RU106814U1

RU106814U1 - ANALOG-DIGITAL CONVERTER

Info

Publication number: RU106814U1
Application number: RU2010151547/08U
Authority: RU
Inventors: Константин Викторович Петренко
Original assignee: Открытое акционерное общество "Барнаульское специальное конструкторское бюро "ВОСТОК"
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2011-07-20

Abstract

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий преобразователи напряжения, генератор тактовых импульсов, генератор опорного напряжения, блоки тактирования и цифровой сумматор, отличающийся тем, что каждый из преобразователей напряжения, имеющих одинаковую конструкцию, состоит из генератора электрического шумового сигнала, аналогового сумматора и компаратора, причем выход генератора электрического шумового сигнала соединен с первым входом аналогового сумматора, а выход аналогового сумматора соединен с первым входом компаратора, при этом второй вход аналогового сумматора является входом преобразователя напряжения, входы всех преобразователей напряжения соединены в одной точке, которая является входом аналого-цифрового преобразователя, вторые входы компараторов всех преобразователей напряжения соединены с выходом генератора опорного напряжения, выход компаратора каждого преобразователя напряжения является выходом этого преобразователя напряжения и соединен с входом соответствующего блока тактирования, причем все блоки тактирования запитаны от общего генератора тактовых импульсов, а выходы всех блоков тактирования соединены с соответствующими входами цифрового сумматора, выход которого является выходом аналого-цифрового преобразователя. An analog-to-digital converter comprising voltage converters, a clock generator, a reference voltage generator, clock units and a digital adder, characterized in that each of the voltage converters having the same design consists of an electric noise signal generator, an analog adder and a comparator, wherein the output the generator of the electric noise signal is connected to the first input of the analog adder, and the output of the analog adder is connected to the first input of the comparator, when the second input of the analog adder is the input of the voltage converter, the inputs of all voltage converters are connected at one point, which is the input of the analog-to-digital converter, the second inputs of the comparators of all voltage converters are connected to the output of the reference voltage generator, the output of the comparator of each voltage converter is the output of this voltage converter and connected to the input of the corresponding clock block, and all clock blocks are powered from a common generator ora clock pulses, and outputs all the clock units are connected to respective inputs of a digital adder, whose output is the output of analog-to-digital converter.

Description

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.

Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий последовательно включенные входное устройство, генератор пилообразного напряжения и блок сравнения, а также блок управления и генератор опорной частоты, причем в преобразователь введены арифметический сумматор с аккумулятором, информационный вход которого 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, а блок сравнения выполнен как многопороговое устройство. (см. патент РФ №2110886, по МПК Н03М 1/34, опубл. 10.05.98 г.)Known analog-to-digital Converter containing sequentially connected input device, a sawtooth voltage generator and a comparison unit, as well as a control unit and a reference frequency generator, and an arithmetic adder with a battery is introduced into the converter, the information input of which 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 the saw generator aznogo voltage, the other - to the reference frequency generator, whose output is connected to the control input of the accumulator, and the third - the battery to the installation entry, and the comparison unit is configured as a multithreshold device. (see RF patent No. 2110886, according to IPC Н03М 1/34, publ. 05/10/98)

Недостатком известного аналого-цифрового преобразователя является малое быстродействие.A disadvantage of the known analog-to-digital Converter is its low speed.

Наиболее близким по технической сущности является аналого-цифровой преобразователь, содержащий преобразователь напряжение - частота, на вход которого подается измеряемое напряжение, а выход подключен к входу счетчика, и таймер, выход которого подключен к входу разрешения счета счетчика, причем в преобразователь введен один дополнительный канал, содержащий преобразователь напряжение - частота и счетчик, и сумматор, а входы первого и дополнительного преобразователей напряжение - частота объединены, выход дополнительного преобразователя напряжение - частота подключен к входу дополнительного счетчика, второй вход дополнительного счетчика соединен с выходом таймера, а выходы счетчика соединены с входами сумматора (см. патент РФ №2231922 по МПК Н03М 1/60, опубл. 27.06.2004 г.).The closest in technical essence is an analog-to-digital converter containing a voltage-frequency converter, the input of which is the measured voltage, and the output is connected to the counter input, and a timer, the output of which is connected to the counter resolution input, one additional channel is introduced into the converter containing the voltage - frequency converter and the counter and the adder, and the inputs of the first and additional voltage - frequency converters are combined, the output of the additional converter voltage - frequency connected to the input of an additional counter, the second input of the additional counter is connected to the timer output, and the counter outputs are connected to inputs of the adder (see RF patent №2231922 IPC N03M 1/60, published 27.06.2004 g..).

