Асинхронный аналого-цифровой преобразователь

ОЛ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АТОРСКОМУ СВИДИТВДЬСТВУ Своз СоаетскикСоциалистическихРеслублик/17 ГкуюрвтавкнмйФеввта Мккястревв дюан вэфова аткриткк 53) УДК 681 325(.54) АСИНХРОННЫЙ АНАЛОГ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РОВ ом 5(43) Опубликовано 25.07 Изобретение относится к импульсной технике и макет быть использовано для, поразрядного кодирования аналоговых сщсналов с максимально достижимой точностью и быстродействием.Известен асинхронный аналого-цифровой преобразователь поразрядного кодирования с совмещенными тактами сброса и занесения, содержащий нуль орган, цифро-аналоговыя преобразователь, схему поразрнд- т ного уравновешивания, каждый разряд которой вклвяаег трвтер, два клапана, линию задержки, схему ИЛИ и генератор импульсов Я.тОднако это устройство в каждом разраде содержйт синхрониэирукиций елементгенератор импульсов, определяющий такт работы, тт корректирующий элемент-линию задержки, исключающую преждевременный 20 запуск очередного разряда Такое . включение не позволяет получить максимальное быстродействие преобразователя, в соотвеэсгвии с фактически необходимымвременем установки каждого разряда, которое 25 уменьшается по мере уменьшения старшинства разрядов.Из нввестных преобразователей наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является асинхронный анаолого-цифровой преобразователь поразрядного кодирования, содержащий в квжд разряде схему сравнения с весовымрезистором и цнфро-аналоговый преобразовательнОднако его устройство характеризуется низкой точностью кодирования и невысокой функциональной надежностью.Цель изобретения - получение сочетания максимально достижимой точности и быстродействия аналого-цифрового преобразователя поразрядного кодирования,Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий два компаратора, первые входы которых подключены к выходам соответствующих циф ро аналоговых преобразователей и через резисторы - к шине входного сигнала, а вторые входы - к шине фземляф, введен регистр поразрядного уравновешивания, каждый разрад которого включает три ЯЪф61671триггера, трехвходовый элемент ИЛИ-НЕ четырехвходовый элемент И, два двухвходовых элемента И, два авухвходовых элемента ИЛИ, двухаходовый элемент ИЛИ-НЕ, причем8-вход первого 3 Ы -триггера соединен с выходом четырехвходового эпемента И, первый вход которого соединен с прямым выходом первого компаратора, второй вход - с шиной сигнапа запуска, третий вход - с инверсным выходом второго компаратора, а четвертый вход соединен с инверсным выходом трехвходового эпемента ИЛЬ-НЕ, прямой выход которого соединен с Я -входом первогоЩ-триггера, первый вход трехвходового эпемента ИЛИ-НЕ соединен с первыми входами двухвходовых эпементов ИЛИ, прямым выходом второго Я -триггера и шиной выходных кодов, второй вход соединен с Я-входами второго и третьего Я-триггеров и шиной сигнала сброса, а третий вход соединен с вторым входом двухвходовых эпеменгов ИЛИ, ИЛИ НЕ и прямым выходом третьего ЯЬ -триггера, Я-входы второго и третьего МЬ-триггеров подключены к выходам первого и второго двухвходовых 2 энеменгов И, первые входы которых соединены со вторым входом первого двухвходового эпемента ИЛИ, первым входом двухвкодового эпеменга ИЛИ-НЕ и прямым выходом первого ЯЬ-триггера, вторые вхо- Зй ды которых соединены с прямым и инверсным выходами второго и первого компараторов соответственно, выходы первого двухвходового впемента ИЛИ и двухвхо дового эпемента ИЛИ-НЕ соединены с зз входами первого и второго цифранапого-.вых преобразовагеней соответственно, а выход второго двухвходового эпемента ,ИЛИ подключен к шине сигнапа запуска очег эдного разряда. 40.На фиг. 1 предсгавйена,структурная эпектрнческая схема айапого-цифрового преобразоватепя, на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Устройство содержит шину 1 второгосигнаца, шину 2 сигнапа запуска, шину 3 сигналы сброса, четырехвходовый элемент И 4, резисторы 5 н 6, трехвходовый элемент ИЛИ-НЕ 7, компараторы 8 и 9, МЬ - триггер 10,11 и 12, двухвходовые ф эпеменгы И 13 и 14, двухвходовые эпементы ИЛИ 15 и 16, двухвходовый эпемент ИЛИ - НЕ 17, шину 18 выходных кодовых сигнапов, цнфро-аналоговые преобразовагепи 19 и 20, причем первые входы компарагоров 8 и 9 цодкпючены к вы.