PL220565B1 - Sposób bezzegarowego przetwarzania interwału czasu na słowo cyfrowe - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób bezzegarowego przetwarzania interwału czasu na słowo cyfrowe, znajdujący zastosowanie w systemach kontrolno-pomiarowych.

Znany z polskiego zgłoszenia patentowego nr P-392925 sposób asynchronicznego przetwarzania interwału czasu na słowo cyfrowe polega na odwzorowaniu tego interwału proporcjonalną do niego wielkością ładunku elektrycznego. Ładunek ten dostarcza się za pomocą źródła prądowego podczas trwania odwzorowywanego interwału czasu i gromadzi się w kondensatorze próbkującym. Gromadzenie ładunku realizuje się do chwili wykrycia końca przetwarzanego interwału czasu. Wówczas, zgromadzony ładunek elektryczny poddaje się procesowi redystrybucji, rozmieszczając go w kondensatorach zespołu kondensatorów, przy czym pojemność każdego kondensatora o kolejnym indeksie jest dwukrotnie większa od pojemności kondensatora bezpośrednio go poprzedzającego. W trakcie procesu redystrybucji zgromadzony ładunek elektryczny tak rozmieszcza się w kondensatorach zespołu kondensatorów, aby na każdym z nich, ewentualnie za wyjątkiem jednego uzyskać napięcie równe zero lub równe napięciu odniesienia. Przebieg procesu redystrybucji nadzoruje się za pomocą modułu sterującego na podstawie sygnałów wyjściowych pierwszego komparatora i drugiego komparatora. Ładunek elektryczny dostarcza się w trakcie procesu jego gromadzenia za pomocą pierwszego źródła prądowego oraz przenosi się pomiędzy kondensatorami w trakcie procesu jego redystrybucji za pomocą drugiego źródła prądowego. Bitom słowa cyfrowego, przyporządkowanym kondensatorom zespołu kondensatorów, na których uzyskano napięcie równe napięciu odniesienia przypisuje się za pomocą modułu sterującego wartość jeden, a pozostałym bitom tego słowa przypisuje się wartość zero. W jednym z wariantów tego rozwiązania ładunek elektryczny gromadzi się jednocześnie w kondensatorze próbkującym i łączonym z nim równolegle kondensatorze o największej pojemności w zespole kondensatorów.

Zgodnie z wynalazkiem sposób bezzegarowego przetwarzania interwału czasu na słowo cyfrowe polega na wykrywaniu za pomocą modułu sterującego początku i końca interwału czasu i odwzorowywaniu tego interwału czasu proporcjonalną do niego wielkością ładunku elektrycznego. Ładunek elektryczny dostarcza się podczas tego interwału czasu za pomocą źródła prądowego i gromadzi się w kondensatorze próbkującym lub w kondensatorze próbkującym i łączonym z nim równolegle kondensatorze o największej pojemności w zespole redystrybucji. Następnie realizuje się w zespole redystrybucji proces redystrybucji zgromadzonego ładunku elektrycznego, w znany sposób, za pomocą modułu sterującego, przez zmiany stanów sygnałów z odpowiednich wyjść sterujących oraz przypisuje się za pomocą modułu sterującego, odpowiednie wartości bitom słowa cyfrowego. Zespół redystrybucji zawiera zestaw łączników, przełączników i kondensatorów, takich, że pojemność każdego kondensatora o kolejnym indeksie jest dwukrotnie większa od pojemności kondensatora bezpośrednio go poprzedzającego.

Istotą sposobu według wynalazku jest to, że po zakończeniu gromadzenia ładunku elektrycznego w kondensatorze próbkującym, lub w kondensatorze próbkującym i łączonym z nim równolegle kondensatorze o największej pojemności w zespole redystrybucji, oraz wykryciu za pomocą modułu sterującego początku następnego interwału czasu, ładunek elektryczny dostarcza się za pomocą źródła prądowego i gromadzi się w dodatkowym kondensatorze próbkującym. Następnie realizuje się proces redystrybucji ładunku elektrycznego zgromadzonego w dodatkowym kondensatorze próbkującym oraz przypisuje się za pomocą modułu sterującego odpowiednie wartości bitom słowa cyfrowego. Gromadzenie ładunku elektrycznego w dodatkowym kondensatorze próbkującym, proces redystrybucji ładunku elektrycznego zgromadzonego w dodatkowym kondensatorze próbkującym oraz przypisywanie odpowiednich wartości bitom słowa cyfrowego realizuje się tak, jak dla kondensatora próbkującego.

W sposobie tym możliwe jest to, że po zakończeniu gromadzenia ładunku elektrycznego w dodatkowym kondensatorze próbkującym oraz wykryciu za pomocą modułu sterującego początku kolejnego interwału czasu, rozpoczyna się kolejny cykl, a ładunek elektryczny dostarcza się za pomocą źródła prądowego i gromadzi się ponownie w kondensatorze próbkującym lub w kondensatorze próbkującym i łączonym z nim równolegle kondensatorze o największej pojemności w zespole redystrybucji.

W sposobie tym możliwe jest to, że w okresie, gdy ładunek elektryczny dostarcza się za pomocą źródła prądowego i gromadzi się w dodatkowym kondensatorze próbkującym, to jednocześnie część dostarczanego ładunku elektrycznego gromadzi się w dodatkowym kondensatorze o największej pojemności w zespole redystrybucji, łączonym równolegle z dodatkowym kondensatorem próbkuPL 220 565 B1 jącym. Pojemność dodatkowego kondensatora o największej pojemności w zespole redystrybucji jest równa pojemności kondensatora o największej pojemności w zespole redystrybucji.

W sposobie tym możliwe jest również to, że po zakończeniu procesu redystrybucji, w ostatnim z kondensatorów, na którym podczas realizowania procesu redystrybucji nie uzyskano napięcia odniesienia, pozostawia się zgromadzony tam ładunek elektryczny. Ładunek ten jest uwzględniany podczas realizowania następnego procesu redystrybucji.

Dzięki gromadzeniu w dodatkowym kondensatorze próbkującym porcji ładunku elektrycznego odwzorowującej drugi z przetwarzanych interwałów czasu możliwe jest przetwarzanie na słowa cyfrowe dwóch kolejnych interwałów czasu, bez konieczności wprowadzania pomiędzy nie przerwy służącej do realizowania procesu redystrybucji zgromadzonego ładunku elektrycznego oraz fazy relaksacji. Gromadzenie w dodatkowym kondensatorze próbkującym drugiej porcji ładunku elektrycznego jest wykonywane równocześnie z realizowaniem procesu redystrybucji pierwszej porcji ładunku elektrycznego, zgromadzonej w kondensatorze próbkującym i reprezentującej pierwszy interwał czasu. Dzięki temu wyniki każdego z pomiarów są podawane z minimalnym opóźnieniem, równym czasowi realizowania procesu redystrybucji. Ponadto, wykonywanie czynności związanych z przetwarzaniem obu interwałów czasu przez ten sam moduł sterujący, zespół redystrybucji oraz zestaw komparatorów i źródeł prądowych przyczynia się do zredukowania ilości energii pobieranej przez układ w przeliczeniu na pojedynczy proces przetwarzania, podnosząc jego sprawność energetyczną.

