Устройство аналого-цифрового преобразования

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах передачи и обработКи информации.Цель изобретения - повышение точности преобразования.На фиг. приведена структурнаясхема преобразователя информации;на фиг.2 - вариант исполнения блока Оуправления; на фиг,З и 4 - эпюрыйапряжений, поясняющие работу устройства.Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, коммутатор 2,. сумматор 3, первый 4 и.второй 5 регистры, выходную шину 6, циф 11 оаналоговый преобразователь (ЦАП)блок 8 управления, усилитель 9разности, входную шину 10, преоб О1 аэователь 11 кодов, содержащий . элементов И 12, ИЛИ-НЕ 13.и ИЛИ 14.Блок 8 управления включает генератор 15 импульсов, счетчик 16, дешифратор 17, первый 18 и второй 9 элементы НЕ, элемент ИЛИ-НЕ 20, управляющие выходы 21 - 26,Сущность изобретения состоит ворганизации дополнительной обработкиходного сигнала с целью исключениядрейфовой составляющей кода, пропорциЬнальной дрейфу выходного напряженияусилителя 9.Устройство работает в два этапа,35В первом этапе посредством малоразрядного (. разрядов) биполярногоАЦП 1 и ш-разрядных (где а=1+и) сумматора 3 и первого регистра 4 производится алгебраическое суммированиевыходного кода Рсоответствующего выборке момента, с прира, 1-щением кода дР, полученного с помощью АЦП 1 для следующей выборки момента с и соответствующего разности 5111 (фиг. 3) .Во втором этапе происходит формиррвание корректирующего кода, соответствующего дрейфовой составляющейусилителя разности для момента 1ф 5 Окоторый алгебраически суммируется сзапомненным результатом первой суммыв первом регистре 4, а код второй суммы.теперь точно соответствуя преобра"1зуемому напряжению для моментавыборки, является выходным кодом пре-,образователя и выдается через регистр5 на ЦАП 7, Формирующий новое значение напряжения, необходимое для фор- . мирования приращения 311 в следующий момент времениффВ первом этапе из подаваемого на вход 10 аналогового сигнала (фиг.Зв) в момент времени Спроисходит вычитанне напряжения, сформированного ЦАП 7 в предйдущий момент времениВ этом случае сигнал ЦАП 7 с второго информационного входа коммутатора 2 передается на его выход, так как на первом н втором управляющих входах коммутатора блоком 8 управле-, ния с выходов 22 (24) формируются сигналы уровня "0" ("1") соответственно (фиг.Зб, момент , - Т 1) с воздействием полученной разности напря жений Д 11 (фиг,За) на информационный вход АЦП 1 и воздействием на управляющий вход АЦП 1 сигнала выборки с выхода 26 блока управления (фиг.Зв, момент С -). В качестве АЦП 1 для увеличения быстродействия используется параллельный биполярный АЦП, Для этих АЦП характерно минимально возможное время преобразования н апертурное время. Этим же апертурным временем будет обладать и предполагаемый преобразователь информации. В момент. окончания выборки (фиг.Зв). АЦП 1 переходит в режим преобразования и через время С на выходе АЦП 1 формируется код ДР(фиг,Зг).В случае воздействия отрицательной разности Л 11 на вход АЦП старшему 1-разряду формируемого кода ДР соответствует уровень "0", а код остальных 1-1 разрядов будет инверсным, если же разность 30 положительна, то старшему 1-разряду будет соответствовать уровень "1", а код остальных 1-1 разрядов будет прямым. Преобразователь 11 в этом случае не инвертирует 1-1 разряды АЦП 1, а инвертирует только 1"разряд, так как на выходах 23 (25) блока 8 управления уровни "0" ("1") соответственно (Фиг.Зд, момент- С з ), Таким образом, если разность ЖО, то для вычитания формируется дополнительный код, если й 11 Ъ О, то для сложе"ния формируется. прямой кодВ результате на выходе сумматора 3 (фиг.Зж) формируется алгебраическая сумма кода Рр предыдущей выборки с кодом разности ДР - код Р , С воздейст"87632 6на выходе сумматора формируется откорректированный код и при воздействии фронта сигнала с выхода 21блока 8 управления на управляющий5 вход регистра 5 (фиг.За, моментм)в последней происходит запись и навыходе б (фиг.Зи ) формируется откорректированный код Р , соответствующий выборке С- С г входного напря 1. г,жения Б, а сигнал на выходе 21(Фиг.Зз) сигнализирует об окончаниипреобразования. Кроме того, с момента 1 1происходит преобразованиепосредством ЦАП 7 откорректированного кода в напряжение. Период йне должен быть менее времени установления ЦАП 7. В этом случае интервал 1 1 - Сбудет являтьсявременем С д преобразования устройства.Работа блока 8 управления заключа.ется в параллельном формированиитрех последовательностей импульсов 25 на первом, третьем и пятом выходахдешифратора 1 7, их инвертированииэлементами НЕ 18 и 19, логическомсложении элементом ИЛИ-НЕ 20, причемадрес каждой из последовательностейзадается счетчиком 16, на счетныйвход которого подается последовательность импульсов с. периодом Т генеОратора 15. Период Т не должен преовышать одного из максимальных интервалов- е +, . (где К = 1,25).Для предлагаемого устройства это интервал С-4 , величина которого1для реализации минимального временипреобразования должна быть не более 411 суммы времени установления коммутатора 2, усилителя 9 разности, временивыборки АЦП 1, Отсюда время преобразования п будет равно 5 ТО. Кроме того, время установления ЦАП 7 не должно превышать времени 5.То 5 15. в регистр 4 (фиг.