Аналого-цифровой преобразователь

(51) 4 Н 03 М /26 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(561 Авторское свидетельство СССР 1( 911720, кл, Н 03 К 13/02, 1982,Авторское свидетельство СССР 1 79930, кл, Н 03 К 13/17, 1974, (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВО 11 ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 57) Изобретение позволяет повысить точность аналого-цифрового преобразования за счет введения дополнительного режима самокоррекции. Возможность эффективной самокоррекции обеспечивается тем, что веса разрядов аналого-цифрового преобразователя пропорциональны весам разрядов с иррациональными отрицательными основа" ниями. В режиме коррекции определяются коды погрешностей весов разрядов, которые записываются в оперативное запоминающее устройство. Перед началом режима коррекции ключ коррекции преобразования замыкается, ключ выборки и два ключа сброса замкнуты, а зарядные ключи разомкнуты. По команде делителя-распределителя импульсов ключ выборки и два ключа сброса размыкаются, а на выходе генератора появ 801251326 А 1 ляется экспоненцильный ток, которыйпо команде блока управления через первый зарядньп ключ в течение определенного времени поступает на вход запоминающего элемента, затем аналого-цифровой преобразователь работает в режиме преобразования, за исключениемслучаев, когда корректируются нечетные разряды. В этом случае производится подзаряд запоминающего элемен-.та на величину, равную весу младшего разряда, если в конце последнего такта преобразования блок сравнения и триггер изменят свое состояние, то коррекции данного разряда не требуется и в соответствующую ячейку оперативного запоминающего устройства записывается О, в противном случае обеспечивается определение и запись в со- С. ответствующую ячейку оперативного запоминающего устройства кода погрешности соответствующего разряда, который затем используется в режиме преобразования для соответствующего изменения длительности тактовых импульсов на выходе генератора, Результат преобввейм разования в виде параллельного кода снимается по первым выходным шинам, Я а в виде последовательного кода ; по ф,") вторым выходным шинам, Сигнал на вход ной шине определяет режим работы преобразователя, 2 з,п, ф-лы, 3 ил.1251326 жиме непосредственного преобразованиявходной аналоговой величины И, в код5 с иррациональным отрицательным основанием,Перед началом режима коррекцииключ 3 замыкается и входная шина подключается к шине "Земля", ключи 2,4,О7, замкнуты, ключи 8,9 разомкнуты,По команде делителя-распределителя14 импульсов ключи 2,4,7 размыкаются,а на выходе генератора 2 появляетсяэкспоненциально падающий ток,Коррекция начинается с третьегоразряда, так как считаем, что днамладших разряда точные и в ячейкахоперативного запоминающего устройства, соответствующих этим разрядам,записаны нули,1По команде с блока управления втакте, соответствующем третьему разряду, ключ 8 замыкается и заряжаетсязапоминающий элемент 5, затем аналогоцифровой преобразователь работает врежиме преобразования, за исключением случаев, когда корректируются нечетные разряды. В этом случае произ 30водится подзаряд элемента 6 на величину, равную младшему разряду, Еслина последнем такте режима преобразования триггер 11 изменил свое состояние, то коррекпии этого разряда нетребуется, его точность находится впределах0,5 кванта младшего разряда, а в ячейку оперативного запоминающего устройства 19, соответствующую этому разряду, записывается нуль.В случае, когда триггер 1 не изменил40 свое состояние на последнем такте пре.образования, имеет место отклонениевеса этого разряда от номинального,Если на выходе блока 1 О сравненияединица, то в знаковый разряд в ячейке оперативного запоминающего устрочства 19 записывается "+", если нуль,то - "-". Одновременно содержимоесчетчика 15 увеличивается на 1 (в начальный момент содержимое счетчикаравно нулю) и в третью ячейку оперативного запоминающего устройства 19записывается содержимое счетчика 15,и вновь производится коррекция поописанному вьше алгоритму, с учетом 1где о - вес 1 -го разряда:Рр 01 р 2 уеееПостоянная времени экспоненты связана с частотой тактовых импульсов таким образом, чтобы порция заряда в каждом следующем такте была н .,618 раэ меньше, чем в предыдущем,Аналого-цифровой преобразователь работает в двух режимах: режим корИзобретение относится к вычислительной и цифровой измерительной технике и может быть использовано дляпреобразования. аналоговых величин вцифровые,Цель изобретения - повышение точности преобразования.,На фиг. приведена функпиональнаясхема аналого-цифрового преобразователя на фиг,2 - то же,блока управле 1ния на фиг,3 - то же, делителя-распределителя импульсов,Аналого-цифровой преобразователь(фиг,) содержит входную шину 1, ключ2 выборки, ключ 3 коррекции преобразования, первьй ключ 4 сброса, первый 5 ивторой 6 запоминающие элементы, второйключ 7 сброса, зарядные ключи 8 и 9,блок10 сравнения, триггер 11, генератор12 экспоненциального тока, блок 13 управления, делитель-распределитель 14импульсов, счетчик 15, операционныйусилитель 16, генератор 17 тактовыхимпульсов, регистр 18 кода, оперативное запоминающее устройство 19, цифроаналоговый преобразователь 20, счетчик 21 адреса, шину 22 "Режим работы",первую 23 и вторую 24 выходные шины.