Rozpoczynanie nowego cyklu przetwarzania po każdym wykryciu końca aktualnego interwału czasu i początku następnego interwału czasu czyni możliwym przetwarzanie za pomocą jednego układu każdego z występujących bezpośrednio po sobie interwałów czasu. Dzięki powyższemu unika się konieczności wprowadzania pomiędzy przetwarzane interwały czasu przerw potrzebnych do realizowania procesów redystrybucji zgromadzonych porcji ładunku elektrycznego oraz faz relaksacji.

Zastosowanie łączenia równoległego dodatkowego kondensatora próbkującego z dodatkowym kondensatorem o największej pojemności w zespole redystrybucji umożliwia dwukrotne zmniejszenie wymaganej pojemności dodatkowego kondensatora próbkującego i tym samym istotne ograniczenie powierzchni zajmowanej przez przetwornik wykonany w postaci monolitycznego układu scalonego. Dzięki równoległemu łączeniu dodatkowego kondensatora próbującego z dodatkowym kondensatorem o największej pojemności w zespole redystrybucji maksymalna wielkości napięcia pojawiającego się na dodatkowym kondensatorze próbkującym o zredukowanej pojemności nie ulega zwiększeniu. Ponadto, czas realizowania procesu redystrybucji ładunku elektrycznego zgromadzonego w dodatkowym kondensatorze próbkującym i łączonym z nim równolegle dodatkowym kondensatorze o największej pojemności w zespole redystrybucji jest krótszy o co najmniej 25%.

Zaletą jest także pozostawianie w układzie tej części ładunku elektrycznego, która nie została uwzględniona w wartości wygenerowanego słowa cyfrowego. Uwzględnienie jej podczas procesu redystrybucji następnej porcji zgromadzonego ładunku elektrycznego, w połączeniu z wyeliminowaniem konieczności wprowadzania przerw pomiędzy przetwarzane interwały czasu powoduje, iż suma otrzymanych wyników reprezentuje, z dokładnością do błędu kwantyzacji, wielkość dowolnie długiego interwału czasu.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym przedstawiono układ w różnych etapach procesu przetwarzania, a zatem różnych stanach łączników i przełączników:

Fig. 1 - schemat układu w stanie relaksacji, przed rozpoczęciem procesu przetwarzania

Fig. 2 - schemat układu podczas gromadzenia ładunku w kondensatorze próbkującym C_n

Fig. 3 - schemat układu w chwili rozpoczęcia redystrybucji ładunku zgromadzonego w kondensatorze próbkującym Cn

Fig. 4 - przykładowa sekwencja przetwarzanych interwałów czasu

Fig. 5 - przykładowa sekwencja przetwarzanych interwałów czasu, występujących bezpośrednio po sobie

Fig. 6 - schemat układu podczas przenoszenia ładunku z kolejnego kondensatora źródłowego Ci do kondensatora docelowego Ck

Fig. 7 - schemat układu w chwili rozpoczęcia redystrybucji ładunku zgromadzonego w dodatkowym kondensatorze próbkującym CnA

Fig. 8 - schemat układu w stanie relaksacji przed rozpoczęciem procesu przetwarzania

Fig. 9 - schemat układu podczas gromadzenia ładunku w kondensatorze próbkującym Cn i łączonym z nim równolegle kondensatorze Cn-1

PL 220 565 B1

Fig. 10 - schemat układu w chwili rozpoczęcia redystrybucji ładunku zgromadzonego w kondensatorze próbkującym Cn i kondensatorze Cn-1

Fig. 11 - schemat układu w chwili rozpoczęcia redystrybucji ładunku zgromadzonego w dodatkowym kondensatorze próbkującym CnA i dodatkowym kondensatorze Cn-1A

Zgodnie z wynalazkiem sposób bezzegarowego przetwarzania interwału czasu na słowo cyfrowe polega na wykrywaniu za pomocą modułu sterującego CM początku i końca interwału czasu Tx i odwzorowywaniu tego interwału czasu proporcjonalną do niego wielkością ładunku elektrycznego. Ładunek elektryczny dostarcza się podczas interwału czasu Tx za pomocą pierwszego źródła prądowego I i gromadzi się w kondensatorze próbkującym Cn. Następnie realizuje się w zespole redystrybucji A proces redystrybucji zgromadzonego ładunku elektrycznego, za pomocą modułu sterującego CM, przez zmiany stanów sygnałów z odpowiednich wyjść sterujących oraz przypisuje się za pomocą modułu sterującego CM odpowiednie wartości bitom b_n-1, b_n-2, b₁, b₀ słowa cyfrowego. Zespół redystrybucji zawiera zestaw łączników, przełączników i kondensatorów, takich, że pojemność każdego kondensatora o kolejnym indeksie jest dwukrotnie większa od pojemności kondensatora bezpośrednio go poprzedzającego.

Po zakończeniu gromadzenia ładunku elektrycznego w kondensatorze próbkującym Cn oraz wykryciu za pomocą modułu sterującego CM początku następnego interwału czasu Tx+1, ładunek elektryczny dostarcza się za pomocą pierwszego źródła prądowego I i gromadzi się w dodatkowym kondensatorze próbkującym CnA. Następnie realizuje się proces redystrybucji ładunku elektrycznego zgromadzonego w dodatkowym kondensatorze próbkującym CnA oraz przypisuje się za pomocą modułu sterującego CM odpowiednie wartości bitom bn-1, bn-2, ..., b1, b0 słowa cyfrowego. Gromadzenie ładunku elektrycznego w dodatkowym kondensatorze próbkującym CnA, proces redystrybucji ładunku elektrycznego zgromadzonego w dodatkowym kondensatorze próbkującym CnA oraz przypisywanie odpowiednich wartości bitom bn-1, bn-2, b1, b0 słowa cyfrowego realizuje się tak, jak dla kondensatora próbkującego Cn.

Inne przykładowe rozwiązanie charakteryzuje się tym, że po zakończeniu gromadzenia ładunku elektrycznego w dodatkowym kondensatorze próbkującym CnA oraz wykryciu za pomocą modułu sterującego CM początku kolejnego interwału czasu Tx+2, rozpoczyna się kolejny cykl, a ładunek elektryczny dostarcza się za pomocą pierwszego źródła prądowego I i gromadzi się ponownie w kondensatorze próbkującym Cn.

Inne przykładowe rozwiązanie charakteryzuje się tym, że podczas trwania następnego interwału czasu Tx+1, gdy ładunek elektryczny dostarcza się za pomocą pierwszego źródła prądowego I i gromadzi się w dodatkowym kondensatorze próbkującym CnA, to w tym przykładzie, jednocześnie część dostarczanego ładunku elektrycznego gromadzi się w dodatkowym kondensatorze Cn-1A o największej pojemności w zespole redystrybucji, łączonym równolegle z dodatkowym kondensatorem próbkującym CnA. Pojemność dodatkowego kondensatora Cn-1A o największej pojemności w zespole redystrybucji jest równa pojemności kondensatora Cn-1 o największej pojemności w zespole redystrybucji.

Inne przykładowe rozwiązanie charakteryzuje się tym, że po zakończeniu procesu redystrybucji w ostatnim z kondensatorów, na którym podczas realizowania procesu redystrybucji nie uzyskano napięcia odniesienia UL pozostawia się zgromadzony tam ładunek elektryczny.

