RU58825U1 - ANALOG-DIGITAL CONVERTER - Google Patents

ANALOG-DIGITAL CONVERTER Download PDF

Info

Publication number
RU58825U1
RU58825U1 RU2006125738/22U RU2006125738U RU58825U1 RU 58825 U1 RU58825 U1 RU 58825U1 RU 2006125738/22 U RU2006125738/22 U RU 2006125738/22U RU 2006125738 U RU2006125738 U RU 2006125738U RU 58825 U1 RU58825 U1 RU 58825U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
analog
sign
unit
Prior art date
Application number
RU2006125738/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Николаевич Бондарь
Владимир Яковлевич Хорольский
Мария Сергеевна Бондарь
Денис Владимирович Снегирев
Original Assignee
Ставропольский военный институт связи ракетных войск
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ставропольский военный институт связи ракетных войск filed Critical Ставропольский военный институт связи ракетных войск
Priority to RU2006125738/22U priority Critical patent/RU58825U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU58825U1 publication Critical patent/RU58825U1/en

Links

Abstract

Полезная модель относится к электроизмерительной и вычислительной технике и может быть использована в системах контроля, сбора и обработки информации. Сущность полезной модели заключается в том, что для расширения функциональных возможностей, повышения точности или быстродействия или снижения сложности, аналого-цифровой преобразователь, по сравнению с прототипом, дополнительно содержит схему выборки-хранения, элемент задержки, блок определения знака и инвертирования отрицательных напряжений. 4 ил. 2 П. ф-лы.The utility model relates to electrical measurement and computer technology and can be used in control systems, information collection and processing. The essence of the utility model is that to expand the functionality, increase accuracy or speed or reduce complexity, the analog-to-digital converter, in comparison with the prototype, additionally contains a sampling-storage circuit, a delay element, a unit for determining the sign and inverting negative voltages. 4 ill. 2 P. f-ly.

Description

Область техники, к которой относится полезная модельThe technical field to which the utility model relates.

Полезная модель относится к электроизмерительной и вычислительной технике и может быть использована в системах контроля, сбора и обработки информации.The utility model relates to electrical measurement and computer technology and can be used in control systems, information collection and processing.

Уровень техникиState of the art

Известен аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с время мпульсной модуляцией, содержащий последовательно соединенные входное устройство, генератор пилообразного напряжения, формирующий импульс линейно-спадающего напряжения с амплитудой, равной измеряемому, блок сравнения напряжений, сравнивающий напряжение с выхода генератора пилообразного напряжения с некоторым пороговым напряжением, триггер, ключ и счетчик, а также блок управления и генератор опорной частоты; триггер управляет ключом, через который импульсы с генератора импульсов опорной частоты поступают на счетчик, а схема управления предназначена для выработки сигналов начала преобразования и сброса счетчиков; информация на выходе счетчика в конце цикла преобразования является цифровым эквивалентом измеряемого напряжения. (Богданов В.В. и др. Цифровые электроизмерительные устройства. / Под ред. Бахтиарова Г.Д. М.: Сов. радио, 1980 г.).A known analog-to-digital converter (ADC) with pulse-modulation time, comprising a serially connected input device, a sawtooth voltage generator, generating a linearly decreasing voltage pulse with an amplitude equal to the measured one, a voltage comparison unit comparing the voltage from the output of the sawtooth voltage generator with a certain threshold voltage , trigger, key and counter, as well as a control unit and a reference frequency generator; the trigger controls the key, through which the pulses from the pulse generator of the reference frequency are fed to the counter, and the control circuit is designed to generate signals for the start of conversion and reset the counters; information at the output of the counter at the end of the conversion cycle is the digital equivalent of the measured voltage. (Bogdanov V.V. et al. Digital electrical measuring devices. / Under the editorship of Bakhtiarov GD M: Sov. Radio, 1980).

Недостатком устройства является невозможность осуществления аналого-цифрового преобразования двухполярных сигналов, малое быстродействие.The disadvantage of this device is the inability to perform analog-to-digital conversion of bipolar signals, low speed.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый авторами за прототип, является аналого-цифровой преобразователь, содержащий последовательно The closest in technical essence and the achieved positive effect and adopted by the authors for the prototype is an analog-to-digital Converter, containing sequentially

включенные входное устройство, генератор пилообразного напряжения и блок сравнения, а также блок управления, генератор опорной частоты, арифметический сумматор и аккумулятор; информационный вход аккумулятора подключен к выходу сумматора, вход первого операнда сумматора подключен к выходу блока сравнения, вход второго операнда сумматора подключен к выходу аккумулятора, один из выходов блока управления подключен к генератору пилообразного напряжения, другой - к генератору опорной частоты, выход которого подключен к управляющему входу аккумулятора, а третий - к установочному входу аккумулятора; блок сравнения выполнен как многопороговое устройство, а выход аккумулятора является выходом устройства. (Патент РФ, №2110886 от 06.10.93 г.).included input device, sawtooth generator and comparison unit, as well as a control unit, a reference frequency generator, an arithmetic adder and a battery; information input of the battery is connected to the output of the adder, the input of the first operand of the adder is connected to the output of the comparison unit, the input of the second operand of the adder is connected to the output of the battery, one of the outputs of the control unit is connected to a sawtooth generator, the other to the reference frequency generator, the output of which is connected to the control battery input, and the third to the battery installation input; the comparison unit is designed as a multi-threshold device, and the battery output is the output of the device. (RF patent, No. 2110886 from 10/06/93).

