RU2019030C1 - Voltage-to-code converter - Google Patents
Voltage-to-code converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2019030C1 RU2019030C1 SU4940913A RU2019030C1 RU 2019030 C1 RU2019030 C1 RU 2019030C1 SU 4940913 A SU4940913 A SU 4940913A RU 2019030 C1 RU2019030 C1 RU 2019030C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- analog
- input
- digital
- converter
- output
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к цифровой информационно-измерительной технике и может быть использовано для преобразования аналоговых сигналов в цифровой код для сопряжения цифровых вычислительных машин с аналоговыми каналами, имеющими широкий динамический диапазон входных сигналов. The invention relates to a digital information measuring technique and can be used to convert analog signals to digital code for interfacing digital computers with analog channels having a wide dynamic range of input signals.
Известен преобразователь напряжения в код, основанный на принципе поразрядного уравновешивания с раздельным определением кодов порядка и мантиссы для каждого значения сигнала, содержащий сравнивающее устройство, блок управления, генератор тактовых импульсов, регистр, источник опорного напряжения, дешифратор и преобразователь кода в напряжение, выполненный в виде раздельных узлов, соответствующих порядку и мантиссе числового эквивалента. Однако он имеет невысокую скорость преобразования, так как порядок выходного кода определяется последовательно, разряд за разрядом. A known voltage-to-code converter based on the principle of bitwise balancing with separate determination of order and mantissa codes for each signal value, comprising a comparator, a control unit, a clock, a register, a reference voltage source, a decoder and a code-to-voltage converter, made in the form separate nodes corresponding to the order and mantissa of the numerical equivalent. However, it has a low conversion speed, since the order of the output code is determined sequentially, bit by bit.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является аналого-цифровой преобразователь, содержащий генератор тактовых импульсов, блок управления, компаратор, прямой вход которого подключен к входной шине, а инверсный подключен к шине опорного напряжения через последовательно соединенные цифроаналоговые преобразователи. Кроме того, в аналого-цифровой преобразователь введены первый и второй элементы И, элемент И-НЕ, реверсивный и двоичный счетчики, элемент запрета, блок ключей и элемент НЕ, вход которого подключен к выходу компаратора и к первым входам первого и второго элементов И, а выход подключен к входу обратного счета реверсивного счетчика, вход прямого счета которого соединен с выходом первого элемента И, тактовый вход через элемент запрета подключен к выходу генератора тактовых импульсов и второму входу второго элемента И, вход сброса соединен с первым выходом блока управления, с входом сброса двоичного счетчика, а выходы соединены с входами первого цифроаналогового преобразователя, с входом блока ключей, а n-й выход подключен к третьему входу второго элемента И и первому входу элемента И-НЕ, четвертый вход которого соединен с вторым входом элемента И-НЕ и вторым входом блока управления, третий выход которого соединен с вторым входом элемента запрета и с управляющим входом блока ключей. При этом выход элемента И-НЕ соединен с вторым входом первого элемента И, а выход второго элемента И соединен со счетным входом двоичного счетчика, выходы которого соединены с входами второго цифроаналогового преобразователя. The closest in technical essence to the proposed device is an analog-to-digital converter containing a clock pulse generator, a control unit, a comparator, the direct input of which is connected to the input bus, and the inverse is connected to the reference voltage bus through series-connected digital-to-analog converters. In addition, the first and second AND elements, the NAND element, reversible and binary counters, the prohibition element, the key block and the NOT element, the input of which is connected to the output of the comparator and to the first inputs of the first and second elements of AND, are introduced into the analog-to-digital converter and the output is connected to the countdown input of the reverse counter, the direct counting input of which is connected to the output of the first element And, the clock input through the inhibit element is connected to the output of the clock pulse generator and the second input of the second element And, the reset input is connected to the output of the control unit, with the binary counter reset input, and the outputs are connected to the inputs of the first digital-to-analog converter, with the input of the key block, and the nth output is connected to the third input of the second AND element and the first input of the AND-NOT element, the fourth input of which is connected to the second input of the AND-NOT element and the second input of the control unit, the third output of which is connected to the second input of the inhibit element and to the control input of the key block. In this case, the output of the AND element is NOT connected to the second input of the first AND element, and the output of the second AND element is connected to the counting input of the binary counter, the outputs of which are connected to the inputs of the second digital-to-analog converter.