Szczegółowo, w przykładowym rozwiązaniu, powołany proces redystrybucji przebiega w niżej opisany sposób. Po zakończeniu gromadzenia ładunku elektrycznego w kondensatorze próbkującym Cn, kondensatorowi próbkującemu Cn przypisuje się, za pomocą modułu sterującego CM, funkcję kondensatora źródłowego Ci, którego indeks jest określany zawartością rejestru indeksu źródłowego, wpisując do tego rejestru wartość indeksu kondensatora próbkującego Cn, a jednocześnie kondensatorowi Cn-1 o największej pojemności w zespole redystrybucji przypisuje się funkcję kondensatora docelowego Ck, którego indeks jest określany zawartością rejestru indeksu docelowego, wpisując do tego rejestru wartość indeksu kondensatora Cn-1 o największej pojemności w zespole redystrybucji. Następnie realizuje się proces redystrybucji zgromadzonego ładunku elektrycznego przenosząc ładunek z kondensatora źródłowego Ci do kondensatora docelowego Ck za pomocą drugiego źródła prądowego J o wydajności dwukrotnie większej od wydajności pierwszego źródła prądowego I. Równocześnie, za pomocą drugiego komparatora K2, porównuje się napięcie Uk narastające na kondensatorze docelowym z napięciem odniesienia UL oraz kontroluje się za pomocą pierwszego komparatora K1 napięcie Ui na kondensatorze źródłowym. Gdy w trakcie przenoszenia ładunku napięcie Ui na kondensatorze źródłowym, kontrolowane za pomocą pierwszego komparatora K1, jest równe zero, wówczas, na podstawie sygnału wyjściowego pierwszego komparatora K1, za pomocą modułu sterującego

PL 220 565 B1

CM, aktualnemu kondensatorowi docelowemu Ck przypisuje się funkcję kondensatora źródłowego Ci wpisując do rejestru indeksu źródłowego aktualną zawartość rejestru indeksu docelowego, a funkcję kondensatora docelowego Ck przypisuje się kolejnemu kondensatorowi zespołu redystrybucji A, o pojemności dwukrotnie mniejszej od pojemności kondensatora, który pełnił tę funkcję bezpośrednio wcześniej, zmniejszając o jeden zawartość rejestru indeksu docelowego i kontynuuje się przenoszenie ładunku za pomocą drugiego źródła prądowego J z nowego kondensatora źródłowego Ci do nowego kondensatora docelowego Ck. Gdy natomiast w trakcie przenoszenia ładunku z kondensatora źródłowego Ci do kondensatora docelowego Ck, porównywane równocześnie za pomocą drugiego komparatora K2, napięcie Ck na kondensatorze docelowym jest równe napięciu odniesienia UL, wówczas na podstawie sygnału wyjściowego drugiego komparatora K2 funkcję kondensatora docelowego Ck przypisuje się za pomocą modułu sterującego CM kolejnemu kondensatorowi zespołu redystrybucji A, o pojemności dwukrotnie mniejszej od pojemności kondensatora, który pełnił tę funkcję bezpośrednio wcześniej, zmniejszając o jeden zawartość rejestru indeksu docelowego i kontynuuje się przenoszenie ładunku z kondensatora źródłowego Ci do nowego kondensatora docelowego Ck. Proces redystrybucji nadzoruje się za pomocą modułu sterującego CM na podstawie sygnałów wyjściowych pierwszego komparatora K1 i drugiego komparatora K2 aż do momentu, gdy podczas pełnienia funkcji kondensatora docelowego Ck przez kondensator C0 o najmniejszej pojemności w zespole redystrybucji, kontrolowane równocześnie za pomocą pierwszego komparatora K1, napięcie Ui na aktualnym kondensatorze źródłowym jest równe zero albo porównywane równocześnie za pomocą drugiego komparatora K2 napięcie U0, narastające na kondensatorze o najmniejszej pojemności w zespole redystrybucji, jest równe napięciu odniesienia UL. Bitom słowa cyfrowego, przyporządkowanym kondensatorom zespołu redystrybucji, na których uzyskano napięcie o wartości napięcia odniesienia UL przypisuje się za pomocą modułu sterującego CM wartość jeden, zaś pozostałym bitom słowa cyfrowego przypisuje się wartość zero.

Przykładowy układ do realizacji sposobu, według wynalazku, zawiera zespół redystrybucji A, którego wejścia sterujące są połączone z wyjściami sterującymi modułu sterującego CM. Moduł sterujący CM jest wyposażony w wyjście słowa cyfrowego B, wyjście zakończenia przetwarzania OutR, wejście interwału czasu InT oraz pierwsze wejście sterujące In1, połączone z wyjściem pierwszego komparatora K1 i drugie wejście sterujące In2, połączone z wyjściem drugiego komparatora K2. Do zespołu redystrybucji A jest podłączone źródło napięcia pomocniczego UH, sekcja kondensatora próbkującego An i drugie sterowane źródło prądowe J o wydajności dwukrotnie większej od wydajności pierwszego źródła prądowego I. Wejście sterujące drugiego źródła prądowego J jest połączone z wyjściem sterującym drugim źródłem prądowym AJ. Pierwszy biegun drugiego źródła prądowego J jest połączony z szyną źródłową H, a drugi biegun drugiego źródła prądowego J jest połączony z szyną docelową L. Źródło napięcia zasilającego UDD jest połączone z pierwszym biegunem pierwszego źródła prądowego I, którego wejście sterujące jest połączone z wyjściem sterującym pierwszym źródłem prądowym Al. Zespół redystrybucji zawiera sekcje, których liczba n jest równa liczbie bitów słowa cyfrowego. Sekcja kondensatora próbkującego An i sekcje zespołu redystrybucji A zawierają łączniki źródłowe S_Hn; S_Hn-1, S_Hn-2, ..., S_H1, S_H0, łączniki docelowe S_Ln; S_Ln-1, S_Ln-2, ..., S_L1, S_L0, przełączniki masy S_Gn; S_Gn-1, S_Gn-2, S_G1, S_G0, i kondensatory C_n; C_n-1, C_n-2, C₁, C₀. Górne okładki kondensatorów Cn-1, Cn-2, ..., C1, C0 zespołu redystrybucji są połączone z szyną źródłową H, poprzez łączniki źródłowe SHn-1, SHn-2, ., SH1, SH0 i z szyną docelową L, poprzez łączniki docelowe SLn-1, SLn-2, ., SL1, SL0, a dolne okładki tych kondensatorów, poprzez przełączniki masy SGn-1, SGn-2, SG1, SG0, są połączone z masą układu oraz ze źródłem napięcia pomocniczego UH. W zespole redystrybucji A pojemność każdego kondensatora Cn-1, Cn-2, ., C1, C0 o kolejnym indeksie jest dwukrotnie większa od pojemności kondensatora bezpośrednio go poprzedzającego. Pojemność kondensatora próbkującego Cn jest dwukrotnie większa od pojemności kondensatora Cn-1 o największej pojemności w zespole redystrybucji. Każdemu kondensatorowi Cn-1, Cn-2, ..., C1, C0 zespołu redystrybucji jest przyporządkowany, odpowiednio, bit bn-1, bn-2, ., b1, b0 słowa cyfrowego. Szyna docelowa L jest połączona z masą układu poprzez łącznik szyny docelowej SGall oraz z wejściem nieodwracającym drugiego komparatora K2, którego wejście odwracające jest połączone ze źródłem napięcia odniesienia UL. Szyna źródłowa H jest połączona z wejściem odwracającym pierwszego komparatora K1, którego wejście nieodwracające jest połączone ze źródłem napięcia pomocniczego UH. Wejścia sterujące łączników źródłowych SHn; SHn-1, SHn-2, ., SH1, SH0 oraz łącznika szyny docelowej SGall są połączone, odpowiednio, z wyjściami sterującymi Dn; Dn-1, Dn-2, ., D1, D0; Dall. Wejścia sterujące łączników docelowych SLn; SLn-1,

PL 220 565 B1

S_Ln-2, S_L1, S_L0 i przełączników masy S_Gn; S_Gn-1, S_Gn-2, S_G1, S_G0 są ze sobą sprzężone, odpowiednio, i są połączone, odpowiednio, z wyjściami sterującymi ln; ln-1, ln-2, In, l0.