Недостатком устройства является невозможность осуществления аналого-цифрового преобразования двухполярных сигналов и сигналов отрицательной полярности.The disadvantage of this device is the inability to perform analog-to-digital conversion of bipolar signals and signals of negative polarity.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемой полезной модели, сводится к расширению функциональных возможностей, повышению точности или быстродействия или снижению сложности аналого-цифрового преобразователя.The technical result that can be achieved using the proposed utility model is to expand the functionality, increase the accuracy or speed, or reduce the complexity of the analog-to-digital converter.

Расширение функциональных возможностей заключается в обеспечении возможности аналого-цифрового преобразования не только однополярных положительных, но так же однополярных отрицательных и двухполярных сигналов.The expansion of functionality consists in providing the possibility of analog-to-digital conversion of not only unipolar positive, but also unipolar negative and bipolar signals.

Технический результат достигается тем, что в известный аналого-цифровой преобразователь, содержащий последовательно включенные генератор пилообразного напряжения и блок сравнения, а также блок управления, генератор опорной частоты, арифметический сумматор и аккумулятор, информационный вход которого подключен к выходу арифметического сумматора, вход первого операнда арифметического The technical result is achieved by the fact that in a known analog-to-digital Converter, containing serially connected sawtooth voltage generator and a comparison unit, as well as a control unit, a reference frequency generator, an arithmetic adder and a battery, the information input of which is connected to the output of the arithmetic adder, the input of the first arithmetic operand

сумматора подключен к выходу блока сравнения, вход второго операнда арифметического сумматора подключен к выходу аккумулятора, второй выход блока управления подключен к генератору опорной частоты, выход которого подключен к управляющему входу аккумулятора, а третий - к установочному входу аккумулятора; блок сравнения выполнен как многопороговое устройство, а выход аккумулятора является группой из (m-1) (разрядов кода модуля преобразованного сигнала) выходов устройства, введены схема выборки-хранения, блок определения знака и инвертирования отрицательных напряжений, элемент задержки, причем аналоговый вход устройства соединен с первым входом схемы выборки-хранения, второй вход которой соединен с первым выходом блока управления и входом элемента задержки, выход которого подключен к входу управления генератора пилообразного напряжения, выход схемы выборки-хранения соединен со входом блока определения знака и инвертирования отрицательных напряжений, первый выход которого является m-ным выходом (знаковым разрядом выходной кодограммы) устройства, а второй выход через генератор пилообразного напряжения подключен к сигнальному входу блока сравнения, на первый и второй входы опорного напряжения которого подается соответственно опорное напряжение высокого и низкого уровней.the adder is connected to the output of the comparison unit, the input of the second operand of the arithmetic adder is connected to the output of the battery, the second output of the control unit is connected to a reference frequency generator, the output of which is connected to the control input of the battery, and the third to the installation input of the battery; the comparison unit is designed as a multi-threshold device, and the battery output is a group of (m-1) (bits of the converted signal module code) device outputs, a sampling-storage scheme, a unit for determining the sign and inversion of negative voltages, a delay element, and the analog input of the device are connected with the first input of the sample-storage circuit, the second input of which is connected to the first output of the control unit and the input of the delay element, the output of which is connected to the control input of the sawtooth generator, the output of the sample-storage circuit is connected to the input of the negative sign sign-in and negative-inversion unit, the first output of which is the m-th output (the sign bit of the output codogram) of the device, and the second output through the sawtooth generator is connected to the signal input of the comparison unit, to the first and second the inputs of the reference voltage of which is supplied, respectively, the reference voltage of high and low levels.

Блок определения знака и инвертирования отрицательных напряжений содержит два аналоговых ключа, инвертирующий усилитель постоянного тока, компаратор напряжения, инвертор; вход блока определения знака и инвертирования отрицательных напряжений соединен с входами второго аналогового ключа, инвертирующего усилителя постоянного тока и неинвертирующим входом компаратора напряжения, выход последнего подключен к входу инвертора, входу управления второго аналогового ключа и первому выходу блока определения знака и инвертирования отрицательных напряжений, выход инвертирующего усилителя постоянного тока соединен со входом первого аналогового ключа, выход которого, вместе с выходом второго аналогового ключа образуют второй выход блока определения знака The unit for determining the sign and inverting negative voltages contains two analog switches, an inverting DC amplifier, a voltage comparator, an inverter; the input of the unit for determining the sign and inverting negative voltages is connected to the inputs of the second analog switch, the inverting DC amplifier and the non-inverting input of the voltage comparator, the output of the latter is connected to the inverter input, the control input of the second analog switch and the first output of the unit for determining the sign and inverting negative voltages, the output of the inverting a DC amplifier is connected to the input of the first analog switch, the output of which, together with the output of the second analog switch Braz second output character determining unit

и инвертирования отрицательных напряжений.and inverting negative voltages.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг.1 приведена структурная схема устройства аналого-цифрового преобразователя.Figure 1 shows the structural diagram of the device analog-to-digital Converter.

