Аналого-цифровой преобразователь

Номер патента: 767965

Авторы: Готлиб, Загурский

ZIP архив

Текст

(72) Авторы изобретения В, Я, Загурский и Г. И. Готлиб Институт электроники и вычислительной техники АН Латвийской ССР(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛБ Изобретение относится к импульсной технике, в частности к устройствам преобразования формы информации, и может использоваться в вычислительной технике и скоростных системах обработки информации;Известен аналого-цифровой преобразователь (АЦП), содержащий в каждом из трех каналов параллельный АЦП, а также регистр и счетчик 11. Три старших разряда цифрового эквивалента преобразуемого сигнала формируются параллельно с помощью АЦП, а младшие разрядь 1 - путем 10 счета импульсов во время линейного разряда конденсатора дополнительных устройств выборки, содержащихся в каждом канале.Недостатками такого АЦП являются низкая точность и невысокое быстродействие,Цель изобретения - повышение точности15 и быстродействия АЦП.Это достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий параЛ- лельный, аналого-цифровой преобразователь, регистр и счетчик, дополнительно введены щ управляемый по частоте генератор сигнала развертки, блок компараторов, делитель частоты, формирователь строб-импульсов, импульсно-фазовый детектор и генератор эталонной частоты, причем первые входы блока компараторов и параллельного аналогоцифрового преобразователя объединены и соединены с входной шиной, выход блока компараторов через формирователь строб- импульсов подключен соответственно к второму входу параллельного аналого-цифрового преобразователя и первому входу регистра, выход генератора эталонной частоты соединен с входом счетчика, выход которого подключен к второму входу регистра и, через делитель частоты к первому входу импульсно-фазового детектора, второй вход и выход которого соединены соответственно с первым выходом и входом управляемого по частоте генератора сигнала развертки, второй выход которого соединен с вторым входом блока компараторов, выходы параллельного аналого-цифрового преобразователя и регистра соединены с выходной шиной. При этом управляемый по частоте генератор сигнала развертки содержит первый и второй управляемые источники тока, первый и второй интеграторы, первый и второй компараторы, а также управляющий К - Я-триггер и переключатель, причем выход первого управляемого источника тока соединен с входом первого интегратора, выход которого соединен с первыми входами первого и второго компараторов, вторые входы которых подключены" к источникам опорного напряжения а выходы соединены соответственно с 5 и Р входами управляющего К - Я-триггера, выход которого соединен с первым входом переключателя и входом второго интегратора, выход которого через второй управляемый источник гокасоединен с вторым входом переключателя, выход которого соединен с входом первого интегратора. 10На фиг. 1 представлена блок-схема 1-разрядного (1 с= и +гп, где и = 1, 2, Зи;т = 1 2,3, ,ги) аналого-цифрового преобразователя; на фиг. 2 изображены временные диаграммы работы преобразователя; на фиг. 3 представлена блок-схема управляемого по частоте генератора сигнала развертки.Преобразователь (фиг. 1) содержит иразрядный (п=1, 2, Зп) параллельный аналого-цифровой преобразователь 1, вход которого соединен с первым входом блока 29 компараторов 2 и входом 3 устройства. Выход блока 2 через формирователь строб-импульсов 4 соединен с вторым входом преобразователя 1 и первым входом ги-разрядного (в=1,2,3ги) регистра 5. Выход генератора эталонной частоты 6 соединен с входом гп-разрядного (ги = 1,2,3гп) счет- чика 7, выход которого подключен к второму входу регистра 5 и входу делителя частоты 8, Выход делителя частоты 8 соединенс первым входом импульсно-фазового детек- щтора 9, выход которого соединен с управляющим входом 10 управляемого по частоте генератора сигнала развертки 11. Выход 12 генератора сигнала развертки 11 соединен с входом импульсно-фазового детектора 9, а выход 13 - с вторым входом блока 2. Вы 31ход 14 преобразователя 1 и выход 15 регистра 5 образуют выходы устройства для старших и младших разрядов цифрового эквивалента преобразуемого сигнала соответствен но.ЯФВременные диаграммы (фиг, 2) получены при условии, что и = гп = 3; преобразователь 1 и счетчик 7 работают в коде Грея;делитель частоты 8 - двухразрядный, а генератор 11 вырабатывает сигнал развертки треугольной формы, На фиг. 2 приняты сле- Я дующие обозначения; 16 - квантующая характеристика преобразователя 1 (заштрихованы состояния лог, 1); 17 - квантующая характеристика блока 2 в момент времени 18 (с учетом работы схемы 4); 19 - 23 - моменты совпадения сигнала на входе 3 с порогами срабатывания блока 2.