Блок управления (фиг,2) содержитпервый элемент ИСКЛЮЧАЮЦЕЕ ИЛИ 25,элемент ИЛИ 26, триггер 27, нторойэлемечт ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 28, коммутатор 9, первый - четвертый элементыИ 30-33, счетчик 34, дешифратор 35,пятьгй и шестой элементы И 36, 37.Делитель-распределитель импульсов(фиг,3) содержит первый - третий триг.геры 38-40, элемент И 41, формирователь 42 импульсов,В аналого-цифроном преобразователе веса разрядов пропорциональны ве-сам разрядов с иррациональными отрицательными основаниями (ИОО), Связьмежду весами разрядов определяетсярекурентным соотношением рекции, в котором определяются кодыпогрешностей весов разрядов, и в ретого, что на выходе операционногоусилителя 16 появится управляющее напряжение и длительность стробимпульса, соответствующего третьему разря1251326 4по команде с блока 13 управления подзарядится элемент 5, при этом ключ 8замкнется, а ключ 9 разомкнется.Если напряжение на элементе 6 будет меньше, чем на элементе 5, тотриггер 11 останется в прежнем состоянии и в следующем такте не будетподзаряжаться ни один из элементов 5,. 6, а в следующем такте вновь подзаря О дится элемент 6, и так будет до техпор, пока напряжение на элементе 6не станет больше, чем на элементе 5,После окончания преобразованияключи 2,8,9 останутся разомкнутыми, 5 а ключи 4,7 замкнутся. На последнемтакте ключи 4,7 разомкнутся,а ключ 2замкнется, Элемент 5 зарядится и начнется новый цикл преобразования. ду,увеличивается, если в оперативномзапоминающем устройстве 19 записанзнак "-", и уменьшается, если "+".Если по окончании второго цикла коррекции триггер 11 вновь не изменитсвое состояние, то содержимое счетчика 15 увеличится на 1 и в оперетивное запоминающее устройство 19 перепишется его содержимое, и вновь производится коррекция длительностистробимпульса, Так будет продолжаться до тех пор, пока триггер не изменит свое состояние на противоположное, тогда цикл коррекции данногоразряда считается законченным, еговес соответствует истинному с погрешностью0,5 кванта младшего разрядаа в третьей ячейке оперативного заломинающего устройства 19 будет храниться код погрешности, 20Аналогичным образом производитсякоррекция остальных разрядов,Режим преобразования,Перед началом очередного циклапреобразования ключи 3,4,7,8,9 разомкнуты, а ключ 2 замкнут, На выходе счетчика 21 адреса набран код,соответствующий ячейке старшего разряда в оперативном запоминающем устройстве 19. При этом элемент 5 заря- злжен до напряжения равного входному,а элемент 6 разряжен до О, По команде начала преобразования ключ 2 размыкается, а ключ 9 замыкается, и ввыходной шине генератора 12 экспонен-З 5циального тока появляется экспоненциально падающий ток, Одновременнона выходе оперативного запоминающегоустройства 19 появляется код погрешности веса старшего разряда, что при-,оводит к появлению напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя20 и управляющего напряжения на выходе операционного усилителя 16. По первому, после начала преобразования, тактовому импульсу вырабатыв а- ется стробимпульс навыходе генератора 17 тактовых импульсов, скорректированный по длительности управляющим напряжением, вызывающий добавление элементу 6 заряда, равного площади ограниченного стробимпульсом экспоненциально падающего тока,Если после этого напряжение иа элементе 6 оказывается больше, чем на элементе 5, то блок 10 сравнения переводит триггер 11 в противоположное состояние: и в следующем такте Формула изобретения 1.Анало го-цифровой преобразователь, содержащий ключ выборки, вход которого является входной шиной устройства, выход объединен с выходом первого зарядного ключа и подключен к первому входу блока сравнения, а через первый запоминающий элемент - к общей шине, второй вход блока сравнения подключен к выходу второго зарядного ключа, ачерез параллельно соединенные второйзапоминающий элемент и первый ключсброса - к общей шине, выход блокасравнения подключен к входу триггера,генератор экспоненциального тока, генератор тактовых импульсов, блок управления, первый выход которого подключен к информационному входу регистра кода, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности преобразования, введены ключ коррекциипреобразования, второй ключ сброса,делитель-распределитель импульсов,счетчик, операционный усилитель, цифроаналоговый преобразователь, счетчик адреса, оперативное запоминающееустройство, выходы которого подключены к соответствующим информационнымвходам цифроаналогового преобразователя, первый управляющий вход объединен с управляющим входом цифроаналогового преобразователя входом счетчика адреса, первым входом блока управления и подключен к первому выходуделителя-распределителя импульсов,адресные входы подключены к