На фиг.2 приведена структурная схема блока определения знака и инвертирования отрицательных напряжений.Figure 2 shows the structural diagram of the unit for determining the sign and inverting negative voltages.

На фиг.3 и 4 приведены временные диаграммы, поясняющие работу устройства.Figure 3 and 4 are timing diagrams explaining the operation of the device.

Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation

Аналого-цифрового преобразователь состоит из схемы выборки-хранения (СВХ) 1, первый вход которой соединен с аналоговым входом устройства, второй вход СВХ 1 соединен с первым выходом блока управления (БУ) 2 и входом элемента задержки (ЭЗ) 3, выход которого подключен к входу управления генератора пилообразного напряжения (ГПН) 4; выход СВХ 1 соединен со входом блока определения знака и инвертирования отрицательных напряжений (БОЗ И ИОН) 5, первый выход которого является m-ным выходом (знаковым разрядом выходной кодограммы) устройства, а второй выход через ГПН 4 подключен к сигнальному входу блока сравнения (БС) 6, на первый и второй входы опорного напряжения которого подается соответственно опорное напряжение высокого и низкого уровней; выход БС 6 подключен к входу первого операнда арифметического сумматора (АС) 7, выход которого соединен с информационным входом аккумулятора 8, выход которого подключен к входу второго операнда АС 7; второй выход БУ 2 подключен к генератору опорной частоты (ГОЧ) 9, выход которого подключен к управляющему входу аккумулятора 8, а третий выход БУ 2 - к установочному входу аккумулятора 8; БС 6 выполнен как многопороговое устройство, а выход аккумулятора 8 является группой из (m-1) (разрядов An analog-to-digital converter consists of a sampling-storage circuit (TSW) 1, the first input of which is connected to the analog input of the device, the second input of TSW 1 is connected to the first output of the control unit (BU) 2 and the input of the delay element (EZ) 3, the output of which is connected to the control input of the sawtooth voltage generator (GPN) 4; the output of TSW 1 is connected to the input of the unit for determining the sign and inverting negative voltages (BOS AND ION) 5, the first output of which is the m-th output (the sign bit of the output codogram) of the device, and the second output through GPN 4 is connected to the signal input of the comparison unit (BS ) 6, the first and second inputs of the reference voltage of which is supplied, respectively, the reference voltage of high and low levels; the BS output 6 is connected to the input of the first operand of the arithmetic adder (AC) 7, the output of which is connected to the information input of the battery 8, the output of which is connected to the input of the second operand of the AC 7; the second output of the control unit 2 is connected to the reference frequency generator (GOCH) 9, the output of which is connected to the control input of the battery 8, and the third output of the control unit 2 to the installation input of the battery 8; BS 6 is designed as a multi-threshold device, and the output of the battery 8 is a group of (m-1) (bits

кода модуля преобразованного сигнала) выходов устройства.converted signal module code) of the device outputs.

СВХ 1 предназначена для выборки уровня напряжения входного сигнала по команде БУ 2 и хранения данного уровня в течении времени преобразования.TSW 1 is designed to select the voltage level of the input signal at the command of BU 2 and store this level during the conversion time.

Структурная схема блока определения знака и инвертирования отрицательных напряжений (БОЗ И ИОН) 5 приведена на фиг.2.The block diagram of the unit for determining the sign and inverting negative voltages (BOS AND ION) 5 is shown in figure 2.

Вход БОЗ И ИОН 5 соединен с входами второго аналогового ключа (АК) 10, инвертирующего усилителя постоянного тока (ИУПТ) 11 и неинвертирующим входом компаратора напряжения (КН) 12, выход последнего подключен к входу инвертора 13, входу управления второго аналогового ключа (АК) 10 и первому выходу БОЗ И ИОН 5, выход ИУПТ 11 соединен со входом первого АК 14, выход которого, вместе с выходом второго АК 10 образуют второй выход БОЗ И ИОН 5.The input BOS AND ION 5 is connected to the inputs of the second analog key (AK) 10, the inverting DC amplifier (IUPT) 11 and the non-inverting input of the voltage comparator (KN) 12, the output of the latter is connected to the input of the inverter 13, the control input of the second analog key (AK) 10 and the first output of BOS AND ION 5, the output of IUPT 11 is connected to the input of the first AK 14, the output of which, together with the output of the second AK 10 form the second output of BOS AND ION 5.

