Функциональный аналого-цифровойпреобразователь

Сонзз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 26.09.79 (21) 2822938/18-21 (51) М. КЛ. с присоединением заявки Й 9 Н 03 К 13/02 ГосударственныЙ комитет СССР но делам изобретений н открытийДата опубликования описания 2306.81(72) Автор изобретения Е.И,Чернов Рязанский филиал Центрального опытно-конструкторского и технологического бюро ГОСНИТИИзобретение относится к измерительной технике и может найти применение в устройствах, объединяющих аналоговую и шифровую аппаратуру, для преобразования импульсных сигналов датчиков с токовым выходом, например фотоэлектронных умножителей, в цифровой код преимущественно по логарифмическому закону.10Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий блок управления, первую, вторую и третью группы элементов сравнений, два делителя напря-. жения и две группы электронных ключей 1,11. 15Однако, обладая высоким быстродей-. ствием, такой преобразователь не обеспечивает функционального преобразования.Наиболее близким к предлагаемому 20 по технической. сущности является аналого-цифровой преобразователь, содержащий источник опорного напряжения, подключенный ко входу делителя напряжения, выходы которого соединены с первыми входами элементов сравнения младших разрядов, вторые входы которых подключены к выходам ключей, а выходы через первый дешифратор подключены ко входам регистра 30 2младших разрядов, элементы сравнения старших разрядов, выходы которыхчерез второй дешифратор подключеныко входам регистра старших разрядов Г 21.Однако, обладая высоким быстродействием, известный преобразовательвследствие того, что в нем задаютсяравные участки по входному сигналуаппроксимации функции, имеет небольшой класс реализуемых функций вчастности, в нем нельзя получить сдостаточной точностью логарифмическую функцию,Цель изобретения. - формированиелогарифмической функции.Поставленная цель достигаетсятем, что в функциональный аналогоцифровой преобразователь, содержащий источник опорного напряжения,подключенный ко входу делителя напряжения, выходы которого соединены спервыми входами элементов сравнениямладших разрядов, вторые входы кото"рых подключены к выходам ключей, авыходы через первый дешифратор подключены ко входам регистра младших разрядов, элементы сравнения старших разрядов, выходы которых через второйдешифратор подключены ко входам ре 841109гистра старших разрядов, введеныпоследовательно соединенные конденсаторы, включенные между входнойшиной преобразователя и общей шиной,последовательно соединенные источники напряжения, диоды, включенныемежду точками соединения конденсаторов и соответствующими им точками, соединения источников напряжения,кроме первого вывода первого источника напряжения, непосредственно 10соединенного с общей шиной, блокиформирования разности напряжений,распределитель, дополнительные регистр и дешифратор, дополнительныйключ, включенный между входной иобщей шиной, причем блоки формирования разности напряжений включеныпараллельно конденсаторам, за исключением последнего конденсатора, ихвыходы соединены со входами ключей,кроме входа первого ключа, и первыми 20входами элементов сравнения старшихразрядов, вторые входы которых подключены к выходу источника опорногонапряжения, вход первого ключа соедИнен с первым входом первого блокаформирования разности напряжений,управляющие входы ключей через дополнительный регистр соединены с первымвыходом распределителя, управляющимвходом регистра старших разрядов ЗОи выходами дополнительного дешифратора, вход которого подключен ко входу второго дешифратора, управляющийвход дополнительного ключа соединенс вторым выходом распределителя,35третий выход которого соединен суправляющим входом регистра младшихразрядов, а вторые входы элементовсравнения старших разрядов подключены к выходу источника опорного напряжения. 40На Фиг. 1 приведена блок-схемапредлагаемого функционального аналогоцифрового преобразователя; на фиг,2реализуемая логарифмическая функция,на фиг, 3 - текущие напряжения на 45конденсаторах.Преобразователь содержит последовательно соединенные источники 1напряжения, последовательно соединенные конденсаторы 2, диоды 3, блоки 4формирования разности напряжений,ключ 5, ключи б, элемент 7 сравнениястарших разрядов, элементы 8 сравнения младших разрядов, делитель 9 напряжения, источник 10 опорного напряжения, блок 11 управления, состоящийиз распределителя 12 импульсов, регистра 13, дешифраторов 14-16, регистра 17 старших разрядов, регистра18 младших разрядов.В устройстве импульсный токовый б 0сигнал 1 К преобразуется в п-разрядный код У по логарифмическому закону.