Недостатками известного аналого-цифрового преобразователя являются низкое быстродействие, недостаточная линейность и высокий уровень шумов.The disadvantages of the known analog-to-digital Converter are low speed, lack of linearity and high noise level.

Техническим результатом предлагаемого аналого-цифрового преобразователя является повышенное быстродействие, увеличение линейности и низкий уровень шума в рабочей полосе частот.The technical result of the proposed analog-to-digital Converter is increased performance, increased linearity and low noise in the working frequency band.

Технический результат достигается тем, что в аналого-цифровом преобразователе, содержащем преобразователи напряжения, на входы которых подается измеряемое напряжение, а также содержащий генератор тактовых импульсов, генератор опорного напряжения, блоки тактирования и цифровой сумматор, согласно полезной модели каждый из преобразователей напряжения, имеющих одинаковую конструкцию, состоит из генератора электрического шумового сигнала, аналогового сумматора и компаратора, причем выход генератора электрического шумового сигнала соединен с первым входом аналогового сумматора, а выход аналогового сумматора соединен с первым входом компаратора, при этом второй вход аналогового сумматора является входом преобразователя напряжения, входы всех преобразователей напряжения соединены в одной точке, которая является входом аналого-цифрового преобразователя, вторые входы компараторов всех преобразователей напряжения соединены с выходом генератора опорного напряжения, выход компаратора каждого преобразователя напряжения является выходом этого преобразователя напряжения и соединен с входом соответствующего блока тактирования, причем все блоки тактирования запитаны от общего генератора тактовых импульсов, а выходы всех блоков тактирования соединены с соответствующими входами цифрового сумматора, выход которого является выходом аналого-цифрового преобразователя.The technical result is achieved by the fact that in an analog-to-digital Converter containing voltage converters, the inputs of which are measured voltage, and also containing a clock, a reference voltage generator, clock blocks and a digital adder, according to the utility model, each of the voltage converters having the same the design consists of an electric noise signal generator, an analog adder and a comparator, and the output of the electric noise signal generator is inen with the first input of the analog adder, and the output of the analog adder is connected to the first input of the comparator, while the second input of the analog adder is the input of the voltage converter, the inputs of all voltage converters are connected at one point, which is the input of the analog-to-digital converter, the second inputs of the comparators of all converters voltage are connected to the output of the reference voltage generator, the output of the comparator of each voltage converter is the output of this voltage converter Ia and connected to the clock input of the respective blocks, all blocks of the total powered timing clock pulse generator, and the outputs of timing units connected to respective inputs of a digital adder, whose output is the output of analog-to-digital converter.

Сущность полезной модели поясняется функциональной блок-схемой аналого-цифрового преобразователя.The essence of the utility model is illustrated by a functional block diagram of an analog-to-digital converter.

Аналого-цифровой преобразователь содержит преобразователи напряжения 1, генератор тактовых импульсов 2, генератор опорного напряжения 3, блоки тактирования 4 и цифровой сумматор 5. Каждый преобразователь напряжения состоит из генератора электрического шумового сигнала 6, аналогового сумматора 7 и компаратора 8. Выход генератора электрического шумового сигнала 6 соединен с первым входом аналогового сумматора 7, выход которого соединен с первым входом компаратора 8. Второй вход аналогового сумматора 7 является входом преобразователя напряжения 1. Входы всех преобразователей напряжения 1 соединены в одной точке, которая является входом аналого-цифрового преобразователя, вторые входы компараторов 8 всех преобразователей напряжения соединены с выходом генератора опорного напряжения 3. Выход компаратора 8 каждого преобразователя напряжения 1 является выходом этого преобразователя напряжения 1 и соединен с входом соответствующего блока тактирования 4, причем все блоки тактирования 4 запитаны от общего генератора тактовых импульсов 2. Выходы всех блоков тактирования 4 соединены с соответствующими входами цифрового сумматора 5, выход которого является выходом аналого-цифрового преобразователя.The analog-to-digital converter contains voltage converters 1, a clock generator 2, a reference voltage generator 3, clock units 4 and a digital adder 5. Each voltage converter consists of an electric noise signal generator 6, an analog adder 7 and a comparator 8. The output of the electric noise signal generator 6 is connected to the first input of the analog adder 7, the output of which is connected to the first input of the comparator 8. The second input of the analog adder 7 is the input of the voltage converter 1. The inputs of all voltage converters 1 are connected at one point, which is the input of an analog-to-digital converter, the second inputs of comparators 8 of all voltage converters are connected to the output of the reference voltage generator 3. The output of the comparator 8 of each voltage converter 1 is the output of this voltage converter 1 and connected to the input of the corresponding clock block 4, and all clock blocks 4 are powered from a common clock 2. The outputs of all clock blocks 4 are connected with the corresponding inputs of the digital adder 5, the output of which is the output of an analog-to-digital converter.

Аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом.An analog-to-digital converter operates as follows.

Входной аналоговый сигнал, поступая на вход аналого-цифрового преобразователя, подается одновременно на входы всех преобразователей напряжении 1, входящих в его состав. Поступая на вход аналогового сумматора 7 каждого преобразователя напряжения 1, входной аналоговый сигнал складывается с шумовым сигналом, вырабатываемым генератором электрического шумового сигнала 6 этого преобразователя напряжения 1. Сумма этих сигналов, поступая с выхода аналогового сумматора 7 соответствующего преобразователя напряжения 1 далее на вход компаратора 8, сравнивается с опорным напряжением, получаемым с генератора опорного напряжения 3. В результате этого на выходе преобразователя напряжения 1 получается однобитный цифровой сигнал. Полученные однобитные цифровые сигналы с выходов преобразователей напряжения 1 поступают далее на входы соответствующих блоков тактирования 4, где фиксируются с временной привязкой к тактовым импульсам в целях дальнейшей передачи и обработки, для чего на блоки тактирования 4 подается также сигнал с выхода генератора тактовых импульсов 2. Зафиксированные однобитные цифровые сигналы подаются с выходов блоков тактирования 4 на соответствующие входы цифрового сумматора 5, где происходит их арифметическое сложение с образованием на выходе аналого-цифрового преобразователя выходного цифрового кода, состоящего из нескольких бит, количество которых зависит от количества преобразователей напряжения.The input analog signal, arriving at the input of an analog-to-digital converter, is fed simultaneously to the inputs of all voltage converters 1 included in its composition. Coming to the input of the analog adder 7 of each voltage converter 1, the input analog signal is added to the noise signal generated by the generator of the electric noise signal 6 of this voltage converter 1. The sum of these signals, coming from the output of the analog adder 7 of the corresponding voltage converter 1, then to the input of the comparator 8, is compared with the reference voltage received from the reference voltage generator 3. As a result, a single-bit digit is obtained at the output of the voltage converter 1 howling alarm. The received single-bit digital signals from the outputs of the voltage converters 1 are then sent to the inputs of the corresponding clock units 4, where they are fixed with a time reference to the clock pulses for the purpose of further transmission and processing, for which a signal from the output of the clock generator 2 is also supplied to the clock blocks 4. one-bit digital signals are fed from the outputs of the clock units 4 to the corresponding inputs of the digital adder 5, where they are arithmetically added to form the output nalogo-digital converter output digital code consisting of a number of bits, the number of which depends on the number of voltage converters.

Предлагаемый аналого-цифровой преобразователь позволяет повысить быстродействие, увеличить линейность и снизить уровень шума в рабочей полосе частот.The proposed analog-to-digital Converter can improve performance, increase linearity and reduce noise in the working frequency band.

Claims

An analog-to-digital converter comprising voltage converters, a clock generator, a reference voltage generator, clock units and a digital adder, characterized in that each of the voltage converters having the same design consists of an electric noise signal generator, an analog adder and a comparator, wherein the output the generator of the electric noise signal is connected to the first input of the analog adder, and the output of the analog adder is connected to the first input of the comparator, when the second input of the analog adder is the input of the voltage converter, the inputs of all voltage converters are connected at one point, which is the input of the analog-to-digital converter, the second inputs of the comparators of all voltage converters are connected to the output of the reference voltage generator, the output of the comparator of each voltage converter is the output of this voltage converter and connected to the input of the corresponding clock block, and all clock blocks are powered from a common generator ora clock pulses, and outputs all the clock units are connected to respective inputs of a digital adder, whose output is the output of analog-to-digital converter.