БОЗ И ИОН 5 призван определить знак (полярность) уровня напряжения входного сигнала и ретранслировать сигнал далее с единичным коэффициентом передачи в случае его положительной полярности, а в случае отрицательной полярности, дополнительно подвергнуть транслируемый сигнал инверсии.BOS AND ION 5 is designed to determine the sign (polarity) of the voltage level of the input signal and relay the signal further with a unit transmission coefficient in the case of its positive polarity, and in the case of negative polarity, additionally expose the translated signal to the inversion.

БОЗ И ИОН 5 работает следующим образом.BOS AND ION 5 works as follows.

КН 12, в зависимости от полярности входного сигнала, формирует положительный или отрицательный порог, играющий роль знакового разряда (логической единицы или нуля, поступающих на первый выход БОЗ И ИОН 5, и поступающих в последствии на первый выход (выход знакового разряда) устройства, а так же управляющего воздействия, поступающего на АК 14 через инвертор 13, и АК 10 непосредственно, то есть состояния АК 14 и АК 10 взаимообратны.KN 12, depending on the polarity of the input signal, forms a positive or negative threshold, which plays the role of a sign discharge (a logical unit or zero, arriving at the first output of the BOS AND ION 5, and subsequently arriving at the first output (sign discharge) of the device, and the same control action entering the AK 14 through the inverter 13, and AK 10 directly, that is, the state of AK 14 and AK 10 are reciprocal.

В случае поступления на вход БОЗ И ИОН 5 сигнала положительной полярности:In the case of a positive polarity signal entering the input BOS AND ION 5:

- КН 12 формирует положительный потенциал;- KN 12 forms a positive potential;

- на первый выход БОЗ И ИОН 5 поступает сигнал с уровнем логической - the first output BOS AND ION 5 receives a signal with a logic level

единицы;units;

- АК 10 переводится в открытое состояние, АК 14 - закрытое;- AK 10 is transferred to the open state, AK 14 is closed;

- входной сигнал транслируется на второй выход БОЗ И ИОН 5.- the input signal is transmitted to the second output of the BOS AND ION 5.

В случае поступления на вход БОЗ И ИОН 5 сигнала отрицательной полярности:In the case of a negative polarity signal entering the input BOS AND ION 5:

- КН 12 формирует отрицательный потенциал;- KN 12 forms a negative potential;

- на первый выход БОЗ И ИОН 5 поступает сигнал с уровнем логического нуля;- the first output BOS AND ION 5 receives a signal with a logic level of zero;

- АК 10 переводится в закрытое состояние, АК 14 - открытое;- AK 10 is put into a closed state, AK 14 is open;

- входной сигнал, инвертированный ИУПТ 11 транслируется на второй выход БОЗ И ИОН 5.- the input signal inverted IUPT 11 is transmitted to the second output of the BOS AND ION 5.

Таким образом, БОЗ И ИОН 5 фактически формирует знак и модуль транслируемого сигнала.Thus, BOS AND ION 5 actually forms the sign and module of the broadcast signal.

БС 6 представляет собой сравнивающее устройство с 2n порогами сравнения, равномерно делящими диапазон измерения (UOB-UOH), где n>0, и преобразователем унитарного (термометрического) кода, имеющего место на выходе компараторов БС 6, в двоичный n-разрядный код (параллельный АЦП). Число разрядов аккумулятора 8 и АС 7 равно n+N, при этом 2N - число тактов суммирования (количество слагаемых, образующих результат в аккумуляторе). При этом время преобразования АЦП фактически равно времени изменения линейно спадающего напряжения между двумя порогами сравнения многопорогового БС 6.BS 6 is a comparator with 2 n comparison thresholds that evenly divide the measurement range (U OB -U OH ), where n> 0, and a unitary (thermometric) code converter, which takes place at the output of BS 6 comparators, into binary n-bit code (parallel ADC). The number of discharges of accumulator 8 and AC 7 is n + N, and 2 N is the number of summing cycles (the number of terms that form the result in the accumulator). Moreover, the ADC conversion time is actually equal to the time of the linearly decreasing voltage change between the two comparison thresholds of the multi-threshold BS 6.

Работа устройства поясняется временными диаграммами, приведенными на фиг.3 и 4. Устройство работает следующим образом.The operation of the device is illustrated by the timing diagrams shown in figure 3 and 4. The device operates as follows.

На аналоговый вход устройства поступает измеряемый сигнал UBX (фиг.3а).On the analog input of the device receives the measured signal U BX (figa).

В момент времени t0 БУ 2 формирует импульс запуска («Пуск») длительностью t0÷t1 (фиг.3.б).At time t 0 BU 2 generates a start pulse ("Start") of duration t 0 ÷ t 1 (Fig.3.b).

