RU1786661C - Аналого-цифровой преобразователь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах. Цель изобретени  - расширение диапазона преобразуемых сигналов и обеспечение возможности измерени  разности аналоговых сигналов. Аналого-цифровой преобразователь содержит п кодирующих каскадов, каждый из которых состоит из компаратора, сдвоенного двух- позиционного переключател , блока взвешенного суммировани , а также две входные шины, источник опорного напр жени  и шину нулевого потенциала. 1 ,з.п. ф-лы, 2 ил,

Description

Изобретение относитс  к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах.

Известен аналого-цифровой преобразователь , содержащий аналоговое запоминающее устройство, источник опорного напр жени  и р д последовательно включенных кодирующих каскадов, каждый из которых состоит из компаратора и блока взвешенного суммировани , последний каскад состоит только из компаратора, причем вход измер емой величины преобразовател  соединен со входом аналогового запоминающего устройства, управл ющий вход которого соединен со стробирующим входом преобразовател , выход аналогового запоминающего устройства соединен с первым входом компаратора и первым входом блока взвешенного суммировани  первого кодирующего каскада, выход каждого блока взвешенного суммировани  соединен с

первым входом компаратора и первым входом блока взвешенного суммировани  последующего каскада, причем блок взвешенного суммировани  содержит два усилител  и два источника опорного напр жени .

Недостатком известного устройства  вл етс  его сложность.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  аналого-цифровой преобразователь, содержащий источник опорного напр жени  и р д последовательно включенных кодирующих каскадов, каждый из которых состоит из компаратора, первый вход которого соединен с выходом предыдущего каскада , причем первый вход компаратора первого каскада соединен с шиной преобразуемого сигнала, а пр мой выход - с управл ющим входом первого переключател , первый вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, а выход - с первым входом блока взвешенного суммировани ,

ел

С

4 00 С О О

второй вход которого соединен с выходом предыдущего каскада, последний каскад состоит только из компаратора, вторые входы первых переключателей всех каскадов объединены.

Недостатком известного устройства  вл етс  невозможность преобразовани  бипол рных сигналов.

Цель изобретени  - расширение диапазона преобразуемых сигналов, а также обеспечение дополнительной возможности измерени  разности аналоговых сигналов.

Указанна  цель достигаетс  тем, что аналого-ц ифровой преобразователь содержит источник опорного напр жени  и последовательно соединенные п кодирующих каскадов,( п-1) из которых содержат компаратор , переключатель и блок взвешенного суммировани , а n-й кодирующий каскад содержит n-й компаратор, первый вход каждого i-ro компаратора, кроме первого, соединен с выходом (Н)-го блока взвешенного суммировани , первый вход первого компаратора соединен с входной шиной преобразовател , вторые входы всех компараторов объединены, а выход каждого i-ro компаратора подключен к управл ющему входу i-ro переключател , первый вход которого соединен с шиной нулевого потенциала , а выход - с первым входом i-ro блока взвешенного суммировани , второй вход которого соединен с первым входом i-ro компаратора, вторые входы переключателей всех кодирующих каскадов объединены и подключены к выходу источника опорного напр жени , а также вторую входную шину преобразовател , котора  соединена с объединенными вторыми входами всех компараторов , а каждый из переключателей выполнен сдвоенным и содержит дополнительно второй переключатель, первый и второй входы которого соединены соответственно со вторым и первым входами первого переключател , а выход второго переключател  соединен с третьим входом соответствующего блока взвешенного суммировани .

На фиг. 1 представлена функциональна  схема аналого-цифрового преобразовател ; на фиг. 2 - пример выполнени  блока взвешенного суммировани .

Преобразователь содержит п кодирующих каскадов, каждый из которых состоит из компаратора 1i-1n, сдвоенного двухпо- зиционного переключател  2i-2n-i, блока 3-|-Зп-1 взвешенного суммировани  и выходов 4i-4n компараторов 1i-1n, а также в преобразователь вход т две входные шины 5 и 6, источник 7 опорного напр жени  и шина 8 нулевого потенциала.

Блок 3i взвешенного суммировани  состоит из операционного усилител  9 с резистором 10 обратной св зи и входными резисторами 11j, 12|и 13, 5Преобразователь работает следующим образом.