Для обеспечения такой. строгой синхронизации управляемый по частоте генератор" сигнала развертки, представленный на фиг. 3,содержит первый 24 и второй 25 управляе- и "" мьге источники тока, причем выход источника тока 24 соединен с входом первого интегратора 26, выход которого соединен с первыми входами первого 27 и второго 28 компараторов. Выходы компараторов 27 и 28соединены соответственно с 5 и К входамиуправляющего К-Я-триггера 29, выход которого соединен с первым входом переключателя 30 и второго интегратора 31, Выходвторого интегратора 31 через второй управляемый источник тока 25 подключен к второму входу переключателя 30, выход которого соединен с входом первого интегратора 26. К вторым входам 32 и ЗЗ соответственно первого 27 и второго 28 компараторов подключены источники опорного напряжения. Выход первого интегратора 26 является выходом 12 сигнала развертки, выходуправляющего й-триггера 29 - выходом13 меандра, а вход первого источника тока24 - управляющим входом 10 всего управляемого по частоте генератора сигнала развертки 11. Как уже указывалось, генератор11 вырабатывает сигнал треугольной формы.Преобразователь работает следующим образом,Преобразуемый сигнал с входа 3 поступает на входы блока 2 и преобразователя 1.Поскольку блок 2 сканирует весь диапазонпреобразования, то в момент времени 1923 (фиг. 2) произойдет совпадение преобразуемого сигнала с порогом срабатыванияодного из компараторов блока 2. Моментысовпадения 19 - 23 определяются как ходом реализации преобразуемого сигнала,так и сигнала развертки. В момент совпадсния на выходе формирователя 4 происходит смена логических уровней (лог О налог 1. или наоборот). Фронт этого импульса стробирует как преобразователь 1, так ирегистр 5, записывая в нем текущее значение кода на выходе счетчика 7, При этомна выходе 14 фиксируется и старших разрядов, а на выходе 15 - гп младших разрядов, составляющих 1 с-разрядный (1 с = и+ и)кодовый эквивалент преобразуемого сигнала. Фиксация кодов старших и младших разрядов происходит одновременно по сигналуформирователя строб-импульсов 4.При этом шкала младших разрядов впроцессе работы преобразователя реализуется следующим образом.Импульсы эталонной частоты с выходагенератора 6 подсчитываются счетчиком 7.Старший разряд с выхода счетчика 7 подается на вход делителя частоты 8. Импульсы деленной (в рассматриваемом случае -в 4 раза) частоты с выхода делителя 8при помощи импульсно-фазового детектора9 сравниваются с сигналом меандра на выходе 12 генератора сигнала развертки 11.При уходе частоты генератора сигналаразвертки 11, что соответствует изменениюпараметров на его выходах 12 и 3, на выходе импульсно-фазового детектора 9 вырабатывается сигнал, пропорциональный разности фаз эталонного сигнала генератора 6на выходе делителя частоты 8 и меандра на выходе 12 генератора сигнала развертки 11, Сигнал с выхода импульсно-фазового детектора 9 подается на управляющий вход О генератора сигнала развертки 11. В результате воздействия этого сигнала частота и фаза меандра и,соответственно сигнала развертки изменяются таким образом, что разность фаз между меандром и сигналом с выхода делителя частоты 8 становится равной нулю. Этим устраняются флуктуации частоты и фазы сигнала развертки. В установившемся режиме сигнал развертки когерентен сигналу генератора эталонной частоты 6.Вследствии когерентности этих сигналов значения кода на выходе счетчика 7 строго соответствуют квантованным по амплитудезначениям сигнала развертки генератора сигнала развертки 11. Моменты их изменений,31015 образующиеся в результате подсчета счетчиком 7 импульсов с выхода генератора 6, строго синхронизованы с началом и концом 26 меандра генератора сигнала развертки 11 и, следовательно, с экстремальными значениями самого сигнала развертки.Управляемый по частоте генератор сигнала развертки 11 (фиг, 3) работает сле 23 дующим образом.