Формирование импульса «Пуск» обеспечивает запоминание уровня входного сигнала UBX CBX 1. Одновременно с этим, БОЗ И ИОН 5 The pulse formation "Start" provides the memorization of the input signal level U BX CBX 1. At the same time, BOS AND ION 5

приступает к анализу уровня сигнала, запоминаемого СВХ 1. К моменту времени t1 (фиг.3.б) СВХ 1 завершает процесс запоминания. В общем случае, интервал t0÷t1 (фиг.3.б) исчисляется единицами нс. (В АЦП AD9059 апертурное время составляет 2,7 нс. (http://www.gaw.ru/pdf/AD/adc/ad9059.pdf), время выборки встроенной схемы выборки-хранения составляет 1 нс. (www.compitech.m/html.cgi/arhiv/00_01/stat_34.htm)).starts to analyze the level of the signal stored by the TSW 1. By the time t 1 (Fig.3.b), the TSW 1 completes the memorization process. In the General case, the interval t 0 ÷ t 1 (Fig.3.b) is calculated in units of ns. (In the AD9059 ADC, the aperture time is 2.7 ns. (Http://www.gaw.ru/pdf/AD/adc/ad9059.pdf), the sampling time of the built-in sampling-storage circuit is 1 ns. (Www.compitech. m / html.cgi / arhiv / 00_01 / stat_34.htm)).

К моменту времени t2 (фиг.3.в) напряжение на первом (сигнал знака полярности отсчета входного сигнала) и втором (напряжение модуля уровня входного сигнала) выходах БОЗ И ИОН 5 стабилизируется. В общем случае, интервал t1÷t2 (фиг.3.в) исчисляется долями нc. Он определяется прежде всего задержкой, создаваемой ИУПТ 11 (причем, именно временем дополнительного нарастания переходной характеристики ИУПТ 11 с момента t1 до момента t2), (например, сверхскоростной усилитель AD8009 характеризуется скоростью нарастания выходного сигнала 5500 В/мкс, THS3001 - 6500 В/мкс. (Г.Волович. Широкополосные интегральные усилители. htttp://www.PLATAN.ru/shem/pdf/str27-1sx.pdf)), так как быстродействие современных компараторов сравнимо с быстродействием СВХ, и к моменту времени t2 АК 14 и 10 уже находятся в заданном состоянии. Иначе говоря, задержка, вносимая БОЗ И ИОН 5 пренебрежимо мала.By the time t 2 (Fig.3.c), the voltage at the first (signal sign of the polarity of the input signal) and second (voltage module of the input signal level) outputs BOS AND ION 5 is stabilized. In the General case, the interval t 1 ÷ t 2 (Fig.3.v) is calculated in fractions of ns. It is determined primarily by the delay created by IUPT 11 (moreover, by the time of an additional increase in the transition characteristic of IUPT 11 from time t 1 to time t 2 ), (for example, the super-fast amplifier AD8009 is characterized by a slew rate of the output signal of 5500 V / μs, THS3001 - 6500 V / μs. (G. Volovich. Broadband integrated amplifiers. Http: //www.PLATAN.ru/shem/pdf/str27-1sx.pdf)), since the speed of modern comparators is comparable to the speed of the TSW, and by the time t 2 AK 14 and 10 are already in a predetermined state. In other words, the delay introduced by BOS and ION 5 is negligible.

В момент времени 1 ч (фиг.3.в, г), - момент времени ТН (фиг.4) с выхода ЭЗ 3 на управляющий вход ГПН 4 поступает импульс, разрешающий ГПН 4 приступить к выработке напряжения, линейно спадающего от уровня, равного измеряемому напряжению UBX. Одновременно происходит запуск ГОЧ 9 и установка в ноль аккумулятора 8. Напряжение с выхода ГПН 4 поступает на вход 2n-порогового БС 6, содержащего внутри 2n компараторов. За время измерения, равное 2N периодов тактового генератора, происходит К=2N актов:At time 1 h (Fig. 3.c, d), - time T N (Fig. 4), an impulse is supplied from the output of the EZ 3 to the control input of the GPN 4, allowing the GPN 4 to start generating a voltage that decreases linearly from the level, equal to the measured voltage U BX . At the same time, the GOCH 9 starts and the battery 8 is set to zero. The voltage from the output of the ГПН 4 is supplied to the input 2 of the n- threshold BS 6, which contains 2 n comparators. During the measurement, equal to 2N periods of the clock, occurs = 2 N acts:

- сравнение выходного напряжения ГПН 4 с порогами многопорогового БС 6;- comparison of the output voltage of the GPN 4 with the thresholds of a multi-threshold BS 6;

- суммирование полученного результата в АС 7 с содержимым аккумулятора 8;- summation of the result in AC 7 with the contents of the battery 8;

- запись полученного результата в аккумулятор 8.- recording the result in the battery 8.

Измерение заканчивается в момент времени ТК (фиг.4), - момент времени t3 (фиг.3.в, г). Период импульсов ГОЧ 9 ТO выбирается таким, чтобы время измерения, равное ТКН=К·ТO было бы равно времени изменения напряжения на входе БС 6 между двумя соседними порогами.The measurement ends at time T To (figure 4), - time t 3 (Fig.3.v, g). The pulse period GOCH 9 T O is chosen so that the measurement time equal to T K -T N = K · T O would be equal to the time of the voltage change at the input of BS 6 between two adjacent thresholds.