Основными недостатками устройства, взятого в качестве прототипа, является то, что известное устройство на этапе "Нормализация", когда формируется опорное напряжение для первого цифроаналогового преобразователя, работает по сути как аналого-цифровой преобразователь последовательного счета, а на этапе "Преобразование" - как следящий аналого-цифровой преобразователь. Как известно, такие аналого-цифровые преобразователи имеют ограниченное быстродействие, обусловленное ограниченной скоростью счета двоичного и реверсивного счетчиков. Кроме того, такие аналого-цифровые преобразователи имеют большую динамическую погрешность преобразователя, особенно проявляющуюся в прототипе в начале каждого этапа, например, при выходе в режим слежения и при потере его при быстрых случайных изменениях входного напряжения в пределах реализации входного сигнала. The main disadvantages of the device, taken as a prototype, is that the known device at the stage of "Normalization", when the reference voltage is generated for the first digital-to-analog converter, works essentially as an analog-to-digital converter for serial counting, and at the stage of "Conversion" - as a follow-up analog-to-digital converter. As you know, such analog-to-digital converters have limited speed due to the limited counting speed of binary and reverse counters. In addition, such analog-to-digital converters have a large dynamic error of the converter, especially manifested in the prototype at the beginning of each stage, for example, when entering the tracking mode and when it is lost during rapid random changes in the input voltage within the implementation of the input signal.
Целю изобретения является повышение быстродействия при повышении динамической точности. The aim of the invention is to increase performance while increasing dynamic accuracy.
Цель достигается тем, что в устpойство, содержащее генератор тактовых импульсов, основной аналого-цифровой преобразователь, блок управления и цифроаналоговый преобразователь, введены параллельный аналого-цифровой преобразователь и аналоговое запоминающее устройство, вход которого является входом всего устройства, а выход подключен к входам основного и параллельного аналого-цифровых преобразователей. Первый вход блока управления подключен к управляющему входу аналого-запоминающего устройства, второй выход - к входу запуска параллельного аналого-цифрового преобразователя. К первому управляющему входу устройства управления и тактовому входу первого аналого-цифрового преобразователя подключена тактовая частота, второй управляющий вход блока управления соединен с входом сигнала "Конец преобразования" (КП) основного аналого-цифрового преобразователя, выходной код параллельного аналого-цифрового преобразователя поступает на соответствующие цифровые входы цифроаналогового преобразователя, выходное напряжение которого поступает на вход опорного напряжения, подключенного к опорному входу параллельного аналого-цифрового преобразователя на величину веса его младшего значащего разряда. Выходной код параллельного аналого-цифрового преобразования является кодом, пропорциональным масштабу, а выходной код основного аналого-цифрового преобразователя является информационным кодом. The goal is achieved by the fact that a parallel analog-to-digital converter and an analog storage device, the input of which is the input of the entire device, and the output is connected to the inputs of the main and analog inputs, are introduced into the device containing the clock generator, the main analog-to-digital converter, the control unit and the digital-to-analog converter parallel analog-to-digital converters. The first input of the control unit is connected to the control input of the analog-memory device, the second output is connected to the start input of the parallel analog-to-digital converter. The clock frequency is connected to the first control input of the control device and the clock input of the first analog-to-digital converter, the second control input of the control unit is connected to the input signal "End of conversion" (KP) of the main analog-to-digital converter, the output code of the parallel analog-to-digital converter is supplied to the corresponding digital inputs of a digital-to-analog converter, the output voltage of which is supplied to the input of the reference voltage connected to the reference input of the parallel tax-to-digital converter by the value of the weight of its least significant digit. The output of the parallel analog-to-digital conversion code is proportional to the scale, and the output code of the main analog-to-digital converter is an information code.
Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием аналогового запоминающего устройства, аналого-цифрового преобразователя параллельно действия и их связями между собой и остальными элементами схемы. A comparative analysis of the proposed technical solution with the prototype shows that the inventive device is characterized by the presence of an analog storage device, an analog-to-digital converter with parallel actions and their connections between themselves and the rest of the circuit elements.
Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "Новизна". Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что сами аналоговые запоминающие устройства и параллельные аналого-цифровые преобразователи известны. Thus, the claimed device meets the criteria of the invention of "Novelty." A comparison of the proposed solutions with other technical solutions shows that the analog storage devices and parallel analog-to-digital converters are known.