Drugi biegun pierwszego źródła prądowego I jest połączony z sekcją kondensatora próbkującego An, która zawiera dodatkowy kondensator próbkujący CnA oraz przełączniki górnych okładek STn, STnA i przełączniki dolnych okładek SBn, SBnA. Pojemność dodatkowego kondensatora próbkującego CnA jest równa pojemności kondensatora próbkującego Cn. Górne okładki kondensatora próbkującego Cn i dodatkowego kondensatora próbkującego CnA są połączone, poprzez przełączniki górnych okładek STn, STnA z łącznikiem źródłowym SHn i łącznikiem docelowym SLn oraz z drugim biegunem pierwszego źródła prądowego I. Dolne okładki kondensatora próbkującego Cn i dodatkowego kondensatora próbkującego CnA są połączone, poprzez przełączniki dolnych okładek SBn, SBnA z przełącznikiem masy SGn oraz z masą układu. Wejścia sterujące przełączników górnych okładek STn, STnA oraz przełączników dolnych okładek SBn, SBnA są ze sobą sprzężone i są połączone z wyjściem sterującym przełącznikami okładek Ac. Łącznik źródłowy SHn jest połączony z szyną źródłową H, łącznik docelowy SLn jest połączony z szyną docelową L, a przełącznik masy SGn jest połączony z masą układu oraz ze źródłem napięcia pomocniczego UH.

W innym przykładowym rozwiązaniu sekcja kondensatora Cn-i o największej pojemności w zespole redystrybucji zawiera dodatkowy kondensator Cn-iA o największej pojemności w zespole redystrybucji oraz przełączniki górnych okładek STn-i, STn-iA i przełączniki dolnych okładek SBn-i i SBn-iA. Dodatkowy kondensator Cn-iA o największej pojemności w zespole redystrybucji ma pojemność równą pojemności kondensatora Cn-i o największej pojemności w zespole redystrybucji. Górne okładki kondensatora Cn-i o największej pojemności w zespole redystrybucji i dodatkowego kondensatora Cn-iA o największej pojemności w zespole redystrybucji są połączone, poprzez przełączniki górnych okładek STn-i, STn-iA z łącznikiem źródłowym SHn-i i łącznikiem docelowym SLn-i oraz z drugim biegunem pierwszego źródła prądowego I. Dolne okładki kondensatora Cn-i o największej pojemności w zespole redystrybucji i dodatkowego kondensatora Cn-iA o największej pojemności w zespole redystrybucji są połączone, poprzez przełączniki dolnych okładek SBn-i, SBn-iA z przełącznikiem masy SGn-i oraz z masą układu. Wejścia sterujące przełączników górnych okładek STn-i, STn-iA i przełączników dolnych okładek SBn-i, SBn-iA są ze sobą sprzężone i są połączone z wyjściem sterującym przełącznikami okładek Ac.

Sposób przetwarzania interwału czasu na słowo cyfrowe realizowany, według wynalazku, w pierwszym przykładowym układzie jest następujący. Przed rozpoczęciem pierwszego procesu przetwarzania interwału czasu na słowo cyfrowe o liczbie bitów równej n moduł sterujący CM wprowadza wyjście zakończenia przetwarzania OutR w stan nieaktywny. Przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego pierwszym źródłem prądowym Al moduł sterujący CM powoduje wyłączenie pierwszego źródła prądowego I, zaś przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego drugim źródłem prądowym AJ powoduje wyłączenie drugiego źródła prądowego J. Przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego przełącznikami okładek Ac moduł sterujący CM powoduje przełączenie przełączników górnych okładek STn, STnA oraz przełączników dolnych okładek SBn, SBnA i połączenie górnej okładki kondensatora próbkującego Cn z łącznikiem źródłowym SHn i łącznikiem docelowym SLn, połączenie górnej okładki dodatkowego kondensatora próbkującego CnA z drugim biegunem pierwszego źródła prądowego I, połączenie dolnej okładki kondensatora próbkującego Cn z przełącznikiem masy SGn oraz połączenie dolnej okładki dodatkowego kondensatora próbkującego CnA z masą układu. Następnie moduł sterujący CM wprowadza układ w stanie relaksacji, pokazanym na fig. 1. W tym celu moduł sterujący CM, przy pomocy sygnałów z wyjść sterujących Dn-i, Dn-2, ..., Di, D0 powoduje otwarcie łączników źródłowych SHn-i, SHn-2, ., SHi, SH0. Przy pomocy sygnałów z wyjść sterujących ln; ln-i, ln-2, ..., li, l0 moduł sterujący CM powoduje zamknięcie łączników docelowych SLn; SLn-i, SLn-2, ., SLi, SL0 i połączenie górnych okładek kondensatora próbkującego Cn i wszystkich kondensatorów Cn-i, Cn-2, , Ci, C0 zespołu redystrybucji z szyną docelową L oraz przełączenie przełączników masy SGn; SGn-i, SGn-2, , SGi, SG0 i połączenie dolnych okładek kondensatora próbkującego Cn i wszystkich kondensatorów Cn-i, Cn-2, Ci, C0 zespołu redystrybucji z masą układu. Przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego Dall moduł sterujący CM powoduje zamknięcie łącznika szyny docelowej SGall i połączenie szyny docelowej L z masą układu, wymuszając całkowite rozładowanie kondensatora próbkującego Cn i wszystkich kondensatorów Cn-i, Cn-2, ., Ci, C0 zespołu redystrybucji. Jednocześnie, moduł sterujący CM powoduje przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego Dn zamknięcie łącznika źródłowego SHn i połączenie szyny źródłowej H z szyną docelową L i z masą układu, uniemożliwiając pojawienie się na szynie źródłowej H potencjału o przypadkowej wielkości.

PL 220 565 B1

W chwili wykrycia przez moduł sterujący CM początku interwału czasu Tx, sygnalizowanego na wejściu interwału czasu InT, moduł sterujący CM wprowadza układ w stan pokazany na fig. 2. W tym celu moduł sterujący CM powoduje, przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego przełącznikami okładek Ac, przełączenie przełączników górnych okładek STn, STnA oraz przełączników dolnych okładek SBn, SBnA i połączenie górnej okładki kondensatora próbkującego Cn z drugim biegunem pierwszego źródła prądowego I, połączenie górnej okładki dodatkowego kondensatora próbkującego CnA z łącznikiem źródłowym SHn i łącznikiem docelowym SLn, połączenie dolnej okładki kondensatora próbkującego Cn z masą układu oraz połączenie dolnej okładki dodatkowego kondensatora próbkującego CnA z przełącznikiem masy SGn, wymuszając całkowite rozładowanie dodatkowego kondensatora próbkującego CnA. Następnie moduł sterujący CM powoduje, przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego pierwszym źródłem prądowym Al, włączenie pierwszego źródła prądowego I. Ładunek elektryczny dostarczany za pomocą pierwszego źródła prądowego I jest gromadzony w kondensatorze próbkującym Cn, który, jako jedyny, jest wówczas połączony z drugim biegunem pierwszego źródła prądowego I poprzez przełącznik górnej okładki STn.