В преобразователе применяется кусочнолинейная аппроксимация Функции, длячего по выходному параметру У функция 65 разбивается на 2 ф"одинаковых участков аппроксимаций, где щ - натуральное целое число, равное числу разрядов выходного кода У, определяемых за второй такт работы преобразователя, Значения У, У, У 9.. У выходного параметра У, соответствующие концам участков аппроксимации логаричмической функции, определяются из условийЪпиТ;= =ЕК 1Ч =ВгК 1 =2 У=Сд(К)ч,:ект, = зу=е(кт=К 1.: Ч=ЕКДЯ где 11, 1 , 1 э, 1 - значения токовых сигналов, соответствующих концам участков аппроксимации функции,К,- коэффициент пропорциональности, при этомВ исходном состоянии ключ 5 открыт, и конденсаторы 2 оказываются закороченными. С приходом первого тактового импульса длительностью Т, совпадающего по времени с токовым импульсом 1 у, на конденсаторах 2 появляются напряженияТгде 1 - текущее значение амплитудытокового импульса,емкость 1-го конденсатора.С помощью элементов 7 сравнения напряжения на конденсаторах 2 сравниваются с величиной опорного напряжения Е источника 10 Дешифратор 15 по выходным сигналам элементов 7 сравнения определяет первые а разрядов и-разрядного выходного кода У, т.е, определяет У . Двоичное число У. с выхода дешифратора 15 вторым тактовым импульсом переписывается в регистр 17 старших разрядов. Регистр 13 по выходным сигналам элементов 7 сравнения определяет номер участка аппроксимации функции, т.е. определяет тот блок 4 Формирования разности напряжений, выход которого нужно подключить к первым входам элементов 8 сравнения. Вторым тактовым импульсом выходное число регистр 13 переписывается в дешифратор 14.По третьему тактовому импульсу дешифратор 14 подключает выход найденного блока 4 формирования разности напряжений к первым входам элементов 8 сравнения, вторые входы которых подключены к соответствующим выходам делителя 9 напряжения. Напряжения йО между соседними выходами делителя 9 напряжения одинаковы и равныЕо - Онач.до2где Он- начальное напряжение.КРмачпропорциональгде К- коэффициентностиС другой стороныдУ(фиг. 2), ЬУ равен1 Х-) 10 получаем 15 17 ам Увсю 1 х Усох2 щ К 1 -" К 1 -1 2 фДешифратор 16 повыходнымэлементов 7 сравнения определостальные и-а разряды выходноУ, т.е. двоичное число ЬУ.Выходной код У преобразователяравен У = У + дУ.По четвертому тактовому импульсуключ 5 "обнуляет" конденсаторы 2.Источники 1 напряжения с диодами3 служат для ограничения напряжений(выходящих за пределы рабочей зоны)не конденсаторах. сигналяетго код 25 изобр м ения функциональный аналого-цифровойпреобразователь, содержащий источнопорного напряжения, подключенныйко входу делителя напряжения,выхо,которых соединены с первыми входамэлементов сравнения младших. разрядвторые входы которых подключены квыходам ключей, а выходы через пердешифратор подключены ко входам регистра младших разрядов, элементысравнения старших разрядов, выходыкоторых через второй дешифратор подключены ко входам регистра старшихразрядов, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью формирования логрифмической функции, в него введены й 0 Напряжение между вторым входом первого элемента 8 сравнения и корпусной шиной равно Ондц+ьО, текущее значение параметра .ЬУ внутри 1-го интервала можно представить в видеэле под ног Источни ринятые во вни 1. Авторское 514443, кл. Н 2, Патент США л. 340-347, 14и информации,ание при экспертизесвидетельство СССР03 К 13/18, 22.07.74. М 3597761,169 (прототип) последовательно соединенные конденсаторы, включенные между входной шиной преобразователя и общей шиной,последовательно соединенные источникинапряжения, диоды, включенные междуточками соединения конденсаторов исоответствующими им точками соединения источников напряжения, кроме первого вывода первого источника напряжения, непосредственно соединенногос общей шиной, блоки формированияразности напряжений, распределитель,дополнительные регистр и дешифратор,дополнительный ключ, включенный междувходной и общей шиной, причем блокиформирования разности напряженийвключены параллельно конденсатора,за исключением последнего конденса-.тора, их выходы соединены со входамиключей, кроме входа первого ключа, ипервыми входами элементов сравнеииястарших разрядов, вторые входы кото-рых подключены к выходу источникаопорного напряжения, вход первогоключа соединен с первым входом первого блока формирования разностинапряжений, управляющие входы ключейчерез дополнительный регистр соединены с первым выходом распределителя,управляющим входом регистра старвихразрядов и выходами дополнительногодешифратора, вход которого подключенко входу второго дешифратора, управляющий вход дополнительного ключасоединен со вторым выходом распределителя, третий выход которого соединен с управляющим входом регистрамладших разрядов, а вторые входыментов сравнения старших разрядовключены к выходу источника опоро напряжения, 841109841109 Составитель В. МахнановТехред Н.ковалева КорректорН. Бабин Редак то одико Закаэ 4868/8 нал ППП фПатент",г. Ужгород, ул. Проектна 4 3 Тираж. 988ВНИИПИ Государственнпо делам изобрете 113035,Москва, Ж, Р Подписного комитета СССРий и открытийушская наб д. 4/5