ходам цифро анапоговых преобразовагепей 19 и 20 соответственно и через резистор оы 5 и 6 - к шине 1 входного сигнапа,1а вторые на входы соединены с шинойземпя в-выход К 5-триггера 10 соединен с выходом эпеменга И 4, первыйвход которого соединен с прямым выходом компаратора 8, второй вход - с шиной 2 сигнала запуска, третий вход с инверсным выходом компаратора 9, а чегвергый вход - с инверсным выходом эпемента ИЛИ-НЕ 7, прямой выход которогосоединен с н -входом ЯЬ.триггера 10,первый вход эпемента ИЛИ-НЕ 7 соединен с первыми входами двухвходовых эпементов ИЛИ 15 и 16, прямым выходомЯЬ-триггера 11 и шиной 18 выходных,кодовых сигнапов, второй вход - с Я. -входами ЯЬ-триггеров 11 и 12 и шиной 3сигнапа сброса, а третий вход - с вторыми входами эпеменгов ИЛИ 15 и 16эпемента ИЛИ-НЕ 17 и прямым выходомФЬ -триггера 12, б-входы ЯЬ -триггеров11 и 12 подхпючены к выходам эпеменгов И 13 и 14 соответственно, первыевходы которых соединены с вторым входом эпемента ИЛИ 15, первым входомэпемента ИЛИ-НЕ 17 и прямым выходоМЯЬ-триггера 10, вторые входы которых соединены с прямым и инверсным выходами компарагора 9 и 8 соответственно,выходы эпемента ИЛИ 15 и эпементаИЛИ-НЕ 17 соединены с входами цифроанапоговых преобраоватепей 19 и 20 соответственно, а выход эпеменга ИЛИ 16подкпючен к шине 2 сигнапа запуска очередн ого разряда. Устройство рабогаег спедующим образом.Напряжение входного сигнапа поступает на шину 1 и задаег черезрезисторы 5 и 6 ток 3который сравнивается поразрядно на входах компарагоров 8 и 9 с коммутируемыми эталонными токами,) цифэ,ро анапоговых преобразовагепей 19 и 20.Коммутация эталонных токов осущесгвпяегся асинхронно при помощи регистра пе разрядного уравновешивания.Импупьсный сигнап сброса по шине 3в момент опоступаег непосредственно на М -входы Я%-триггеров 11 и 12 и через грехвходовый эпемент ИЛИ-НЕ 7- на % -входы %Ь-триггера 10, в резупь тате чего нупевые сигналы двухвходовых элементов РЛИ 15 отключают все этапон- ные токи цифро-анапогового преобразова-тепя 19 ( Е 3 э О), а единичные сигнапы двухвходовых эпеменгов ИЛИ-.НЕ 17 включают все эгапонные токи цифро-анапо гового преобразоватепя 20 (3 з"Е Зэ, ). При этом ток входного сигнала д ъ 2 Э э 0 перекпючаег ком.РЭ ЕЗ СЗперекпючает компараторх а амдкс .9 в нупевое состояние. Это состояние преобразователя явпяется исходным.Запуск первого разряда преобразователя осушествпяется путем. подачи в момент 5 Ь на шину 2 единичного сигнала, который1совпадая с единичными сигнапами прямого выхода компаратора 8, ийверсного выхода компаратора 9 и выхода трехвходового эпемента ИЛИ-НЕ 7, переключает 10 Я 5, -триггер 10 в единичное состояние. Единичный сигнал двухвходового элемента ИЛИ 15 включает этапонный ток первого разряда 3 цифро-аналогового преобраэоваМтепя 19, а нулевой сигнап двухвходовс 15 го элемента ИЛИ-НЕ 17 откпючает этапонйый ток первого разрядами, цифро-аналогового преобразователя 20. При этом могут иметь место два спучая: ток ЭЕ 3 1 сохраняет единичное состоя3 э эцие компаратора 8, а ток 3 23 ЕЭк Э Э маркспереключает компаратор 9 в единичное, состояние (см. фиг. 2) ток Зх 23, фЗ перекнючает компаратор 8 в нупевое сосостояние, а ток 3 ЗЗ фЕЗэ" -Э. сомх э эм,дкс ,раняет нулевое состояние компаратора 9.В первом случае единичные сигнапы прямого выхода компаратора 9 и ЯЬ -триггера 10, совпадая на двухвходовом элементе И 13, включает ЯЬ-триггер 11 в ЗО единичное состояние, которое через трехвходовый элемент ИЛИ-НЕ 7 ЙЬ-триггер 10 и двухвходовый элемент ИЛИ-НЕ 17 вкпючает ток 3 э цифро аналогового преобразоватепя 20.Тогда ток 3,З 5ЕЗ -Э +1 переключает компараторфмдкс Э эЪ в нупевое состояние, Единичные сигналы двухвходового элемента ИЛИ,16, прямого выхода компаратор 8 и инверсного выхода компаратора 9 трехвходового элемента ИЛИ-НЕ 7. второго разряда запускают очередной второй разряд ,преобразователя. Единичный сигнал на шине 18 является кодовым сигнацом.Во втором случае, единичные сигналы, инверсного выхода компаратора 8 итриггера 10, совпадая. на двухвходовом элементе И.14, переключают %Ъ -триггер 12 в единичное состояние,.