W chwili wykrycia przez moduł sterujący CM końca interwału czasu Tx, sygnalizowanego na wejściu interwału czasu InT, moduł sterujący CM wprowadza układ w stan pokazany na fig. 3. W tym celu moduł sterujący CM powoduje, przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego Dall, otwarcie łącznika szyny docelowej SGall i odłączenie szyny docelowej L od masy układu. Przy pomocy sygnałów z wyjść sterujących ln; ln-2, I1, l0 moduł sterujący CM powoduje otwarcie łączników docelowych SLn; SLn-2, ....

SL1, SL0 i odłączenie górnych okładek dodatkowego kondensatora próbkującego CnA i kondensatorów

Cn-2, .., C1, C0 zespołu redystrybucji od szyny docelowej L oraz przełączenie przełączników masy SGn;

S_Gn-2, S_G1, S_G0 i połączenie dolnych okładek dodatkowego kondensatora próbkującego C_nA i kondensatorów Cn-2, ..., C1, C0 zespołu redystrybucji ze źródłem napięcia pomocniczego UH. Przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego przełącznikami okładek Ac moduł sterujący CM powoduje przełączenie przełączników górnych okładek STn, STnA oraz przełączników dolnych okładek SBn, SBnA i połączenie górnej okładki kondensatora próbkującego Cn z łącznikiem źródłowym SHn i łącznikiem docelowym SLn, połączenie górnej okładki dodatkowego kondensatora próbkującego CnA z drugim biegunem pierwszego źródła prądowego I, połączenie dolnej okładki kondensatora próbkującego Cn z przełącznikiem masy SGn oraz połączenie dolnej okładki dodatkowego kondensatora próbkującego CnA z masą układu.

W przypadku pokazanym na fig. 4, gdy wykryty przez moduł sterujący CM koniec interwału czasu Tx nie wyznacza jednocześnie początku następnego interwału czasu Tx+i, moduł sterujący CM powoduje, przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego pierwszym źródłem prądowym Al, wyłączenie pierwszego źródła prądowego I. W chwili wykrycia przez moduł sterujący CM początku następnego interwału czasu Tx+i, sygnalizowanego na wejściu interwału czasu InT, moduł sterujący CM powoduje, przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego pierwszym źródłem prądowym Al, ponowne włączenie pierwszego źródła prądowego I. Ładunek elektryczny dostarczany za pomocą pierwszego źródła prądowego I jest gromadzony w dodatkowym kondensatorze próbkującym CnA, który, jako jedyny, jest wówczas połączony z drugim biegunem pierwszego źródła prądowego I poprzez przełącznik górnej okładki STnA.

W przypadku pokazanym na fig. 5, gdy wykryty przez moduł sterujący CM koniec interwału czasu Tx wyznacza jednocześnie początek następnego interwału czasu Tx+i, ładunek elektryczny dostarczany nadal za pomocą pierwszego źródła prądowego I jest gromadzony w dodatkowym kondensatorze próbkującym CnA, który, jako jedyny, jest wówczas połączony z drugim biegunem pierwszego źródła prądowego I poprzez przełącznik górnej okładki STn.

W obu przypadkach moduł sterujący CM wprowadza wyjście zakończenia przetwarzania OutR w stan nieaktywny oraz przypisuje wszystkim bitom bn-i, bn-2, ..., bi, b0 słowa cyfrowego wartość początkową zero. Następnie moduł sterujący CM przypisuje funkcję kondensatora źródłowego Ci kondensatorowi próbkującemu Cn przez wpisanie do rejestru indeksu źródłowego wartości indeksu kondensatora próbkującego. Jednocześnie moduł sterujący CM przypisuje funkcję kondensatora docelowego Ck kondensatorowi Cn-i o największej pojemności w zespole redystrybucji przez wpisanie do rejestru indeksu docelowego wartości indeksu kondensatora o największej pojemności w zespole redystrybucji. Następnie moduł sterujący CM rozpoczyna realizowanie procesu redystrybucji zgromadzonego ładunku elektrycznego. W tym celu moduł sterujący CM powoduje, przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego drugim źródłem prądowym AJ włączenie drugiego źródła prądowego J. Ładunek elektryczny zgromadzony w kondensatorze źródłowym Ci jest przenoszony za pomocą drugiego źró8

PL 220 565 B1 dła prądowego J poprzez szynę źródłową H i szynę docelową L do kondensatora docelowego Ck, przy czym w trakcie przenoszenia ładunku napięcie Ui na kondensatorze źródłowym stopniowo maleje i jednocześnie napięcie Uk na kondensatorze docelowym stopniowo rośnie.

W przypadku, gdy podczas przenoszenia ładunku elektrycznego napięcie Uk na aktualnym kondensatorze docelowym osiągnie wielkość napięcia odniesienia UL, wówczas, na podstawie sygnału wyjściowego drugiego komparatora K2, moduł sterujący CM przypisuje odpowiedniemu bitowi bk słowa cyfrowego wartość jeden. Przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego lk moduł sterujący CM powoduje otwarcie łącznika docelowego SLk i odłączenie górnej okładki kondensatora docelowego Ck od szyny docelowej L oraz równoczesne przełączenie przełącznika masy SGk i połączenie dolnej okładki kondensatora docelowego Ck ze źródłem napięcia pomocniczego UH. Następnie moduł sterujący CM przypisuje funkcję kondensatora docelowego Ck następnemu w kolejności kondensatorowi zespołu redystrybucji A o pojemności dwukrotnie mniejszej od pojemności kondensatora, który pełnił tę funkcję bezpośrednio wcześniej, przez zmniejszenie o jeden zawartości rejestru indeksu docelowego. Przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego lk moduł sterujący CM powoduje zamknięcie łącznika docelowego SLk i połączenie górnej okładki nowego kondensatora docelowego Ck z szyną docelową L oraz równoczesne przełączenie przełącznika masy SGk i połączenie dolnej okładki kondensatora docelowego Ck z masą układu.

