.76Авторск В 1305848,ванием изобретения по а.с. 9 1305848.ь изобретения - повышение точноспреобразования. Цель достигается олнением устройства, реализующего оритм преобразования с выделением и уравновешиванием сигнала, пропорционального значению ошибки для каждого периода преобразования, узлом компенсации систематических составляющих сигнала ошибки, Функция узла - поддержание остаточного значения сигнала ошибки в диапазоне его точного измерения, Узел состоит игнале ошибки, посл иненных блока компа оставляющеи сигнала о 3 и ф лыр 3 ил Преобразователь содержит амплитудный дискретизатор 1, ключ 2, последовательно соединенные первый амплитудный анализатор 3, первую группу элементов И 4, цифроаналоговый преоб разователь 5, аналоговый сумматор 6второй амплитудный анализатор 7регистр 8 с инверсией кода, вторую группу элементов И 9, цифроаналого вый преобразователь 10линию 11 задержки, блок 12 компараторов, третью группу элементов И 13, реверсивный счетчик 14 и цифроаналоговый преобразователь 15. Структурная схема бло.ка раторов показана на фиг.2, 1548845где компаратор 16 сравнивает выходноенапряжение аналогового сумматора сверхней границей диапазона амплитудного анализатора 7, а компаратор17 " с нижней границей диапазона,5Аналого-цифровой преобразовательработает следующим образом.До момента стробирования амплитудного дискретизатора ключ 2 находитсяв открытом состоянии и пропускает задержанный на время 3 преобразуемыйвходной сигнал на вход аналоговогосумматора (график 8), группы элементов И 4 аи 9 закрыты (графики 6и 7), в результате выходные напряжения цифроаналоговых преобразователей5 и 10 близки к нулю (графики 10 и13) кодовая комбинация на вьйоде реверсивного счетчика 14 установленапредшествующими периодами преобразования, а цифроаналоговый преобразователь 15 в этом случае выдает некоторое компенсирующее напряжение (график 13). С приходом стробирующего им пульса в момент времени С (график 1)производится выборка мгновенного значения преобразуемого сигнала, На вы,ходе аналогового сумматора (график111) появляется напряжение ошибки,величина которого зависит от выходного напряжения амплитудного дискретизатора, аддитивного смещения цифроаналоговых преобразователей 5 и 10,компенсирующего напряжения цифроаналогового преобразователя 15, преобразуемого входного сигнала, задержанного на время 3 , собственно аддитив.ного смещения аналогового, кроме того при цифровом преобразовании напряжения аналогового сумматора нарезультат кодирования влияет исобственное аддитивное смещение амплитудного анализатора 7. Иными словамив каждом периоде преобразования выделяется суммарная ошибка, которуюпривносят все узлы преобразователя,участвующие в иэмерении младших разрядов В момент временипроизводится стробирование амплитудныханализаторов 3 и 7, после чего ключ2 закрывается,По окончании кодирования старшихразрядов входного сигнала и сигналасистематических ошибок преобразовате"55ля в момент времени стробируетсярегистр 8, запоминающий код ошибок,а также открываются группы элементовИ 4 и 9. На этом этапе производится формирование аналогового эквивалента старших разрядов входного напряжения и сигнала ошибок преобразователя, соответственно цифроаналоговыми преобразователями 5 и 10.Таким образом, аналоговое напряжение младших разрядов формируется из расностного напряжения между заполненным значением входного сигнала, аналогового эквивалента старших разрядов и аналогового эквивалента систематических ошибок. В момент времени С, повторно, в течение периода преобразования осуществляется стробирование амплитудного анализатора 7, который в этом случае кодирует уже младшие разряды преобразуемого напряжения. Сразу же после стробирования блока 7 ключ 2 открывается, а группы элементов И 4 и 9 закрываются, По окончании динамических процессов в цифроаналоговых преобразователях 5 и 10 и ключе 2 устройство готово к следующему периоду кодирования входной велич ины.Рассмотрим теперь случай, когдасигнал ошибки к моменту его цифровогокодирования окажется за пределамидиапазона амплитудного анализатора7 (на фиг.3, период преобразованияТ 1). В момент времени , когда производится стробирование амплитудныханализаторов, этот стробирующий импульс через открытый вентиль группыэлементов И 13 поступает на один извыходов реверсивного счетчика 14.Выбор входа счетчика зависит от того,какой граничный уровень диапазонаамплитудного анализатора 7 был превышен. В данном случае превьппенверхний уровень преобразователя ипоэтому срабатывает компаратор, открывающий вентиль, пропускающий стробирующий импульс на суммирующий входсчетчика, В результате эквивалентноекоду счетчика 14 напряжение цифроаналогового преобразователя 15 увеличивается на один квант, что в своюочередь вызывает пропорциональноеуменьшение выходного напряжения аналогового сумматора, Итеративный циклкомпенсации ошибки продолжаетсядо тех пор, пока сигнал ошибки не окажется в диапазоне кодирования амплитудного анализатора 7. В рассмотренном случае для компенсации было достаточно одного цикла, 48845 6ошибки в процессе кодирования входной величины,формула изобретения1,Способ аналого-цифрового преобразования по авт,св. У 1305848 о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что сцелью повышения точности преобразования, в нем одновременно с преобразо 1 Ованием в код старших разрядов преобразуемого напряжения сравнивают напряжение разности между запомненными текущим значениями преобразуемогонапряжения с границами диапазонапреобразования, формируют соответствующий код, преобразуют последний вкомпенсирующее напряжение, котороевычитают иэ напряжения разности между запомненным и текущим значениямипреобразуемого напряжения в каждомпериоде преобразования, а преобразуемое напряжение перед преобразованиемв код старших разрядов задерживают,. 2.Устройство аналого-цифрового25 преобразования по авт.св.305848о т л и ч а ю щ е е с я тем, чтов него введены блок компараторов,третья группа элементов И, реверсивный счетчик, третий цифроаналоговый30 преобразователь, линия задержки,включенная в разрыв связи входнойшины с информационным входом первого амплитудного анализатора, входблока компараторов соединен с выхо 35дом аналогового сумматора, а выходыподключены к соответствующим первымвходам элементов И третьей группы,вторые входы которых являются первой управляющей шиной, а выходы сое 40 динены соответственно с входаь(и суммирования и вычитания реверсивногосчетчика, выход которого через третий цифроаналоговый преобразовательподключен к пятому входу аналогового45 сумматора,З.устройство по п,2, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что блок компараторов выполнен на двух компараторах, неинвертирующий вход первого50 из которых и инвертирующий вход второго объединены и являются входомблока, инвертирующий вход первогокомпаратора и неинвертирующий входвторого являются соответственно шинами верхнего и нижнего граничных напряжений диапазона преобразованиявторого амплитудного анализатора авыходы компараторов являются выходами блока, 1548845) х(1 -Г СтроЮУдГСтрад гюзичаС 710 од 3АЦПаСтроб 4фЩ/77Опроо Хрег 8 нее и Ь ключа Ьад У УГ 4 Ьг Ю ЩЮ 5 Фы 0уюеатаю Ьр,Е гр.н.Ьы 1 Г гИпю 08 и 15 ЦДИ 5 Составитель В,Махнановдактор Н,Лазаренко . Техред Л.Сердюкова Корректор М.Максимишин Подписи Заказ 145 Тир ВНИИПИ Государственного комитет 113035, Москва, СССР ткрытиям при д. 4/5 тениям ская н о изо 35, Р изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10