Устройство п-разрядного аналого-цифрового преобразования

(57) Изобретение относится кэлектроизмерительной техникустройствам аналого-цифровования быстро изменяющихПредлагаемое устройство поз иг ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР СССР78,НОГО АНАЛООВАНИЯимпульсной ие, а именно кго преобразося сигналов.воляет расширить область применения за счет возможности преобразования двухполярных сигналов. Аналого-цифровой преобразователь содержит й последовательно соединенных усилителей 1 и АЦП 2, при этом выходы МАЦП 2 соединены поразрядно с входами соответствующих коммутаторов 3 и дешифраторов 4, причем выход каждого дешифратора 4 соединен с управляющим входом соответствующего коммутатора 3. Выходы регистра 5 являются выходами устройства, Источник 6 опорных напряжений соединен с дополнительными входами АЦП 2, выход его соединен с дополнительными входами усилителей 1, 1 з.п.ф., 5 ил.ми 12 в усилителях 1 Изобретение относится к импульсной и электроизмерительной технике, а именно к устройствам аналого-цифрового преобразователя быстроизменяющихся сигналов, и может быть использовано в автоматических устройствах контроля.Целью изобретения является расширение области применения путем обеспечения возможности преобразования двухполя рн ых на и ря жени й.На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства и-разрядного аналого-цифрового преобразователя; на фиг. 2 - диаграммы кодов, иллюстрирующие процесс формирования выходных кодов, на фиг, 3 - принципиальная схема и таблица истинности дешифратора; на фиг. 4 - принципиальная схема коммутатора; на фиг. 5 - принципиальная схема усилителя,Устройство содержит (фиг. 1) усилитель 1, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, коммутатор 3, дешифратор 4, регистр 5, источник 6 опорных напряжений, блок 7 задержки. Усилитель вместе с последовательно сопряженным АЦП образуют канал преобразования,Дешифратор выполнен (фиг. 3) на элементе НЕ 8 и элементе И-НЕ 9.Коммутатор включает (фиг, 4) элемент И - НЕ 10 и элемент НЕ 11,Усилитель выполнен (фиг, 5) на резисторах 12-14 и операционном усилителе 15,Устройство работает следующим образом,Подлежащий преобразованию аналоговый электрический сигнал поступает одновременно на входы всех усилителей 1, Каждый усилитель имеет свой коэффициент усиления, Отношение коэффициентов усиления усилителей 1 кратно степени 2, например 1;2:4 и т.д.Диапазон преобразования и шаг квантования каждого из всех АЦП 2 равны, однако из-за того, что коэффициенты усиления усилителей 1 отличаются кратно степени 2, диапазоны преобразования и шаг квантования всех АЦП 2, приведенные к входу устройства, также отличаются кратно степени 2 (на фиг, 2 показано для случая трех каналов А, В и С), На фиг, 2 в виде диаграмм кодов А, В и С показаны диапазоны преобразования всех АЦП 2, приведенные к входу устройства АЦП, а также результирующая диаграмма Д.Из фиг, 2 видно, что в канале С шаг квантования равен 1 единице, в канале В - 2 единицам, а в канале А - 4 единицам, благодаря чему разряды АЦП 2 также изменили свои ввс (фиг, Ц, Сгаршии разряд в канале С имеет вес 2, старший разряд в 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 канале В - 2, а в каналеА - 2 . Постоян 6 7ное смещение входного сигнала в отдельных каналах обеспечивается постоянными смещениями, которые задаются резистораУсиленный в усилителях 1 сигнал поступает на входы АЦП 2, где с частотой синхроимпульсов, соответствующей теоремеКотельникова, производится преобразование аналоговых сигналов в код. Кодовыесигналы в виде параллельного кода с выходов всех АЦП 2, кроме старшего АЦП 2 (нафиг. 1 верхний АЦП 2), поступают на входыдешифраторов 4, Согласно схеме дешифратора и таблице истинности (фиг, 3) на выходедешифратора будет нОи или н 1 н в зависимости от входного кода,В диапазоне кодов от 000,01 до111,10 на выходе дешифратора 4 появляется нО", который подается на управляющийвход коммутатора 3, в результате чего коммутатор 3 пропускает коды от "своего" АЦП2, Например, на фиг. 1 коды от нижнего АЦП2 проходят через нижний коммутатор 3 ипоступают на входы регистра 5,Если же на выходе АЦП 2 коды 000.00или 111,11, то на выходе соответствующего дешифратора 4 в соответствии с таблицейистинности на фиг. 3 появится и 1", котораяпоступит на управляющий вход коммутатора 3, запретит прохождение кодов от "своего" АЦП 2 и пропустит коды, поступающиена дополнительные входы коммутатора 3.При поступлении на управляющий входкоммутатора 3 логического нОи (фиг. 4) первые элементы И - НЕ в соответствии с ихтаблицей истинности не пропускают кодовые сигналы с дополнительных входов коммутатора 3, а вторые и третьи элементыИ - НЕ пропускают кодовые сигналы с основных входов коммутатора 3, так как на вторыевходы вторых и третьих элементов И - НЕпоступает н 1",Если на управляющем входе коммутатора 3 действует н 1", то кодовые сигналы сдополнительных входов проходят черезпервые и третьи элементы И - НЕ.Пусть входной аналоговый сигнал равен 20 единицам напряжения при диапазоне преобразования устройства +1 В, акаждого АЦП - (О - 2 В), При этом код навыходе АЦП 2 в канале С будет 110100, вканале В - 101010, в канале А - 100101 (см.