Пусть в данный момент времени, вследствие наличия сигнала от импульсно-фазового детектора 9 на управляющем входе 1 О генератора 11, на выходе управляющего триг-, гера 29 появляется лог. О; при этом пе- щ реключатель 30 отключает источник тока 25 от интегратора 26. Ток источника 24 приводит к линейному изменению увеличению (уменьшению) в соответствии с направлением тока напряжения на выходе интегратора 26.35Напряжение изменяется до тех пор, пока не станет равным опорному напряжению, поданному на вход 32 компаратора 27. Компаратор 27 при этом срабатывает и переводит управляющий триггер 29 в состояние лог. 1, От сигнала с выхода триггера 29 срабатывает переключатель 30 и подключает источник тока 25 к интегратору 26. Если ток источника 25 не равен току источника 24, то напряжение на выходе йнтегратора 26 начинает линейно изменяться (увеличи ваться, уменьшаться). Напряжение изменяется до тех пор, пока не станет равным опорному напряжению, поданному на вход 33 компаратора 28. Компаратор 28, срабатывая, вновь переводит управляющий триггер 29 в состояние лог. 0.Если отношение токов источника 25 и источника 24 не равно двум, т.е. скважность меандра не равна двум, начинает работать интегратор 31, и на его выходе появляется сигнал, изменяющий ток источника 25 так, ичто скважность меандра приближается к двум. Управление импульсно-фазовым детектором 9 током источника 24 генератора 11 приводит к изменению частоты сигналов на его выходах 12 и 13. Этим обеспечивается стабильность и симметрия сигнала развертки, Величина амплитуды сигнала развертки определяется заданием опорных напряжений на входах 32 и 33 генератора сигнала развертки 11, а стабильность частоты - стабильностью генератора эталонной частоты 6.Управляемый по частоте генератор сигнала развертки 11 формирует симметричный сигнал развертки треугольной формы, частотой которого можно управлять,Таким образом, введение новых блоков и их соединений позволяет создать такую структуру АЦП, в которой точность преобразователя определяется лишь относительной нестабильностью генератора эталонной частоты, а быстродействие может быть повышено увеличением частоты сигнала развертки при перераспределении разрядов за счет увеличения числа разрядов, кодируемых параллельным АЦП.Формула изобретения1. Аналого-цифровой преобразователь, содержащий параллельный аналого-цифровой преобразователь, регистр и счетчик, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него дополнительно введены управляемый по частоте генератор сигнала развертки, блок компараторов, делитель частоты, формирователь строб- импульсов, импульсно-фазовый детектор и генератор эталонной частоты, причем первые входы блока компараторов и параллельного аналого-цифрового преобразователя объединены и соединены с входной шиной, выход блока компараторов через формирователь строб-импульсов подключен соответственно к второму входу параллельного аналого-цифрового преобразователя и первому входу регистра, выход генератора эталонной частоты соединен с входом счетчика, выход которого подключен к второму входу регистра и через делитель частоты к первому входу импульсно-фазового детектора, второй вход и выход которого соединены соответственно с первым выходом и входом управляемого по частоте генератора сигнала развертки, второй выход которого соединен с вторым входом блока компараторов, выходы параллельного аналого-цифрового преобразователя и регистра соединены с выходной шиной.2. Аналого-цифровой преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что управляемый по частоте генератор сигнала развертки содержит первый и второй управляемые источники тока, первый и второй интеграторы, первый и второй компараторы, а также управляющий К - Я-триггер и переключатель, причем выход первого управляемого источника тока соединен с входом первого интегратора, выход которого соединен с первы мй"входами"первого-йвторого компараторов,вчЪрые "входы котбрых" подключены к источникамопорного напряжения, а выходы соединены соответственно с Я и К входами управляющего К-Я-триггера, вь 1 ход которого соединен с первым входом переключателя и входом второго интегратора, выход которо. го через второй управляемый источник тока соединен с вторым входом переключателя, выхОд которого соединен с входом первого интегратора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США3697978, кл, 340-347, 1970 (прототип).ктор сное ВНИИПИпо де 3035, Мос ал ПППССР д. 4/5 ектная дактор Е. Карауловак аз 7217/51 Составитель А. КузнецовТехред К. Шуфрич КоТираж 995 ПоГосударственного комитета Сам изобретений и открытийва, Ж - 35, Раушская наб.,Патент, г. Ужгород, ул, Про мчи

Смотреть

Заявка

2671963, 09.10.1978

ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ АКАДЕМИИ НАУК ЛАТВИЙСКОЙ ССР

ЗАГУРСКИЙ ВАЛЕРИЙ ЯКОВЛЕВИЧ, ГОТЛИБ ГРИГОРИЙ ИОСИФОВИЧ

МПК / Метки

МПК: H03K 13/02

Метки: аналого-цифровой

Опубликовано: 30.09.1980

Код ссылки

<a href="https://patents.su/5-767965-analogo-cifrovojj-preobrazovatel.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Аналого-цифровой преобразователь</a>

Похожие патенты