W przypadku, gdy podczas przenoszenia ładunku elektrycznego napięcie Ui na kondensatorze źródłowym osiągnie wartość zero, wówczas, na podstawie sygnału wyjściowego pierwszego komparatora K1, moduł sterujący CM, przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego Di, powoduje otwarcie łącznika źródłowego SHi i odłączenie górnej okładki kondensatora źródłowego Ci od szyny źródłowej H. Przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego Ik moduł sterujący CM powoduje otwarcie łącznika docelowego SLk i odłączenie górnej okładki kondensatora docelowego Ck od szyny docelowej L oraz równoczesne przełączenie przełącznika masy SGk i połączenie dolnej okładki kondensatora docelowego Ck ze źródłem napięcia pomocniczego UH. Następnie moduł sterujący CM przypisuje funkcję kondensatora źródłowego Ci kondensatorowi, który do tej pory pełnił funkcję kondensatora docelowego Ck przez wpisanie aktualnej zawartości rejestru indeksu docelowego do rejestru indeksu źródłowego. Przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego Di moduł sterujący CM powoduje zamknięcie łącznika źródłowego SHi i połączenie górnej okładki nowego kondensatora źródłowego Ci z szyną źródłową H. Następnie moduł sterujący CM zmniejsza o jeden zawartość rejestru indeksu docelowego i przypisuje funkcję kondensatora docelowego Ck kolejnemu kondensatorowi zespołu redystrybucji A o pojemności dwukrotnie mniejszej od pojemności kondensatora, który pełnił tę funkcję bezpośrednio wcześniej. Przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego lk moduł sterujący CM powoduje zamknięcie łącznika docelowego SLk i połączenie górnej okładki nowego kondensatora docelowego Ck z szyną docelową L oraz równoczesne przełączenie przełącznika masy SGk i połączenie dolnej okładki nowego kondensatora docelowego Ck z masą układu. Opisany powyżej stan układu pokazano na fig. 6.

W obu przypadkach moduł sterujący CM kontynuuje proces redystrybucji ładunku elektrycznego na podstawie sygnałów wyjściowych pierwszego komparatora K1 i drugiego komparatora K2. Każde pojawienie się stanu aktywnego na wyjściu drugiego komparatora K2 powoduje przypisanie funkcji kondensatora docelowego Ck następnemu w kolejności kondensatorowi zespołu redystrybucji A o pojemności dwukrotnie mniejszej od pojemności kondensatora, który pełnił tę funkcję bezpośrednio wcześniej. Każde pojawienie się stanu aktywnego na wyjściu pierwszego komparatora K1 powoduje przypisanie funkcji kondensatora źródłowego Ci kondensatorowi zespołu redystrybucji A, który aktualnie pełnił funkcję kondensatora docelowego Ck i jednocześnie przypisanie funkcji kondensatora docelowego Ck następnemu w kolejności kondensatorowi zespołu redystrybucji A o pojemności dwukrotnie mniejszej od pojemności kondensatora pełniącego tę funkcję bezpośrednio wcześniej. Proces redystrybucji ładunku zostaje zakończony w chwili, gdy funkcję kondensatora docelowego Ck przestaje pełnić kondensator C0 o najmniejszej pojemności w zespole redystrybucji. Sytuacja taka występuje, gdy podczas przenoszenia ładunku do kondensatora C0 o najmniejszej pojemności w zespole redystrybucji na wyjściu pierwszego komparatora K1 albo na wyjściu drugiego komparatora K2 pojawia się stan aktywny. Gdy stan aktywny pojawia się na wyjściu drugiego komparatora K2, moduł sterujący CM przypisuje bitowi b0 wartości jeden.

Po zakończeniu procesu redystrybucji ładunku elektrycznego zgromadzonego w kondensatorze próbkującym C_n oraz przypisaniu odpowiednich wartości bitom b_n-1, b_n-2, ..., b₁, b₀ słowa cyfrowego, moduł sterujący CM wprowadza wyjście zakończenia przetwarzania OutR w stan aktywny. Przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego drugim źródłem prądowym AJ moduł sterujący CM powoduje wyPL 220 565 B1 łączenie drugiego źródła prądowego J. Następnie moduł sterujący CM wprowadza układ w stan relaksacji, pokazany na fig. 1.

Po wykryciu przez moduł sterujący CM końca następnego interwału czasu Tx+1, sygnalizowanego na wejściu interwału czasu InT, moduł sterujący CM wprowadza układ w stan pokazany na fig. 7. W tym celu moduł sterujący CM, przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego Dall powoduje otwarcie łącznika szyny docelowej SGall i odłączenie szyny docelowej L od masy układu. Przy pomocy sygnałów z wyjść sterujących ln; In-2, ., I1, I0 moduł sterujący CM powoduje otwarcie łączników docelowych SLn; SLn-2, ., SL1, SL0 i odłączenie górnych okładek kondensatora próbkującego Cn i kondensatorów Cn-2, ., C1, C0 zespołu redystrybucji od szyny docelowej L oraz przełączenie przełączników masy SGn; SGn-2, ., SG1, SG0 i połączenie dolnych okładek kondensatora próbkującego Cn i kondensatorów Cn-2, C1, C0 zespołu redystrybucji ze źródłem napięcia pomocniczego UH. Przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego przełącznikami okładek Ac moduł sterujący CM powoduje przełączenie przełączników górnych okładek STn, STnA oraz przełączników dolnych okładek SBn, SBnA i połączenie górnej okładki kondensatora próbkującego Cn z drugim biegunem pierwszego źródła prądowego I, połączenie górnej okładki dodatkowego kondensatora próbkującego CnA z łącznikiem źródłowym SHn i łącznikiem docelowym SLn, połączenie dolnej okładki kondensatora próbkującego Cn z masą układu oraz połączenie dolnej okładki dodatkowego kondensatora próbkującego CnA z przełącznikiem masy SGn.

W przypadku pokazanym na fig. 4, gdy wykryty przez moduł sterujący CM koniec następnego interwału czasu Tx+1 nie wyznacza jednocześnie początku kolejnego interwału czasu Tx+2, moduł sterujący CM powoduje, przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego pierwszym źródłem prądowym Al, wyłączenie pierwszego źródła prądowego I. W chwili wykrycia przez moduł sterujący CM początku kolejnego interwału czasu Tx+2, sygnalizowanego na wejściu interwału czasu InT, moduł sterujący CM powoduje, przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego pierwszym źródłem prądowym Al, ponowne włączenie pierwszego źródła prądowego I. Ładunek elektryczny dostarczany za pomocą pierwszego źródła prądowego I jest gromadzony w kondensatorze próbkującym Cn, który, jako jedyny, jest wówczas połączony z drugim biegunem pierwszego źródła prądowego I poprzez przełącznik górnej okładki STn.

W przypadku pokazanym na fig. 5, gdy wykryty przez moduł sterujący CM koniec następnego interwału czasu Tx+1 wyznacza jednocześnie początek kolejnego interwału czasu Tx+2, ładunek elektryczny dostarczany nadal za pomocą pierwszego źródła prądowego I jest gromadzony w kondensatorze próbkującym Cn, który, jako jedyny, jest wówczas połączony z drugim biegunem pierwszego źródła prądowego i poprzez przełącznik górnej okładki STn.

W obu przypadkach moduł sterujący CM wprowadza wyjście zakończenia przetwarzania OutR w stan nieaktywny oraz przypisuje wszystkim bitom bn-1, bn-2, ..., b1, b0 słowa cyfrowego wartość początkową zero. Następnie moduł sterujący CM przypisuje funkcję kondensatora źródłowego Ci dodatkowemu kondensatorowi próbkującemu CnA przez wpisanie do rejestru indeksu źródłowego wartości indeksu kondensatora próbkującego Cn. Jednocześnie, moduł sterujący CM przypisuje funkcję kondensatora docelowego Ck kondensatorowi Cn-1 o największej pojemności w zespole redystrybucji przez wpisanie do rejestru indeksu docelowego wartości indeksu kondensatora Cn-1 o największej pojemności w zespole redystrybucji. Następnie moduł sterujący CM powoduje, przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego drugim źródłem prądowym AJ, włączenie drugiego źródła prądowego J i rozpoczyna realizowanie procesu redystrybucji ładunku elektrycznego zgromadzonego w dodatkowym kondensatorze próbkującym CnA. Proces ten dobiega końca w chwili, gdy funkcję kondensatora docelowego Ck przestaje pełnić kondensator C0 o najmniejszej pojemności w zespole redystrybucji.