Для определенности, например, предположим, что n=6, а N=4, т.е. многопороговое сравнивающее устройство имеет 64 уровня сравнения, а число тактов измерения равно К=2N=16. Измерение начинается в момент времени ТН, а заканчивается в момент времени ТК (фиг.4). Время измерения выбрано равным времени изменения линейно уменьшающегося напряжения между двумя соседними уровнями сравнения и равно 16·ТО, где ТО - период ГОЧ 9. В результате измерения в аккумуляторе 8 окажется записанным число А, равное:For definiteness, for example, suppose that n = 6 and N = 4, i.e. the multi-threshold comparison device has 64 comparison levels, and the number of measurement steps is K = 2 N = 16. The measurement begins at time T N , and ends at time T To (figure 4). The measurement time is chosen equal to the time of a linearly decreasing voltage change between two adjacent levels of comparison and is equal to 16 · T O , where T O is the period of GOCH 9. As a result of the measurement, the number A equal to:

А=К1·62+K2·61A = K 1 · 62 + K 2 · 61

при этом K12=16. Это число А и является результатом преобразования. При изменении величины измеряемого напряжения UBX, изменяется соотношение между количествами слагаемых K1 и К2 в результирующей сумме А. Например, результаты двух измерений на границе разрешающей способности могут быть равными:wherein K 1 + K 2 = 16. This number A is the result of the conversion. When the measured voltage U BX changes, the ratio between the amounts of K 1 and K 2 in the resulting sum A changes. For example, the results of two measurements at the resolution boundary can be equal to:

А1=10·62+6·61=986 при К1=10 и К2=6.And 1 = 10 · 62 + 6 · 61 = 986 with K 1 = 10 and K 2 = 6.

А2=9·62+7·61=985 при К1=9 и К2=7.And 2 = 9 · 62 + 7 · 61 = 985 with K 1 = 9 and K 2 = 7.

Несоблюдение точного равенства К·ТOКН приводит к увеличению дифференциальной нелинейности преобразователя, а неточности в межпороговых напряжениях (Uпор.i-Uпор.i-1) приводят к увеличению интегральной нелинейности преобразователя.Non-observance of the exact equality K · T O = T K -T N leads to an increase in the differential nonlinearity of the converter, and inaccuracies in inter-threshold voltages (U por.i -U por.i-1 ) lead to an increase in the integral nonlinearity of the converter.

Итак, процесс преобразования напряжения, поступающего со второго выхода БОЗ И ИОН 5, в код в момент времени ТК (фиг.4), - момент времени Thus, the process of converting a voltage supplied from the second output PDO AND ION 5 in code at time T R (4), - time

t3 (фиг.3.в, г) закончится.t 3 (Fig.3.v, d) will end.

На выход устройства поступит результат преобразования:The output of the device will receive the result of the conversion:

- с первого выхода БОЗ И ИОН 5 - код знака полярности входного аналогового сигнала;- from the first output of BOS AND ION 5 - code mark of polarity of the input analog signal;

- с выходов аккумулятора 8 - код уровня модуля напряжения входного сигнала.- from the outputs of the battery 8 is the code level of the voltage module of the input signal.

Иными словами, в момент t3 (фиг.3.в, г) на выходе устройства формируется m-разрядный код. Старший разряд которого несет информацию о полярности входного сигнала, остальные (m-1) разрядов являются кодом уровня модуля напряжения входного сигнала.In other words, at time t 3 (Fig. 3.c, d) an m-bit code is generated at the output of the device. The senior bit of which carries information about the polarity of the input signal, the remaining (m-1) bits are the code level of the voltage module of the input signal.

Введение СВХ 1, ЭЗ 3 и БОЗ И ИОН 5, в силу безусловного выполнения условииIntroduction of TSW 1, EZ 3 and BOS AND ION 5, due to the unconditional fulfillment of the condition

фактически не вносит дополнительной задержки в процесс преобразования, то есть не снижает быстродействия АЦП, а более того их использование способствует расширению функциональных возможностей, повышению точности или быстродействия или снижению сложности устройства.in fact, it does not introduce additional delay into the conversion process, that is, it does not reduce the performance of the ADC, and moreover, their use helps to expand the functionality, increase accuracy or speed, or reduce the complexity of the device.

Расширение функциональных возможностей заключается в обеспечении возможности аналого-цифрового преобразования не только однополярных положительных, как в прототипе, но так же однополярных отрицательных и двухполярных сигналов.The expansion of functionality consists in providing the possibility of analog-to-digital conversion of not only unipolar positive signals, as in the prototype, but also unipolar negative and bipolar signals.

