CS228080B1 - Řadič analogově číslicového převodníku - Google Patents

Description

Vynález se týká zapojení číslicového řadiče, vhodného pro řízení činnosti analogově číslicového převodníku s postupnou aproximací.

Analogově číslicový převodník pracující na principu postupné aproximace neznámé vstupní analogové veličiny sadou odstupňovaných analogových vah, v dalším textu zkráceně A/D převodník s postupnou aproximací, je nejpoužívanějěím typem analogově číslicového převodníku s dobou převodu od 1 do 1 00 us.

V obvyklém známém provedení sestává A/D převodník s postupnou aproximací z číslicově analogového převodníku, analogového komparétoru a číslicového řadiče, zapojených ve zpětnovazebním uspořádání. Činnost A/D převodníku s postupnou aproximací spočívá v postupném porovnávání kumulovaných testovacích analogových vah, generovaných na výstupu číslicově analogového převodníku řízeného číslicovým řadičem, a neznámé vstupní analogové veličiny. Výsledek porovnání, zjištěný analogovým komparátorem a indikovaný číslicovým stavem na jeho výstupu, představuje výsledek testu dílčí analogové váhy. Výsledky testů dílčích analogových vah se ukládají do aproximačního registru obsaženého v řadiči. Číslicová informace, uložená v aproximačním registru, představuje postupně zpřesňované číslicové přiblížení, tj. číslicovou aproximaci, vstupní analogové veličiny.

Řadič A/D převodníku s postupnou aproximací v obvyklém známém provedení sestává z řízení aproximačního registru a řídicího generátoru hodinových pulsů. Jedním nedostatkem řadiče v obvyklém známém provedení je inkoherentnost hodinových pulsů s vnějším spouštěcím pulsem řízeného analogově číslicového převodu. Tato inkoherentnost způsobuje obtíže při použití převodníků v synchronních systémech sběru a přenosu analogových dat.

Uvedený nedostatek řádiče v obvyklém známém provedení se odstraňuje zapojením řadiče analogové Číslicového převodníku podle vynálezu. Dosahuje se toho odvozením fáze hodinových pulsů od fáze spouštěcího pulsu prostřednictvím pomocných výstupů aproximačního registru. Dostatečnou předností řadiče analogové číslicového převodníku podle vynálezu v systémových aplikacích je možnost nezávislého řízení okamžiku sejmuti vzorku vstupní analogové veličiny a okamžiku spuštění jejího analogově číslicového převodu, a to volbou doby trvání spouštěcího pulsu.

Předmětem zapojení podle vynálezu je řadič analogově číslicového převodníku, který obsahuje aproximační registr s hodinovým vstupem a stavovým výstupem a řízený generátor hodinových pulsů se spouštěcím vstupem a hodinovým výstupem spojeným s hodinovým vstupem aproximačního registru, kde řízený generátor hodinových pulsů obsahuje dva monostabilní klopné obvody, přičemž výstup prvního monostabilního klopného obvodu je spojen s prvním vstupem druhého monostabilního klopného obvodu a výstup druhého monostabilního klopného obvodu je spojen s prvním vstupem prvního monostabilního klopného obvodu, spouštěcí vstup řízeného generátoru hodinových pulsů je spojen s druhým vstupem prvního monostabilního klopného obvodu, řízený generátor hodinových pulsů je svým řídicím vstupem spojen s druhým vstupem druhého monostabilního klopného obvodu a se stavovým výstupem aproximačního registru, charakterizovaný tím, že řízený generátor hodinových pulsů obsahuje kombinační logický obvod, jehož první vstup je spojen se spouštěcím vstupem řízeného generátoru hodinových pulsů, jeho druhý vstup je spojen s jedním z výstupů jednoho z obou monostabilních klopných obvodů a jeho výstup je spojen s hodinovým výstupem řízeného generátoru hodinových pulsů.

Přiklad zapojení řadiče analogově číslicového převodníku podle vynálezu je znázorněn na výkrese na obr. 1. Na obr. 2 je znázorněn časový diagram spouštěcích, hodinových a stavových signálů řadiče podle obr. 1.

Na obr. 1 je znázorněn N-bitový aproximační registr £, který má hodinový vstup 101. stavový výstup 102. datový vstup 103 a sadu prvního 11 až N-tého 1N datového výstupu. Na obr. 1 je déle znázorněn řízený generátor hodinových pulsů 2, který, mé spouštěcí vstup 201. řídicí vstup 202 a hodinový výstup 203. Hodinový výstup 203 řízeného generátoru 2 je spojen s hodinovým vstupem 101 aproximačního registru £. Řídicí vstup 202 řízeného generátoru 2 je spojen se stavovým výstupem 102 aproximačního registru £,.