Po zakończeniu procesu redystrybucji ładunku elektrycznego zgromadzonego w dodatkowym kondensatorze próbkującym CnA oraz przypisaniu odpowiednich wartości bitom bn-1, bn-2, ., b1, b0 słowa cyfrowego moduł sterujący CM wprowadza wyjście zakończenia przetwarzan ia OutR w stan aktywny. Przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego drugim źródłem prądowym AJ moduł sterujący CM powoduje wyłączenie drugiego źródła prądowego J. Następnie moduł sterujący CM wprowadza układ w stan relaksacji, pokazany na fig. 2.

Sposób przetwarzania interwału czasu na słowo cyfrowe realizowany, według wynalazku, w drugim przykładowym układzie jest następujący. Przed rozpoczęciem pierwszego procesu przetwarzania interwału czasu na słowo cyfrowe o liczbie bitów równej n moduł sterujący CM powoduje dodatkowo, przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego przełącznikami okładek Ac, przełączenie przełączników górnych okładek STn-1, STn-1A oraz przełączników dolnych okładek SBn-1, SBn-1A i połączenie górnej okładki kondensatora Cn-1 o największej pojemności w zespole redystrybucji z łącznikiem źródłowym SHn-1 i łącznikiem docelowym SLn-1, połączenie górnej okładki dodatkowego kondensatora Cn-1A o naj10

PL 220 565 B1 większej pojemności w zespole redystrybucji z drugim biegunem pierwszego źródła prądowego I, połączenie dolnej okładki kondensatora Cn-1 o największej pojemności w zespole redystrybucji z przełącznikiem masy SGn-1 oraz połączenie dolnej okładki dodatkowego kondensatora Cn-1A o największej pojemności w zespole redystrybucji z masą układu. Opisany powyżej stan układu pokazano na fig. 8.

W chwili wykrycia przez moduł sterujący CM początku interwału czasu Tx, sygnalizowanego na wejściu interwału czasu InT, moduł sterujący CM powoduje dodatkowo, przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego przełącznikami okładek Ac, przełączenie przełączników górnych okładek STn-1, STn-1A oraz przełączników dolnych okładek SBn-1, SBn-1A i połączenie górnej okładki kondensatora Cn-1 o największej pojemności w zespole redystrybucji z drugim biegunem pierwszego źródła prądowego I, połączenie górnej okładki dodatkowego kondensatora Cn-1A o największej pojemności w zespole redystrybucji z łącznikiem źródłowym SHn-1 i łącznikiem docelowym SLn-1, połączenie dolnej okładki kondensatora Cn-1 o największej pojemności w zespole redystrybucji z masą układu oraz połączenie dolnej okładki dodatkowego kondensatora Cn-1A o największej pojemności w zespole redystrybucji z przełącznikiem masy SGn-1, wymuszając całkowite rozładowanie dodatkowego kondensatora Cn-1A o największej pojemności w zespole redystrybucji. Ładunek elektryczny dostarczany za pomocą pierwszego źródła prądowego I jest gromadzony jednocześnie w kondensatorze próbkującym Cn oraz łączonym z nim równolegle kondensatorze Cn-1 o największej pojemności w zespole redystrybucji, które, jako jedyne, są wówczas połączone z drugim biegunem pierwszego źródła prądowego I poprzez przełączniki górnych okładek STn, STn-1. Opisany powyżej stan układu pokazano na fig. 9.

Po wykryciu przez moduł sterujący CM końca interwału czasu Tx, sygnalizowanego na wejściu interwału czasu InT, moduł sterujący CM powoduje dodatkowo, przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego przełącznikami okładek Ac, przełączenie przełączników górnych okładek STn-1, STn-1A oraz przełączników dolnych okładek SBn-1, SBn-1A i połączenie górnej okładki kondensatora Cn-1 o największej pojemności w zespole redystrybucji z łącznikiem źródłowym SHn-1 i łącznikiem docelowym SLn-1, połączenie górnej okładki dodatkowego kondensatora Cn-1A o największej pojemności w zespole redystrybucji z drugim biegunem pierwszego źródła prądowego I, połączenie dolnej okładki kondensatora Cn-1 o największej pojemności w zespole redystrybucji z przełącznikiem masy SGn oraz połączenie dolnej okładki dodatkowego kondensatora Cn-1A o największej pojemności w zespole redystrybucji z masą układu. Opisany powyżej stan układu pokazano na fig. 10.

Po wykryciu przez moduł sterujący CM początku następnego interwału czasu Tx+1, sygnalizowanego na wejściu interwału czasu InT, ładunek elektryczny dostarczany za pomocą pierwszego źródła prądowego I jest gromadzony jednocześnie w dodatkowym kondensatorze próbkującym CnA oraz łączonym z nim równolegle dodatkowym kondensatorze Cn-1A o największej pojemności w zespole redystrybucji, które, jako jedyne, są wówczas połączone z drugim biegunem pierwszego źródła prądowego I poprzez przełączniki górnych okładek STnA, STn-1A.

Po wykryciu przez moduł sterujący CM końca następnego interwału czasu Tx+1, sygnalizowanego na wejściu interwału czasu InT, moduł sterujący CM powoduje dodatkowo, przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego przełącznikami okładek Ac, przełączenie przełączników górnych okładek STn-1, STn-1A oraz przełączników dolnych okładek SBn-1, SBn-1A i połączenie górnej okładki kondensatora Cn-1 o największej pojemności w zespole redystrybucji z drugim biegunem pierwszego źródła prądowego I, połączenie górnej okładki dodatkowego kondensatora Cn-1A o największej pojemności w zespole redystrybucji z łącznikiem źródłowym SHn-1 i łącznikiem docelowym SLn-1, połączenie dolnej okładki kondensatora Cn-1 o największej pojemności w zespole redystrybucji z masą układu oraz połączenie dolnej okładki dodatkowego kondensatora Cn-1A o największej pojemności w zespole redystrybucji z przełącznikiem masy SGn-1. Opisany powyżej stan układu pokazano na fig. 11.

Inny sposób przetwarzania interwału czasu na słowo cyfrowe realizowany, według wynalazku, w przykładowym układzie różni się od poprzednich tym, że po każdym zakończeniu procesu redystrybucji zgromadzonego ładunku elektrycznego moduł sterujący CM pozostawia w ostatnim z kondensatorów, na którym podczas realizowania procesu redystrybucji nie uzyskano napięcia odniesienia UL gromadzony tam ładunek elektryczny.

W przypadku, gdy moduł sterujący CM podczas realizowania procesu redystrybucj i przypisał bitowi b0 wartość zero, moduł sterujący CM, wprowadzając układ w stan relaksacji powoduje, przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego l0, otwarcie łącznika docelowego SL0 i odłączenie górnej okładki kondensatora C0 o najmniejszej pojemności w zespole redystrybucji od szyny docelowej L oraz przełączenie przełącznika masy SG0 i połączenie dolnej okładki kondensatora C0 o najmniejszej pojemności w zespole redystrybucji ze źródłem napięcia pomocniczego UH.