на фиг, 2 пересечение горизонтальной линии, проходящей через 20 единиц и черездиаграммы А, В, С и О,имея ввиду, что темнаячасть диаграммы соответствует единице, асветлая - нулю),На входе дешифратора в канале С согласно фиг. 3 появится нО", который поступит на управляющий вход нижнего коммутатора 3, в результате чего коды разрядов свесами 2 до 2 пройдут с выхода АЦП 2через коммутатор 3 на вход регистра 5. Кодразряда с весом 2 с выхода АЦП 2 в канале 5С поступит на вход регистра в качестве старшего разряда с весом 2 .С выхода АЦП 2 в канале В на вхоурегистра 5 поступит код разряда с весом 2,а с выхода АЦП 2 в канале А на вход регистра 5 поступит код с весом 2 . В результатена входе регистра 5 появится код 10010100,В этом коде первая единица обозначает "+"(если "0", то он обозначает "-"), следующаяединица имеет вес 2 = 16, последняя единица имеет вес 2 = 4,Таким образом, код 10010100 =+20,По завершении переходных процессов,связанных с установлением кодовых сигналов на выходах АЦП 2 и прохождением этих 20сигналов через дешифраторы 4 и коммутаторы 3, на выходе блока 7 задержки появляется синхроимпульс, под действиемкоторого коды, поступившие на входы регистра, записываются в регистр. 25Если входной аналоговый сигнал принимает значение за пределами диапазонапреобразования АЦП 2 канала С, но лежитв пределах диапазона АЦП 2 в канале В, тона выходе дешифратора 4 в канале С появится "1", а в канале В - "О", в результатечего кодовые сигналы с весами от 2 до 2будут поступать с выхода АЦП 2 в канале Вчерез верхний и нижний коммутаторы 3 навход регистра 5. 35Если входной сигнал равен минус 20единицам, то коды на выходах АЦП 2 в канале А будут.011010, в канале В - 010101, вканале С - 001011, на входе регистра (диаграмма Д) будет код 01101011, что в смещенном двоичном коде соответствует минус 20единицам.Так обеспечивается преобразованиедвухполярных сигналов.Коммутаторы и дешифраторы могут работать в непрерывном режиме без тактирования.Таким образом, использование изобретения позволяет расширить область применения за счет обеспечения возможности 50преобразования двухполярных сигналов иповысить быстродействие устройства засчет оптимальноч структуры дешифраторови коммутаторов.55Формула изобретения1. Устройство и-разрядного аналогоцифрового преобразования, содержащее в каждом из трех каналов преобразования соединенные последовательно усилитель и аналого-цифровой преобразователь, выходы разрядов аналого-цифрового преобразователя, кроме аналого-цифрового преобразователя третьего канала, формирующего старшие разряды выходного кода, соединены с соответствующими входами соответствующих первого и второго дешифраторов, выходы каждого из которых подключены к управляющему входу соответствующих первого и второго коммутаторов, первые информационные входы каждого из которых соединены с соответствующими одноименными выходами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, источник опорного напряжения, первый выход которого соединен с входами опорных напряжений каждого из аналогоцифровых преобразователей, а первые входы усилителей объединены и являются входной шиной, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения возможности преобразования двухполярных напряжений, в него введены блок задержки и регистр, вход синхронизации которого через блок задержки объединен с тактовыми входами аналого-цифровых преобразователей и является шиной синхроимпульсов, а выходы первого коммутатора подключены к соответствующим одноименным информационным входам разрядов регистра, начиная с младшего разряда, вторые информационные входы первого коммутатора, кроме входа, соответствующего младшему разряду первого аналого-цифрового преобразователя, подключены к соответствующим одноименным выходам второго коммутатора, вторые информационные входы первого и второго коммутаторов, соответствующие младшему разряду первого и второго аналого-цифровых преобразователей соответственно, являются шиной нулевого потенциала, остальные вторые информационные входы второго коммутатора соединены с одноименными выходами разрядов третьего аналого-цифрового преобразователя, информационный вход и-го разряда регистра соединен с выходом старшего разряда первого аналого-цифрового преобразователя, информационный вход (и)-го разряда соединен с одноименным выходом разряда третьего аналого-цифрового преобразователя, информационный вход(п)-го разряда соединен с одноименным выходом разряда второго аналого-цифрового преобразователя, выходы регистра являются выходной шиной, а вторые входы усилителей объедин чы и подключенык второму выходу источника опорного напряжения, 1674302. Устройство по п,1, о тл и ч а ю щ е ес я тем, что-каждый дешифратор выполнен на группе элементов НЕ, первом, втором и третьем элементах И-Н Е, выход последнего из которых является выходом дешифратора, 5 а первый и второй входы соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И - НЕ, входы первого элемента И - НЕ являются соответствующими входами дешифратора и через соответствующие элементы НЕ группы подключены к соответствующим входам второго элемента И - НЕ,ггГг 21674367 Вход 5 г Составитель В,МахнановТехред М.Моргентал Корректор О.Кравцова Редактор А,Лежнина Производственно-издательский комбинат "Патент, г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2935 Тираж 442 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям,при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5