Способ аналого-цифрового преобразования электрического сигнала и устройство для его осуществления

(3 02 Г 7/О ЗОБ И ПИ ТЕНТУ чев и А.В. Малко ельство СССР 00, 1979.Ф 88/01400, кл. 0 ЦИФРОВОГО ПРЕРИЧ Е ООГО СИГТВО ДЛЯ ЕГО фрового преобразоего осуществления Недостатком тся сложность АЦП уднений с рных затр ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР)(56) 1, Авторское свидетМ 682857, кл, 6 02 Р 7/2, Заявка РСТ ЮОР 7/00, 1988.(54) СПОСОБ АНАЛОГООБРАЗОВАНИЯ ЭЛЕКТНАЛА И УСТРОЙСОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Способ аналого-цивания и устройство для Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для построения быстродействующих аналого-цифровых преобразователей (АЦП) для микропроцессорных измерительных систем.Известен способ преобразо:. ания электрического сигнала, основанный на параллельном сравнении внешнего электрического сигнала с известным эталонным электрическим сигналом и реализованный на кремневой биполярной технологии в виде рядо параллельно включенных компараторов, блока управления и . .блока согласования с микропроцессором, М звестного способа явля- еализации многоразряд-за конструктивных изацией множества комотносится к оптическим преобразователям аналоговых величин в цифровые, Сущность; в объеме электрооптического кристалла осуществляют многократное отражение необыкновенного луча, действуя на соответствующий ему показатель преломления напряжением электрического сигнала, приложенным к сигнальным электродам на поверхности кристалла, Результирующее наведенное смещение необыкновенного луча регистрируют позиционно-чувствительным фотоприемным блоком и преобразуют в цифровой код, используя при этом блок управления с микропроцессором и постоянным запоминающим устройством. 2 с. и 2 з,п. ф-лы, 3 ил. параторов на кремневой пластине и с отводом избытка тепла.Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому является интерферометрический способ аналого-циФрового преобразования. Способ заключается в том, что пучок света, содержащий две монохроматические составляющие, делится на два пучка, один из которых направляют в электрооптический кристалл вдоль оптической оси, а другой минует кристалл, прикладывается внешнее электрическое поле к кристаллу, Под воздействием электрического поля изменяется фазоаая скорость монохроматических составляющих первого луча и при последующем наложении на второй луч происходит интерференция соответствующих составляющих пучка света, далее производится разделение пучка на две монохроматические составляющие, например, спомощью дифракционной решетки и регистрируется их интенсивность. С помощьюпороговых элементов осуществляется кодирование интенсивностей,Известно устройство для осуществления аналого-цифрового преобразования выше описанным способом, выбранное вкачестве прбтотипа. Устройство содержитблок входного сигнала, электронно-оптический блок, блок полупроводниковых лазеров, блок разделения"и сведения световыхпучков, фотоприемный блок и кодирующийблок. (Недостатком известного способа и устройства является сложность создания многоразрядных АЦП.Целью изобретения является увеличение разрядности аналого-цифрового преоб-разования электрического сигнала.На фиг, 1 представлена схема устройства для реализации способа аналого-цифрового преобразования; на фиг, 2 - схемаспособа аналого-цифрового преобразования; на фиг. 3 - схема одного из способовпостроения ЭОБ. 25Устройство для реализации заявленного способа (фиг. 1) содержит блок полупроводниковых лазеров 1, блок 2 входногосигнала, электронно-оптический блок 3,блок 4 фотоприемников, блок 5 цифрового 30кодирования, блок 6 управления и согласования с микропроцессором,шину 7 данных.Блок 6 вырабатывает и принимает следующие сигналы;ЗПР - запуск преобразования,35ГТ - готовность преобразования,ЧТ - чтение,ВУС - выбор устройства,ОВВ - открыть входные ворота,НЛ - номер лазера, 40РЗЛ - разрешение работы лазера,АВД - автоматический выбор диапаэонаВБЯ - выбор ячейки блока цифровогокодирования, 45СБР - сброс выбора ячейки,СРВ - шина сигналов разрешения выбора иэ ячейки блока цифрового кодирования,ВЩД - внутренняя шина данных, 50ВЧТ - внутренний строб чтения,Устройство работает следующим образом.При поступлении сигнала ЗПР блок 6вырабатывает сигнал ОВВ, НЛ и РЗЛ, по 55сигналу ОВВ входной электрический сигналпоступает на вход блока 3, сигнал НЛ опре-деляет номер лазера или группы лазеров,так как одновременно могут работать несколько лазеров, лучи которых расположены в разных оптических плоскостях. По сигналу РЗЛ лазер генерирует луч в блок 3, Луч лазера 1 (фиг. 2) попадает во входное окно кристалла 8 под углом к оптической оси ОО, При отсутствии внешнего электрического поля от блока 2 на отражающих покрытиях 9 кристалл 8 оптически иэотропен, т,е, луч лазера 1 не разделен на "обыкновенный" 10 и "необыкновенный" 11 лучи, При подаче внешнего электрического поля от блока 2 кристалл 8 становится оптически анизотропным, что приводит к расслоению луча лазера 1 на "обыкновенный" 10 и "необыкновенный" 11 лучи, Коэффициент преломления "необыкновенного" луча 11 зависит от величины вйешнего электрического поля. При многократном отражении лучей от отражающих покрытий 8 на выходе кристалла 8 накапливается линейное (угловое) смещение между лучами, причем "обыкновенный" луч 10 не изменяет свое пространственное положение, Следовательно, ячейки блока 4 могут светиться только "необыкновенным" лучом 10, Накопление линейного (углового) смешения можно осуществить и при условии создания оптической системы из нескольких кристаллов с разными оптическими характеристиками (фиг, 3), при этом происходит накопление смещения в каждом кристалле и на границе оптических сред. Если смещение луча больше "строки" матрицы блока 4 (фиг. 1), то вырабатывается сигнал АВД, поступающии в блок 6, который вырабатывает следующую комбинацию сигнала НЛ, Этот процесс повторяется до тех пор, пока луч не войдет в границы очередной строки". Элемент блока 4 выдает сигнал в шину СРВ, по этому сигналу блок 4 вырабатывает сигнал ВБЯ, поступающий в блок 6, который выдает сигнал ГТ. В блоке 5, представляющий собой ПЗУ, сигнал из шины СРВ разрешает одну из ячеек памяти, в которой хранится код, соответствующий преобразуемой величине. При появлении на, входах блока 6 сигнала ЧТ и ВУС блок 6 формирует сигнал ВЧТ, поступающий в блок 5; по которому иэ разрешенной ячейки блока 5 по шине ВШД поступает код в блок 6. Из блока 6 цифровой код словами или байтами поступает на шину 7. После передачи из блока 6 полного кода происходит снятие сигнала ГТ и формируется сигнал СБР, по которому блок 4 снимает сигнал на шине СРВ, После этого устройство готово к новому циклу преобразования.Одним из недостатков предлагаемого устройства является существенная зависимость электрооптических эффектов, положенных в основу способа, от температуры, Для устранения этого недостатка можновключить в устройство схему термостабилизации электронно-оптического блока. Использование предлагаемого способа и устройства для его реализации позволяет создать на базе существующих микроэлект ронных технологий новый быстродействующий АЦП в виде интегральной микросхемы или микросборки, совместимый с микропроцессором. Это позволяет создать новые системы для управления и сбора информации 10 в реальном масштабе времени. Формула изобретения1. Способ аналого-цифрового преобразования электрического сигнала, Заключаю щийся в том, что по крайней мере один луч монохроматического излучения направляют в электрооптический кристалл, действуют на последний напряжением электрического сигнала, индуцируя измене ние показателя преломления злектрооптического кристалла для необыкновенноголуча, регистрируют результирующее изменение выходного параметра монохроматического излучения и преобразуют его в 25 цифровой код, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения разрядности преобразования, луч монохроматического излучения направляют наклонно к оптической оси .кристалла, выделяют необыкновенный луч, 30 осуществляют многократные отражения последнего в объеме электрооптического кри.сталла и . результирующее пространственное смещение необыкновенного луча используют в качестве выходного 35 параметра монохроматического излучения,2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения динамического диапазона преобразования, одновременно направляют не менее двух лучей монохро матического излучения в разные области объема электрооптического кристалла, действуя на последние неперекрывающимися между собой уровнями напряжения электрического сигнала,3, Устройство для аналого-цифрового преобразования электрического сигнала. содержащее последовательно оптически связанные по крайней мере один полупроводниковый лазер, снабженный блоком накачки, электрооптический кристалл, снабженный сигнальными электродами и фотоприемный блок, а также блок цифрово- го кодирования, вход которого подключен к выходу фотоприемного блока, усилитель сигнала, выход которого подключен к сигнальным электродам электрооптического кристалла. а вход усилителя сигнала является входом устройства, отл и чаю ще вся тем, что в устройство дополнительно введен блок управления, включающий в себя микропроцессор и постоянное запоминающееустройство, злектрооптический кристалл выполнен сотражающими покрытиями на его поверхности, оптическая ось электрооптического кристалла расположена:под углом к направлению оптической оси канала излучения полупроводникового лазера, а фотоприемный блок выполнен позиционно-чувствительным, при этом пор. ты блока управления подключены к соответствующим портам блока накачки, усилителя сигнала, фотоприемного блока и блока цифрового кодирования,4, Устройство поп.3,отл ича ю щ еес я тем, что, с целью упРощения; отражаю- щие покрытия электрооптического кристал- . ла выполнены из токопроводящего материала и подключены к источнику входного сигнала.1787281 оставитель Е.Халатовехред М Моргентал акто ректор С.Шекм Заказ 273 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, ужгород, ул,Гагарина, 101