соответствующим выходам счетчика адреса,второй управляющий вход подключен квторому выходу блока управления, информационные входы подключены к соответствующим выходам счетчика, входкоторого подключен к третьему выходублока управления, второй вход которого подключен к выходу блока сравнения,первый выход является первой выходнойшиной преобразователя, третий входподключен к выходу триггера, четвертый вход объединен с управляющим входом регистра кода и подключен к второму выходу делителя-распределителяимпульсов, пятый вход является шиной"Режим работы", четвертый вход подключен к управляющему входу ключа кор" рекции преобразования, выход которогоподключен к общей шине, а вход объединен с входом ключа выборки, управляющий вход которого подключен к 20третьему выходу делителя-распределителя импульсов, четвертый выход ко 1 орого подключен к управляющим входам первого и второго ключей сброса,вход второго ключа сброса подключен 25к выходу ключа выборки, а выход - кобщей шине, пятый выход делителя-распределителя импульсов подключен квходу генератора экспоненциальноготока, выход которого подключен к вхо- З 0дам первого и второго зарядных ключей, управляющие входы которых подключены соответственно к пятому ишестому выходам блока управления,при этом выход цифроаналогового преобразователя подключен к входу операционного усилителя, выход которогоподключен к входу генератора тактовых импульсов, выход которого подключен к первому входу делителя-распределителя импульсов, второй входкоторого подключен к первому вьгходурегистра кода, вторые выходы которого являются вторыми выходными шина,ми преобразователя,2, Преобразователь по п.1, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что блокуправления выполнен на первом и втором элементах ИСКЛ 10 ЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элементе ИЛИ, первом, втором, третьем,50четвертом, пятом, шестом элементахИ, коммутаторе, счетчике, дешифраторе, триггере, счетный вход которогообъединен со счетным входом счетчикаи является первым входом блока управления, выход подключен к первому входу второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,второй вход которого подключен к общей шине, выход подключен к первому входу коммутатора и первому входуэлемента ИЛИ, выход которого подключен к информационному входу триггера, второй вход объединен с вторымвходом комму гатора и подключен к выходу первого элемента ИСКЛ 10 ЧА 33 ЩЕЕ ИЛИ,первый вход которого является третьимвходом блока управления и объединенс первым входом шестого элемента И,второй вход является вторым входомблока управления и объединен с первымвходом пятого элемента И и первымивходами первого и второго элементовИ, вторые входы которых объединены стретьим и четвертым входами коммутатора и являются четвертым входом блока управления, выход коммутатора является первым выходом блока управления и подключен к третьим входам пер-,вого и второго элементов И, выходыкоторых подключены к соответствующимпервым входам третьего и четвертогоэлементов И, выходы которых являютсясоответственно пятым и шестым выходами блока управления, вторые входыобъединены и подключены к первому выходу дешифратора,второй выход которого подключен к вторым входам пятогои шестого элементов И, выходы которыхявляются соответственно вторым итретьим выходами блока управления,входы дешифратора подключены к соответствующим выходам счетчика, третьивыходы подключены к соответствующиминформационным входам счетчика, уп-.равляющий вход которого являетсяпятым входом и четвертым выходомблока управления,3, Преобразователь по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что делитель-распределитель импульсов выполнен на элементе И, формирователе импульсов, первом, втором и третьем триггерах, тактовый вход первого из которых является первым входом делителя-распределителя импульсов, прямой выход первого триггера является первым выходом делителя-распределителя импульсов и подключен к тактовому входу второго триггера и первому входу формирователя импульсов, выход которого подключен к первому входу элемента И, выход которого является вторым выходом делителя-распределителя импульсов, второй вход - объединен с управляющим входом третьего триггера и подключен к инверсному выходу пер 1 251 326вого триггера, информационный входтретьего триггера является вторым входом делителя-распределителя импульсов, прямой выход третьего триггераявляется третьим выходом блока управления и подключен к второму входу Фор-.мирователя импульсов и первому установочному входу второго триггера, инверсный выход подключен к второмуустановочному входу второго триггера,прямой и инверсный выходы которогоявляются соответственно четвертым ипятым выходами делителя-распределителя импульсов,)25132 б Составитель В.ПершиковТехред Л,Сердюкова Корректор Е. Рошко дактор Н,Слабодян Заказ 4426 ПодписноеССРде одственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная 4 Тиряж 8 ИИПИ Государственног по делам изобретений 3035, Москва, Ж,комитета и открытийаупская н