Řízený generátor hodinových pulsů £ na obr. 1 je vytvořen z prvního monostabilního klopného obvodu 21. který má první a druhý vstup 211 a 212 a výstup 213. z druhého monostabilního klopného obvodu 22. který má první a druhý vstup 221 a 222 a první a druhý výstup 223 a 224. a ze součtového hradla 23. které má první a druhý vstup 231 a 232 a výstup 2^. Vý stup 213 prvního monostabilního klopného obvodu 21 je spojen s prvním vstupem 221 druhého monostabilního klopného obvodu 22. První výstup 223 druhého monostabilního klopného obvodu 22 je spojen s prvním vstupem 211 prvního monostabilního klopného obvodu 21.

Druhý vstup 212 prvního monostabilního klopného obvodu 21 je spojen s prvním vstupem 231 součtového hradla 23 a se spouštěcím vstupem 201 řízeného generátoru 2. Druhý vstup 222 druhého monostabilního klopného obvodu 22 je spojen s řídicím vstupem 202 řízeného generátoru 2. Druhý výstup 224 druhého monostabilního obvodu 22 klopného je spojen s druhým vstupem 232 součtového hradla 23. Výstup 233 součtového hradla 23 je spojen s hodinovým výstupem 203 řízeného generátoru 2.

Na obr. 2 jsou znázorněny časové průběhy číslicových signálů ve vyznačených uzlech řadiče analogově číslicového převodníku podle obr. 1: spouštěcího signálu START přivedeného ke spouštěcímu vstupu 201 řízeného generátoru 2, vnitřního signálu OUT na druhém výstupu 224 druhého monostabilního klopného obvodu 22. hodinového signálu CLOCK na hodinovém výstupu 203 řízeného generátoru 2. a stavového signálu STATUS na stavovém výstupu 102 aproximačního registru j_.

Činnost řadiče analogově číslicového převodníku podle vynálezu je popsána na je hoj příkladném zapojení podle obr. 1, s přihlédnutím k časovým průběhům číslicových signálů podle obr. 2. Popis činnosti vychází z ukončené předcházející sekvence aproximačního analogově číslicového převodu. Číslicové signály START, OUT, CLOCK a STATUS jsou v nízkém stavu. Oba monostabilnl klopné obvody 21. 22 jsou ve svých základních, stabilních stavech.

Analogově číslicový převod se spustí spouštěcím pulsem START přivedeným ke spouštěcímu vstupu 201 řízeného generátoru 2. Přechodem spouštěcího signálu START do vysokého stavu se zablokuje první monostabilní klopný obvod 21. Spouštěcí signál START projde ze spouštěcího vstupu 201 přes první vstup 231 součtového hradla 23 na hodinový výstup 203 řízeného generátoru 2. Náběžná hrana takto vytvořeného nulovacího hodinového pulsu CO vynuluje obsah aproximačního registru £, uvede jeho datové výstupy 11 až 1N do výchozích stavů a převede jeho statový výstup 102 do vysokého stavu. Náběžná hrana stavového signálu STATUS na stavovém výstupu 102 překlopí druhý monostabilní klopný obvod 22 do astabilního stavu. Jeho první výstup 223 přejde na dobu t,^₂ úo nízkého stavu a po jejím uplynutí přejde zpět do stabilního vysokého stavu.

Jeho druhý výstup 224 přejde na tutéž dobu t^₂ úo vysokého stavu a po jejím uplynutí přejde zpět do stabilního nízkého stavu. Je-li doba trvání tg_T^j spouštěcího pulsu delší než doba trvání t^₂ astabilního stavu druhého monostabilního klopného obvodu 22, oscilace řízeného generátoru 2 až na další ustanou. V tomto výchozím vynulovaném stavu setrvá řadič libovolně dlouhou dobu, určenou trváním spouštěcího pulsu START.

Přechodem spouštěcího signálu START na spouštěcím vstupu 201 do nízkého stavu se úkon čí nulovací hodinový puls CO. Závěrné hrana spouštěcího pulsu START překlopí první monostabilní klopný obvod 21 do astabilního stavu. Jeho výstup 213 přejde na dobu ty^ do vysokého stavu a po jejím uplynutí přejde zpět do stabilního nízkého stavu. Přechodem výstupu 213 prvního monostabilního klopného obvodu 21 do nízkého stavu se překlopí druhý monostabilní klopný obvod 22 do astabilního stavu. Jeho první výstup 223 přejde na dobu t^₂ do nízkého stavu a po jejím uplynutí přejde zpět do stabilního vysokého stavu. Jeho druhý výstup 224 přejde na tutéž dobu t^₂ do vysokého stavu a po jejím uplynuti přejde zpět do stabilního nízkého stavu. Náběžná hrana takto vytyořeného prvního hodinového pulsu C1 úkon či první aproximační krok a zahájí druhý aproximační krok aproximační sekvence. Přechodem prvního výstupu 223 druhého monostabilního klopného obvodu 22 do vysokého stavu se překlopí první monostabilní klopný obvod 21 do astabilního stavu. Jeho výstup přejde na dobu t^ do vysokého stavu a po jejím uplynutí přejde zpět do stabilního nízkého stavu.