Известно также использование параллельных аналого-цифровых преобразователей конвейерного типа, в которых они формируют грубый цифровой эквивалент (старшие разряды) выходного кода устройства. В предлагаемом устройстве параллельный аналого-цифровой преобразователь служит только для ускорения формирования кода, пропорционального входному преобразуемому напряжению, предназначенному совместно с цифроаналоговым преобразователем для формирования опорного напряжения для основного аналого-цифрового преобразования. Известно также использование аналогового запоминающего устройства на входе аналого-цифрового преобразователя для запоминания текущего значения входного преобразуемого напряжения на время преобразования. В предлагаемом устройстве аналоговое запоминающее устройство необходимо кроме функций, указанных выше, также для задержки подачи преобразуемого напряжения на вход основного аналого-цифрового преобразователя после того, как сформировано опорное напряжение, пропорциональное текущему значению входного напряжения. It is also known to use parallel analog-to-digital converters of the conveyor type in which they form a rough digital equivalent (high order) of the output code of the device. In the proposed device, a parallel analog-to-digital converter serves only to accelerate the formation of a code proportional to the input convertible voltage, designed together with a digital-to-analog converter to form a reference voltage for the main analog-to-digital conversion. It is also known to use an analog storage device at the input of an analog-to-digital converter to store the current value of the input converted voltage for the duration of the conversion. In the proposed device, an analog storage device is necessary, in addition to the functions indicated above, also for delaying the supply of the converted voltage to the input of the main analog-to-digital converter after the reference voltage is generated, which is proportional to the current value of the input voltage.
Такая задержки в значительной степени не влияет на общее время преобразования, так как в режиме "Выборка" может быть сделано весьма малым и сведено к апертурному времени аналогового запоминающего устройства, которое у быстродействующих аналоговых запоминающих устройств составляет 100-200 нс и менее. Such a delay does not significantly affect the total conversion time, since in the “Sampling” mode it can be made very small and reduced to the aperture time of an analog storage device, which for high-speed analog storage devices is 100-200 ns or less.
Кроме того, время установления опорного напряжения, формируемого быстродействующим цифроаналоговым преобразователем, также невелико и может составлять 30-50 нс, так как опорное напряжение основного аналого-цифрового преобразователя изменяется после окончания преобразования, т. е. после окончательного переключения всех ключей входящего в его состав цифроаналогового преобразователя. Все это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "Существенные отличия". In addition, the time to establish the reference voltage generated by the high-speed digital-to-analog converter is also small and can be 30-50 ns, since the reference voltage of the main analog-to-digital converter changes after the conversion is completed, i.e., after the final switching of all keys included in its composition digital to analog converter. All this allows us to conclude that the technical solution meets the criterion of "Significant differences".
На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства преобразования напряжения в код; на фиг. 2 приведены временные диаграммы его работы, в точках, указанных на фиг.1. In FIG. 1 is a structural diagram of the proposed device for converting voltage to code; in FIG. 2 shows the timing diagrams of its operation, at the points indicated in FIG. 1.
Устройство содержит аналоговое запоминающее устройство (АЗУ) 1, блок управления (БУ) 2, аналого-цифровой преобразователь параллельного действия (АЦП) 3, основной аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, преимущественно поразрядного кодирования, и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 5 и генератор 6 тактовых импульсов . Входное напряжение подключено к входу аналогового запоминающего устройства 1, введенного для запоминания текущего значения входного преобразуемого напряжения на время преобразования его основным преобразователем 4. Выход аналогового запоминающего устройства 1 подключен к аналоговым входам параллельного АЦП 3 и основного АЦП 4. К первому управляющему входу блока 2 управления и тактовому входу основного аналого-цифрового преобразователя 4 подключена тактовая частота генератора 6 тактовых импульсов. Второй управляющий вход блока 2 управления соединен с выходом сигнала "Конец преобразования" параллельного аналого-цифрового преобразователя 4. Первый выход блока 2 управления подключен к управляющему входу аналогового запоминающего устройства 1, второй - к входу запуска аналого-цифрового преобразователя 4, а третий выход блока 2 управления подключен к входу запуска параллельного аналого-цифрового преобразователя 3, введенного для получения кода, пропорционального величине входного преобразуемого напряжения. Цифровые выходы параллельного аналого-цифрового преобразователя 3 подключены к соответствующим цифровым входам цифроаналогового преобразователя 5, выход которого соединен с входом опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя 4. Величина опорного напряжения, подключенного к опорному входу цифроаналогового преобразователя 5, больше величины опорного напряжения, подключенного к опорному входу параллельного аналого-цифрового преобразователя 3, на величину веса его младшего значащего разряда. Цифровые выходы параллельного аналого-цифрового преобразователя 3 являются выходами кода, пропорционального масштабу входного напряжения, а цифровые выходы основного аналого-цифрового преобразователя 4 являются выходами информационного кода. The device comprises an analog storage device (AZU) 1, a control unit (BU) 2, an analog-to-digital converter of parallel operation (ADC) 3, a main analog-to-digital converter (ADC) 4, mainly bitwise coding, and a digital-to-analog converter (DAC) 5 and 6 clock pulse generator. The input voltage is connected to the input of the