За). Кроме того, в момент Т на первый второй ) управз.1ляющие входы коммутатора (фиг,Зб) воз. действует также уровень "1" ("0") соответственно с выходов 22 (24) блока 8 управления, В этом случае инвертирующий вход усилителя 9 отключается от сигнала с выхода ЦАП 7 и подключается через коммутатор к сигналу с входа 10. Таким образом, начинается второй этап преобразования, кото. рый необходим для того, чтобы определить дрейфовую составляющую кода, про порционального дрейфу выходного напря жения усилителя 9, соответствующего моментувыборки. Изменением дрейг.фа в течение интервала г -з. можно пренебречь, так как дрейфовые напряжения меняются в течение не менее единиц миллисекунд, а интервал оп ределяется временем преобразования (не более 20 мс), а в АЦП 1 - временем распространения сигналов в преобразователе 11 и сумматоре 3 (для ЭСЛ микросхем не более 3 и 17 нс соответственно). При этом посредством воздействия в момент 1 ц - 1на1 управляющий вход АЦП 1 (Фиг.Зв ) с выхода 26 блока 8 управления сигнала выборки происходит преобразование выборки дрейфовой составляющей в код Р /др через время преобразования 7 (Фиг.Зг) после момента г, Есливр 4. ф дрейфовая составляющая положительная, то код Р ./др необходимо вычесть из1кода Р, хранимого в регистре 4, если дрейфовая составляющая отрицательная, то к коду регистра 4 необходимо прибавить код дрейфовой составляющей Р 1/др. Таким образом, на первых входах сумматора 3 должен формировать. ся дополнительный код, если дрейфовая составляющая положительная, и прямой код, если дрейфовая составляющая отрицательна, т.е. необходимо проинвертировать 1-1 разряды АЦП 1 и не инвертировать 1-разряды. Это достигается посредством воздействия с выходов 23 и 25 блока управления сигналов уровней "1" ("0") соответственно на управляющие входы преобразователя 11 в момент (фиг.Зд). При этом интервал 14, - 1 не должен4, 1быть менее времениз преобразова 1ния АЦП 1, а длительность сигнала (.,+ 11+, )не менее времени, распространения сигналов в преобразователе 11 и сумматоре 3, К моменту Формула изобретения 1, Устройство аналого-цифрового преобразования, содержащее аналого-, цифровой преобразователь, информационный вход которого соединен с выходом усилителя разности, первый вход которого является входной шиной, управляющий вход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым выходом блока управления, цифроаналоговый преобразователь, входы которого соединены с соответствующими вы 1587632ходами первого регистра и являются выходной шиной, сумматор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыше -ния точности, в устройство введенкоммутатор, преобразователь кодов,5второй регистр, выходы которого соеди иены с соответствующими информацион-,ными входами первого регистра и ссоответствующими первыми входами сумматора, вторые входы которого соеди,нены с соответствующими выходамипреобразователя кодов, информационныевходы которого соединены с соответст,вующими выходами аналого"цифрового,преобразователя, первый и второй управляющие входы - соответственно с, вторым и третьим входом блока управления, четвертый выход которого соеди;нен с управляющим входом второго ре-., гистра и с первым управляющим вхо, дом коммутатора, второй управляющийвход которого соединен с пятым выходом, блока управления, шестой выход которого соединен с управляющим. входом пер; вого регистра, выходы сумматора сое ,динены с соответствующими информацион ными входайи второго регистра, выходцифроаналогового преобразователя сое: динен с первым информационным входом 30, коммутатора, второй информационныйвход которого является входной шиной,фа выход коммутатора соединен с вторымвходом усилителя разности,2. Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что блок управления выполнен на генераторе импульсов, счетчике, дешифраторе, первом ивтором элементе НЕ, элементе ИЛИ-НЕ,выход которого является первым выхо Одом блока, первый вход элемента ИЛИ-НЕ соединен с первым выходом дешифратора и является шестым выходом блока, второй выход дешифратора является четвертым выходом блока и соединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ и входом первого элемента НЕ, выход которого является пятым выходом блока, третий выход дешифратора является вторым выходом блока и соединен с входом второго элемента НЕ, выход которого является третьим выходом блока, четвертый выход дешифратора соединен с уп.равляющим входом счетчика, разрядные выходы которого соединены с соответствующими входами дешифратора, счетный вход счетчика соединен с выходом генератора импульсов. 3. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что преобразователь кодов выполнен на 1 элементах И, 1 элементах ИЛИ-НЕ, 1 элементах ИЛИ, где 1 - разрядность аналого-цифрового преобразователя, причем выходы элементов ИЛИ являются выходами преобразователя кодов, первые и вторые входы элементов ИЛИ соединены соответственно с выходами элементов ИЛИ-НЕ и И, первые вхопы каждого 1-го элемента ИЛИ-НЕ, где 161,1 являются инфор-, мационными входами преобразователя кодов и соединены с первыми входами 1-го элемента И, вторые входы первого и (1-1)-го элементов ИЛИ-НЕ объединены с вторыми входами соответствующих элементов И и являются вторым управляющим входом преобразователя кодов,первый управляющий вход которого является вторым входом 1-х элементов И и ИЛИ-НЕ..Пекарь Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Пилипен Редакто Производственно-издательский комбинат "Патент"., г. Ужгород, ул. Гаг 01ВФЮ щат ЮЗаказ 2427 Тираж 666 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Иосква, Ж, Раушская наб д. 4/5