Введение СВХ 1, ЭЗ 3 и, прежде всего, БОЗ И ИОН 5, в случае аналого-цифровой обработки двухполярных сигналов, ввиду возможности пересчета динамического диапазона входных сигналов и шага квантования БС 6 (увеличению их в два раза), с учетом:Introduction of TSW 1, EZ 3 and, first of all, BOS and ION 5, in the case of analog-to-digital processing of bipolar signals, due to the possibility of recalculating the dynamic range of the input signals and the quantization step of BS 6 (doubling them), taking into account:

а) сохранения сложности устройства (разрядности БС 6, АС 7 и аккумулятора 8) приводит к существенному увеличению точности аналого-цифрового преобразования входных сигналов в связи с повышением помехоустойчивости компараторов, входящих в состав БС 6 (фактическому уменьшению шага квантования в два раза);a) preserving the complexity of the device (bit depths of BS 6, AC 7 and battery 8) leads to a significant increase in the accuracy of the analog-to-digital conversion of input signals due to an increase in the noise immunity of the comparators included in BS 6 (an actual half reduction of the quantization step);

б) сохранения заданной точности аналого-цифрового преобразования входных сигналов, приводит:b) maintaining the specified accuracy of the analog-to-digital conversion of the input signals, leads to:

1) к существенному упрощению устройства в связи с возможностью-уменьшения разрядности БС 6, АС 7 и аккумулятора 8 на 1 разряд (в случае n=6, это 32 высокоточных компараторов в составе БС 6);1) to a significant simplification of the device due to the possibility of reducing the bit depth of BS 6, AC 7 and battery 8 per 1 discharge (in the case of n = 6, these are 32 high-precision comparators in BS 6);

2) к существенному повышению быстродействия устройства в связи с возможностью уменьшения разрядности АС 7 и аккумулятора 8 на 1 разряд (уменьшения N на 1, то есть в случае N=4, это соответствует уменьшению длительности интервала анализа с 16·TО до 8·ТO).2) to a significant increase in the speed of the device due to the possibility of reducing the capacity of the AC 7 and the battery 8 by 1 discharge (decreasing N by 1, that is, in the case N = 4, this corresponds to a decrease in the duration of the analysis interval from 16 · T O to 8 · T O ).

В любом случае, введение в состав устройства БОЗ И ИОН 5, при аналого-цифровой обработки двухполярных сигналов, приводит к увеличению разрядности АЦП на один разряд (старший разряд кода, несущий информацию о полярности входного сигнала, формирует БОЗ И ИОН 5).In any case, the introduction of BOZ AND ION 5 into the device, during analog-digital processing of bipolar signals, leads to an increase in the ADC bit by one bit (the highest bit of the code, which carries information about the polarity of the input signal, forms BOZ AND ION 5).

То есть имеет место как расширение функциональных возможностей так и повышение точности или быстродействия или снижение сложности устройства.That is, there is both an extension of functionality and an increase in accuracy or speed or a decrease in the complexity of the device.

Claims (2)

1. Аналого-цифровой преобразователь, содержащий последовательно включенные генератор пилообразного напряжения и блок сравнения, а также блок управления, генератор опорной частоты, арифметический сумматор и аккумулятор, информационный вход аккумулятора подключен к выходу арифметического сумматора, вход первого операнда арифметического сумматора подключен к выходу блока сравнения, вход второго операнда арифметического сумматора подключен к выходу аккумулятора, второй выход блока управления подключен к генератору опорной частоты, выход которого подключен к управляющему входу аккумулятора, а третий - к установочному входу аккумулятора, блок сравнения выполнен как многопороговое устройство, а выход аккумулятора является группой из (m-1) (разрядов кода модуля преобразованного сигнала) выходов устройства, отличающийся тем, что в устройство введены схема выборки-хранения, блок определения знака и инвертирования отрицательных напряжений, элемент задержки, причем аналоговый вход устройства соединен с первым входом схемы выборки-хранения, второй вход которой соединен с первым выходом блока управления и входом элемента задержки, выход которого подключен к входу управления генератора пилообразного напряжения, выход схемы выборки-хранения соединен со входом блока определения знака и инвертирования отрицательных напряжений, первый выход которого является m-ным выходом (знаковым разрядом выходной кодограммы) устройства, а второй выход через генератор пилообразного напряжения подключен к сигнальному входу блока сравнения, на первый и второй входы опорного напряжения которого подается соответственно опорное напряжение высокого и низкого уровней.1. An analog-to-digital converter containing a serrated voltage generator and a comparison unit, as well as a control unit, a reference frequency generator, an arithmetic adder and a battery, a battery information input connected to the output of the arithmetic adder, an input of the first operand of the arithmetic adder connected to the output of the comparison unit , the input of the second operand of the arithmetic adder is connected to the battery output, the second output of the control unit is connected to the reference frequency generator, you One of which is connected to the control input of the battery, and the third to the installation input of the battery, the comparison unit is designed as a multi-threshold device, and the battery output is a group of (m-1) (code bits of the converted signal module) device outputs, characterized in that in the device a sampling-storage circuit, a block for determining the sign and inverting negative voltages, a delay element, the analog input of the device is connected to the first input of the sampling-storage circuit, the second input of which is connected to the output of the control unit and the input of the delay element, the output of which is connected to the control input of the sawtooth generator, the output of the sampling-storage circuit is connected to the input of the sign detection and negative voltage inverting unit, the first output of which is the m-th output (the sign bit of the output codegram) of the device and the second output through the sawtooth generator is connected to the signal input of the comparison unit, the first and second inputs of the reference voltage of which are supplied respectively e voltage high and low. 2. Аналого-цифровой преобразователь по п.1, отличающийся тем, что блок определения знака и инвертирования отрицательных напряжений содержит два аналоговых ключа, инвертирующий усилитель постоянного тока, компаратор напряжения, инвертор, вход блока определения знака и инвертирования отрицательных напряжений соединен с входами второго аналогового ключа, инвертирующего усилителя постоянного тока и неинвертирующим входом компаратора напряжения, выход последнего подключен к входу инвертора, входу управления второго аналогового ключа и первому выходу блока определения знака и инвертирования отрицательных напряжений, выход усилителя постоянного тока соединен со входом первого аналогового ключа, выход которого вместе с выходом второго аналогового ключа образуют второй выход блока определения знака и инвертирования отрицательных напряжений.
Figure 00000001
2. The analog-to-digital Converter according to claim 1, characterized in that the unit for determining the sign and inverting negative voltages contains two analog switches, an inverting DC amplifier, a voltage comparator, an inverter, the input of the unit for determining sign and inverting negative voltages is connected to the inputs of the second analog a key, an inverting DC amplifier and a non-inverting input of the voltage comparator, the output of the latter is connected to the inverter input, the control input of the second analog switch, and moat output determination unit and to invert the sign of negative voltage, the DC output of the amplifier is connected to the input of the first analog switch, the output of which together with the output of the second analog switch constitute the second output unit, and determining the sign inverting negative voltages.
Figure 00000001
RU2006125738/22U 2006-07-17 2006-07-17 ANALOG-DIGITAL CONVERTER RU58825U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006125738/22U RU58825U1 (en) 2006-07-17 2006-07-17 ANALOG-DIGITAL CONVERTER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006125738/22U RU58825U1 (en) 2006-07-17 2006-07-17 ANALOG-DIGITAL CONVERTER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU58825U1 true RU58825U1 (en) 2006-11-27