На входные шины 5 и 6 преобразовател  с помощью внешних устройств (например , аналоговых запоминающих устройств)

0 или непосредственно подаютс  потенциалы X и У аналоговых сигналов. Через некоторое небольшое врем  (врем  преобразовани ) на выходах 4-|-4п должен по витьс  цифровой код разности потенциалов Х-У.

5 Значение Е потенциала источника 7 опорного напр жени , равное половине диапазона измерени  этой разности, подаетс  на средние неподвижные контакты всех сдвоенных двухпозиционных переключате0 лей 2i 0 е 1, п-1). Компаратор 1i первого кодирующего каскада определ ет знак (Х-У), выдает его на выход 4i и в зависимости от этого знака так управл ет сдвоенным двух- позиционным переключателем 2т, чтобы на

5 выходе блока 3i взвешенного суммировани  было получено значение Xi, удовлетвор ющее услови м

slgn(X-Y)0 5 Xi X-E/2;

sign (X-Y) 0 E/2.(1)

0 На выходе каждого следующего i-ro каскада (i е 2, n-1) аналогично получаютс  значени :

sign (XM-Y) 0 ХгХм-Е/21;

sign (XM-Y) 0 Xi Xi-i+ E/21 (2)

5 В последнем кодирующем каскаде компаратор 1П определ ет знак величины (Хп-1- -Y) и подает его значение на выход 4П.

Дл  выполнени  вычислений по формулам (1) и (2) служат блоки 3i-3n-i взвешен0 ного суммировани , в которых значени  сопротивлений резисторов 11| и удовлетвор ют услови м:

Rio Ri3 R; , iel.n-1,(3)

5 где R - величина резистора обратной св зи. Выходной код преобразовател  представл ет собой знакоразр дный код разности (X-Y) на выходах компараторов 1i-1n, т.е. {sign (X-Y), sign (Xi-Y), ... sign (Xn-i-Y).

0

Дл  перехода от этого знакоразр дно- го кода к обычному двоичному коду достаточно приписать числу знак старшего разр да, остальные разр ды проинвертиро5 вать и сдвинуть их на один разр д влево, в освободившийс  младший разр д записать единицу, в результате получаетс  сразу дополнительный код, причем дополнительных аппаратурных затрат дл  такого преобразовани  не требуетс .

Наличие двух входных шин преобразовател  вместо одной в известном устройстве позвол ет расширить область применени  его за счет расширени  диапазона преобразуемых сигналов, так как на вторую входную шину преобразовател  может быть подан любой заранее известный потенциал, равный, например, ожидаемому среднему значению измер емого сигнала, которое может быть и не равно нулю. Кроме того, это также обеспечивает возможность измерени  разности аналоговых сигналов.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Аналого-цифровой преобразователь, содержащий источник опорного напр жени  и последовательно соединенные п кодирующих каскадов, (п-1) из которых содержат компаратор, переключатель и блок взвешенного суммировани , а n-й ко- дирующий каскад содержит n-й компаратор , первый вход каждого i-ro компаратора, кроме первого, соединен с выходом (Ы)-го блока взвешенного суммировани , первый вход первого компаратора соединен с вход- ной шиной преобразовател , вторые входы всех компараторов объединены, а выход каждого 1-го компаратора подключен к управл ющему входу 1-го переключател , первый вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, а выход - с первым входом i-ro блока взвешенного суммировани , второй вход которого соединен с первым входом 1-го компаратора, вторые входы переключателей всех кодирующих каскадов объединены и подключены к выходу источника опорного напр жени , отличающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона преобразуемых сигналов, а также обеспечени  возможности измерени  разности аналоговых сигналов, в него введена втора  входна  шина, котора  соединена с объединенными вторыми входами всех компараторов, а каждый из переключателей выполнен сдвоенным и содержит до- полнительно второй переключатель, первый и второй входы которого соединены соответственно с вторым и первым входами первого переключател , а выход второго переключател  соединен с третьим входом соответствующего блока взвешенного суммировани .
2. 2. Преобразователь по п. 1, отличающийс  тем, что блок взвешенного суммировани  содержит операционный усилитель, выход которого  вл етс  выходом блока и соединен через резистор обратной св зи со своим инвертирующим входом, первый и второй входы блока взвешенного суммировани  объединены соответственно через первый и второй резисторы с неинвертирующим входом усилител , третий вход блока взвешенного суммировани  соединен через третий резистор с инвертирующим входом усилител .

   t