Postup vzájemné excitace prvního 21 a druhého monostabilního klopného obvodu se opakuje za současného postupu aproximačního registru £ sledem prvního až N-tého aproximačního kroku. Aproximační sekvence se ukončí N-tým hodinovým pulsem tímto způsobem: Druhý monostabilni klopný obvod 22 se překlopí do astabilního stavu. Jeho druhý výstup 224 přejde na dobu t^₂ do vysokého stavu a po jejím uplynutí přejde zpět do stabilního nízkého stavu. Néběžné hrana takto vytvořeného N-tého hodinového pulsu CN ukončí N-tý aproximační krok a převede stavový výstup 102 aproximačního registru £ do nízkého stavu.

Přechodem stavového signálu STATUS na stavovém výstupu 102 do nízkého stavu se zablokuje druhý monostabilní obvod 22. První monostabilní klopný obvod 21 vykoná ještě jeden přechod do astabilního stavu a zpět, ale nezpůsobí překlopení zablokovaného druhého monostabilního klopného obvodu 22. Aproximační sekvence se ukončí. Nízkou úrovní stavového signélu STATUS se signalizuje ukončení převodu a uvolňuje se platnost paralelních datových výstupů 11 až 1N aproximačního registru £.

Z popisu vynálezu v příkladném zapojení podle obr. 1 a z vysvětlení jeho činnosti je zřejmé, že podstata vynálezu zůstane zachována i při spojení druhého vstupu 232 součtového hradla 23 s výstupism 213 prvního monostabilního klopného obvodu 21 místo s druhým výstupem 224 druhého monostabilního klopného obvodu 22.

S popisu vynálezu v příkladném zapojení podle obr. 1 a z vysvětlení jeho činnosti je dále zřejmé, že podstata vynálezu zůstane zachována i při spojení druhého vstupu 232 součtového hradla 23 s prvním výstupem 223 druhého monostabilního klopného obvodu 22 nebo s případným dalším výstupem prvního monostabilního klopného obvodu 2J.·

Z popisu vynálezu v příkladném zapojení podle obr. 1 a z vysvětlení jeho činnosti je konečně zřejmé, že podstata vynálezu zůstane zachována i při zařazení jiného dvouvstupového kombinačního logického obvodu na místo součtového hradla 23.

Ze všeho až dosud uvedeného je dostatečně zřejmé, že řadič analogově číslicového převodníku podle vynálezu generuje po výchozím nulovacím hodinovém pulsu sérii N aproximačních hodinových pulsů koherentních s vnějším spouštěcím pulsem. Takový řadič je vhodný ke konstrukci systémů pro sběr a přenos analogových dat, pracujících v synchronním režimu.

Claims (1)

1. Řadič analogově číslicového převodníku, který obsahuje aproximační registr s hodinovým vstupem a stavovým výstupem a řízený generátor hodinových pulsů se spouštěcím vstupem a hodinovým výstupem spojeným s hodinovým vstupem aproximačního registru, kde řízený generátor hodinových pulsů obsahuje dva monostabilní klopné obvody, přičemž výstup prvního monostabilního klopného obvodu je spojen s prvním vstupem druhého monostabilního klopného obvodu a výstup druhého monostabilního klopného obvodu je spojen s prvním vstupem prvního monostabilního klopného obvodu, spouštěcí vstup řízeného generátoru hodinových pulsů je spojen s druhým vstupem prvního monostabilního klopného obvodu, řízený generátor hodinových pulsů je svým řídicím vstupem spojen s druhým vstupem druhého monostabilního klopného obvodu a se stavovým výstupem aproximačního registru, vyznačený tím, že řízený generátor (2) hodinových pulsů obsahuje kombinační logický obvod (23), jehož první vstup (231) je spojen se spouštěcím vstupem (201) řízeného generátoru (2) hodinových pulsů, jeho druhý vstup (232) je spojen s jedním z výstupů (213, 223, 224) jednoho z obou monostabilních klopných obvodů (21, 22) a jeho výstup (233) je spojen s hodinovým výstupem (203) řízeného generátoru (2) hodinových pulsů.