Family

ID=37665165

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006125738/22U RU58825U1 (en) 2006-07-17 2006-07-17 ANALOG-DIGITAL CONVERTER

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU58825U1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2618903C1 (en) * 2016-02-25 2017-05-11 Закрытое акционерное общество "Промсервис" Analog-to-digital conversion method
RU174894U1 (en) * 2017-05-31 2017-11-09 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" ANALOG-DIGITAL CONVERTER
RU176650U1 (en) * 2017-06-01 2018-01-24 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" ANALOG-DIGITAL CONVERTER
RU176659U1 (en) * 2017-05-31 2018-01-24 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" ANALOG-DIGITAL CONVERTER

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2618903C1 (en) * 2016-02-25 2017-05-11 Закрытое акционерное общество "Промсервис" Analog-to-digital conversion method
RU174894U1 (en) * 2017-05-31 2017-11-09 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" ANALOG-DIGITAL CONVERTER
RU176659U1 (en) * 2017-05-31 2018-01-24 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" ANALOG-DIGITAL CONVERTER
RU176650U1 (en) * 2017-06-01 2018-01-24 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" ANALOG-DIGITAL CONVERTER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU58825U1 (en) ANALOG-DIGITAL CONVERTER
RU2496228C1 (en) Ramp-type analogue-to-digital converter
US20210341524A1 (en) Timing Difference Detection Circuit Capable of Detecting a Phase Difference Between Different Channels
US6803868B2 (en) Method and apparatus of producing a digital depiction of a signal
RU162372U1 (en) MICROCONTROLLER ADC USING THE TRANSITION PROCESS IN THE RC CIRCUIT
RU61968U1 (en) ANALOG-DIGITAL CONVERSION DEVICE
RU176659U1 (en) ANALOG-DIGITAL CONVERTER
RU63626U1 (en) CODE VOLTAGE CONVERTER
KR840004337A (en) PCM signal encoder
RU59915U1 (en) ANALOG-DIGITAL CONVERTER
RU2311731C1 (en) Composite fast-response analog-to-digital converter
US6617993B1 (en) Analog to digital converter using asynchronously swept thermometer codes
RU58823U1 (en) ANALOG-DIGITAL CONVERTER
RU182312U1 (en) ANALOG-DIGITAL CONVERTER
RU2289200C2 (en) Converter of analog signals into time-modulated pulse pattern
RU2656989C1 (en) Analogue-to-digital converter
RU58826U1 (en) ANALOG-DIGITAL CONVERTER
RU2110886C1 (en) Analog-to-digital converter
RU187313U1 (en) DIGITAL FREQUENCY METER FOR LOW POWER INTEGRAL CIRCUITS
RU2276457C2 (en) Analog-digital converter
RU2240569C1 (en) Integral transformer
RU2276833C1 (en) Analog-to-digital converter unit
Sifuentes et al. Improving the performance of direct interface circuits using the Vernier technique
RU176650U1 (en) ANALOG-DIGITAL CONVERTER
RU59914U1 (en) COMPOSITE FAST ANALOG-DIGITAL CONVERTER

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20070718