PL 220 565 B1

W przypadku, gdy moduł sterujący CM podczas realizowania procesu redystrybucji przypisał bitowi b0 wartość jeden, moduł sterujący CM, wprowadzając układ w stan relaksacji powoduje, przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego li, otwarcie łącznika docelowego SLi odłączenie górnej okładki kondensatora źródłowego Ci od szyny docelowej L oraz przełączenie przełącznika masy SGi połączenie dolnej okładki kondensatora źródłowego Ci ze źródłem napięcia pomocniczego UH.

„Sposób bezzegarowego przetwarzania interwału czasu na słowo cyfrowe”

A An CM K1 K2 I J

UH UL ^UDD InT In1 In2 B

OutR H L Cn ^Cn-1^{, C}n-1 C0 ^CnA ^Cn-1A Ci Ck Un-1,

Ui Uk ^bn-1^{, S}Hn^{, S}Ln^{, S}Gn^{, S}Tn^{, S}Bn^{, S}Gall Ac ^Al Aj Tx ^Tx+1 ^Tx+2

In, In-1, ln-2

Dn, Dn-1, Dn-2 n-2^, n-2^{, b}n-2^{, S}Hn-i ^SLn-i^{, S}Gn-i ^STn-i^{, S}Bn-i^,

Wykaz oznaczeń na rysunku zespół redystrybucji sekcja kondensatora próbkującego moduł sterujący pierwszy komparator drugi komparator pierwsze źródło prądowe drugie źródło prądowe napięcie pomocnicze napięcie odniesienia napięcie zasilania wejście interwału czasu pierwsze wejście sterujące drugie wejście sterujące wyjście słowa cyfrowego wyjście zakończenia przetwarzania szyna źródłowa szyna docelowa kondensator próbkujący ., Ci, C₀ - kondensatory zespołu redystrybucji kondensator o największej pojemności w zespole redystrybucji kondensator o najmniejszej pojemności w zespole redystrybucji dodatkowy kondensator próbkujący dodatkowy kondensator o największej pojemności w zespole redystrybucji kondensator źródłowy kondensator docelowy , Ui, U0 - napięcie na kondensatorach zespołu redystrybucji napięcie na kondensatorze źródłowym napięcie na kondensatorze docelowym , bi, ^SHn-2^{, S}Ln-2^{, S}Gn-2 ^STnA^{, S}Tn-iA ^SBnA^{, S}Bn-iA bk, ..

SHi,

SLi, . , SGi,

- bity słowa cyfrowego , SHi, SH0 - łączniki źródłowe

- łączniki docelowe

- przełączniki masy bi, b0 , SHk, , SLk, ., SLi, SL0 , SGk, ., SGi, SG0

- przełączniki górnych okładek

- przełączniki dolnych okładek

- łącznik szyny docelowej

- wyjście sterujące przełącznikami okładek

- wyjście sterujące pierwszym źródłem prądowym

- wyjście sterujące drugim źródłem prądowym

- interwał czasu

- następny interwał czasu

- kolejny interwał czasu li, ., lk, ., Ii, l0 - wyjścia sterujące

.., Di, ., Dk, ., Di, D0, Dall - wyjścia sterujące

Claims (4)

1. Sposób bezzegarowego przetwarzania interwału czasu na słowo cyfrowe, polegający na wykrywaniu za pomocą modułu sterującego początku i końca interwału czasu i odwzorowywaniu tego interwału czasu proporcjonalną do niego wielkością ładunku elektrycznego, który dostarcza się podczas tego interwału czasu za pomocą źródła prądowego i gromadzi się w kondensatorze próbkującym, lub w kondensatorze próbkującym i łączonym z nim równolegle kondensatorze o największej pojemności w zespole redystrybucji, a następnie realizowaniu w zespole redystrybucji procesu redystrybucji zgromadzonego ładunku elektrycznego, w znany sposób, za pomocą modułu sterującego, przez zmiany stanów sygnałów z odpowiednich wyjść sterujących, przy czym zespół redystrybucji zawiera zestaw łączników, przełączników i kondensatorów, takich, że pojemność każdego kondensatora o kolejnym indeksie jest dwukrotnie większa od pojemności kondensatora bezpośrednio go poprzedzającego oraz przypisaniu za pomocą modułu sterującego, odpowiednich wartości bitom słowa cyfrowego, znamienny tym, że po zakończeniu gromadzenia ładunku elektrycznego w kondensatorze próbkującym (Cn), lub w kondensatorze próbkującym (Cn) i łączonym z nim równolegle kondensatorze (Cn-i) o największej pojemności w zespole redystrybucji, oraz wykryciu za pomocą modułu sterującego (CM) początku następnego interwału czasu (Tx+i), ładunek elektryczny dostarcza się za pomocą źródła prądowego i gromadzi się w dodatkowym kondensatorze próbkującym (CnA), a następnie realizuje się proces redystrybucji ładunku elektrycznego zgromadzonego w dodatkowym kondensatorze próbkującym (CnA) oraz przypisuje się za pomocą modułu sterującego (CM) odpowiednie wartości bitom (bn-i, bn-2, bi, b0) słowa cyfrowego, przy czym gromadzenie ładunku elektrycznego w dodatkowym kondensatorze próbkującym (CnA), proces redystrybucji ładunku elektrycznego zgromadzonego w dodatkowym kondensatorze próbkującym (CnA) oraz przypisywanie odpowiednich wartości bitom (bn-i, bn-2, bi, b0) słowa cyfrowego realizuje się tak, jak dla kondensatora próbkującego (Cn).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po zakończeniu gromadzenia ładunku elektrycznego w dodatkowym kondensatorze próbkującym (CnA) oraz wykryciu za pomocą modułu sterującego (CM) początku kolejnego interwału czasu (Tx+2), rozpoczyna się kolejny cykl, a ładunek elektryczny dostarcza się za pomocą źródła prądowego i gromadzi się ponownie w kondensatorze próbkującym (Cn) lub w kondensatorze próbkującym (Cn) i łączonym z nim równolegle kondensatorze (Cn-i) o największej pojemności w zespole redystrybucji.

3. Sposób według zastrz. 1 i 2, znamienny tym, że gdy ładunek elektryczny dostarcza się za pomocą źródła prądowego i gromadzi się w dodatkowym kondensatorze próbkującym (CnA), to jednocześnie część dostarczanego ładunku elektrycznego gromadzi się w dodatkowym kondensatorze (Cn-iA) o największej pojemności w zespole redystrybucji, łączonym równolegle z dodatkowym kondensatorem próbkującym (CnA), przy czym pojemność dodatkowego kondensatora (Cn-iA) o największej pojemności w zespole redystrybucji jest równa pojemności kondensatora (Cn-i) o największej pojemności w zespole redystrybucji.

4. Sposób według zastrz. i, 2 i 3, znamienny tym, że po zakończeniu procesu redystrybucji, w ostatnim z kondensatorów, na którym podczas realizowania procesu redystrybucji nie uzyskano napięcia odniesienia (UL), pozostawia się zgromadzony tam ładunek elektryczny.