котс рое через трехвходовый элемент ИЛИ-НЕ7,ЯЬ-триггер 10 и двухвходовый элемент ИЛИ 15 включает ток Зэ цифре-аналогового преобразователя 19. Тогда ток2 х2, 3 э - О пеРекпючает компаРатоР 8 в единичное состояние. Едичиные сигналы двухвходового эпемента ИЛИ 16, прямого выхода кампаратбра 8, инверсного выхода компарвтора 9, трехвходового элемента ИЛИ-НЕ 7 второго разряда эапус-кают очередной второй разряд преобразоватепя. Нупевой сигнап на шине 18 яьпяется кодовым сигналом.Таким образом, в обоих спучаях посне,установпения кода первого разряда в момент 12 осуществляется запуск второгоразряда преобразователя, в результатекоторого 3 Ь-триггер 10 переключается вединичное состояние, Единичный сигнапдвухвходового эпемента ИЛИ 15 вкпючает этапонный ток 2 э цифро-аналоговогопреобразователя 19, а нулевой сигналдвухвходового элемента ИЛИ-НЕ 17 выключает этапонный ток Зэ . При этом2могут наблюдаться два снучая: токЭ -3 + 3 переключает компараторХ ЭЭ 28 в нулевое состояние, а ток ЭЕЗ-3 переключает компаратор 9 в едйЭ 2ничное состояние (см. фиг. 2)токЭЗ. 2перекпючает компаратор 8 в нулевое соф Х амакс э а 2переключает компаратор 9 в единичйоесостояние,В обоих случаях единичные сигнапыинверсных выходов хомпараторов 8 и 9,В б -триггера 10, совпадая оа авухвходовых элементах И 13 и 14, включают %1 -триггера 11 и 12 в единичноесостояние. Гдиничный сигнап двухвходового эпемента ИЛИ 15 и нулевой сигнапдвухвходового элемента ИЛИ-НЕ 17 сохраняют включенным этацонный ток дэяцифро-аналогового преобраэоватепя 19 ивыключенным этапонный ток Зэ цифроаналогового преобразователя 20. Нупевыесигналы прямого выхода компаратора 8и инверсного выхода компаратора 9 запрещают запуск очередного разряда преобразоватепя. Единичный сигнал на шине18 второго разряда является кодовым.Процесс формирования кодового сигнапавторого,разряда преобразователя характерен дпя любого разряда, в которомпроиэошпо уравновешивание входного сигнала этапонным.формула нэобрвтв нвяАсинхронный анапагс цифровой преобразователь поразрядного кодирования, сюдержащий два компаратора, первые входыкоторых подключены к выходамсоотвегствующих цифро-аналоговых преобразователей и через резисторы - к шике входного сигнала, а вторые входы - к шинефземпя, о т и и ч а ю щ и й с я тем,что, с яепью попучения сочетания максимально достижимой точности и быстродействия, в него введен регистр поразряаного уравновешивания, каждый разрядкоторого вкпючает три ЙЪ-триггера, греввходовый элемент ИЛИ-НЕ, четырехвходо7 61671 вый эпемент И, два двухвходовых элемента И, два двухвходовых элемента ИЛИ, двухвходоврй элемент ИЛИ-НЕ, причем 8 -вход первого ЯЪ-триггера соединен с выходом четырехвходового элемента И, первый вход которого соединен с прямым выходом первого компаратора, второй входс шиной сигнала запуска,. третий вход - с инверсным выходом. второго компаратора, а четвертый вход соединен с инверсным выходом трехвходового элемента ИЛИ-НЕ. йримой вйход которого соединен с. З -входом первого МЖ -триггера, первый вход трехвходового элемента ИЛИ-НЕ соединен с первыми входами, авухвходовых элементов ИЛИ, прямым 1 з выходом второго ЖЙ-триггера и шиной выходных кодов, второй вход соединен с Ъ-входами второго и третьего йЬ -триг;геров ишиной сигнала сброса, а.третий вход соединен с вторым. входом двухвходо рО вых эпементов.ИЛИ, ИЛИ-НЕ и прямым выходом тветьего Мб-триггера, 5 -входы второго и третьего пЪ -триггеров подкшо чены к выходам первого и второго двухвходовых элементов И, первые входы которых ссединены со вторым входом перво.го двухвходового элемента, ЯИ, первымвходом двухвходового э емента ИЛИ-НЕи прямым выходом первого %5-триггера,а вторые входы которых соединены с пря"мым и инверсным выходами второго и первого компаратора соответственно, выходыпервого двухвходового элемента ИЛИ идвухвходового эпемента ИЛИ-НЕ соединены с входами первого и второго цифроаналоговых преобразователей соответственно, а выход второго двухвходового элемента ИЛИ подключен к шине сигнала запуока очередного разряда. Источники информации, принятые во внимание прп экспертизе:1. Труды Урапьского политехнического института, 1970, сб. 182, с. 133 138, рис. 3.2, Э;И, "Преобразователи информации дпя электронных цифровых вычислительных устройств" М., "Энергия, 1975, с, 303, рис. 7-8.Составитепь Д. Гопубовехред 3, Фанта дактор Т. Иван ьниченко Корректор Л одписноеМинистров СССР 4 5 пиап ППП "Патент", г. Ужгород, уп. Проектная Заказ 4078/49 ЦНИПИ Г и 113035, Тираж 10дарственногоделам изобретеосква, Ж6комитета Совета ний и открытий Раушская наб.,