Устройство работает следующим образом. С соответствующего выхода блока 2 управления на вход запуска параллельного аналого-цифрового преобразователя 3 поступает запускающий импульс (фиг. 2а). Одновременно с запуском АЦП 3 аналоговое запоминающее устройство 1 блоком 2 управления переводится в режим выборки входного сигнала. По истечении времени преобразования параллельного АЦП 3 tпр1 (фиг. 2 б) код на цифровых выходах последнего достоверен и поступает на цифроаналоговый преобразователь 5.В соответствии с этим кодом на выходе ЦАП 5 формируется опорное напряжение Uоп (фиг. 2 г), поступающее на вход Uоп АЦП 4. Величина опорного напряжения, поступающего на ЦАП 5, выбрана больше величины опорного напряжения, поступающего на параллельный АЦП 3, на величину веса младшего значащего разряда АЦП 3 для исключения переполнения в выходном коде основного АЦП 4. Поскольку формирование этого опорного напряжения происходит во время режима "Выборка" АЗУ 1, переходный процесс со временем tпер (фиг. 2 г) происходит до начала запуска параллельного АЦП 4, то он не влияет на его работу. По окончании режима "Выборка" АЗУ 1 по истечении времени tв (фиг. 2,в) АЗУ 1 переводится блоком 2 управления в режим "Запоминание" (фиг. 2,в), одновременно запускается и начинает преобразование АЦП 4 (фиг. 2,д). Преобразование происходит с опорным напряжением Uоп (фиг. 2,г), пропорциональным зафиксированному АЗУ 1 текущему значению входного напряжения Uвх устройства. По окончании времени преобразования АЦП 4 tпр2 (фиг. 2,д) по сигналу "Конец преобразования" (КП) (фиг. 2,д) блок 2 управления переводит АЗУ 1 в режим "Выборка". На цифровых выходах параллельного АЦП 3 присутствует код, пропорциональный масштабу входного преобразуемого напряжения Nм, а на цифровых выходах основного АЦП 4 - информационный код Nи, далее все процессы, описанные выше, повторяются снова.The device operates as follows. From the corresponding output of the
Преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с прототипом является повышение быстродействия устройства, так как код, использующийся для формирования опорного напряжения, для основного (информационного) АЦП формируется АЦП параллельного действия, что сокращает общее время преобразования. Кроме того, основной АЦП может быть любым "быстрым" АЦП как поразрядного кодирования, так и параллельного действия. Другим немаловажным преимуществом предлагаемого устройства является повышение динамической точности устройства и совокупности с параллельным аналого-цифровым преобразователем. The advantage of the proposed device in comparison with the prototype is to increase the speed of the device, since the code used to form the reference voltage for the main (information) ADC is formed by the ADC of parallel action, which reduces the total conversion time. In addition, the main ADC can be any “fast” ADC, both bitwise coding and parallel operation. Another important advantage of the proposed device is to increase the dynamic accuracy of the device and the combination with a parallel analog-to-digital Converter.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4940913 RU2019030C1 (en) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | Voltage-to-code converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4940913 RU2019030C1 (en) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | Voltage-to-code converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2019030C1 true RU2019030C1 (en) | 1994-08-30 |
Family
ID=21576998
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4940913 RU2019030C1 (en) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | Voltage-to-code converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2019030C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2777024C2 (en) * | 2020-08-10 | 2022-08-01 | Герман Иванович Ильин | Fast-acting parallel adc |
-
1991
- 1991-04-17 RU SU4940913 patent/RU2019030C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 364091, кл. H 03M 1/46, 1970. * |
Авторское свидетельство СССР N 879770, кл. H 03M 1/46, 1979. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2777024C2 (en) * | 2020-08-10 | 2022-08-01 | Герман Иванович Ильин | Fast-acting parallel adc |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3737893A (en) | Bipolar conversion analog-to-digital converter | |
RU2019030C1 (en) | Voltage-to-code converter | |
RU2245000C2 (en) | Successive-action analog-to-digital converter | |
SU911722A1 (en) | Analogue-digital converter | |
SU1092427A1 (en) | Digital phase meter | |
RU2024193C1 (en) | Analog-to-digital converter incorporating random error correction provision | |
SU754669A1 (en) | Analogue-digital converter | |
SU781851A1 (en) | Multichannel analogue-digital squaring device | |
SU711678A1 (en) | Analogue-digital converter | |
SU1661998A1 (en) | Servo analog-to-digital converter | |
SU1197075A1 (en) | Analog-to-digital converter | |
SU1656684A1 (en) | Delta-sigma coder | |
SU657607A1 (en) | Digit-wise coding analogue-digital converter | |
SU540367A1 (en) | Analog-to-digital converter | |
SU460551A1 (en) | Digital integrator | |
RU2020749C1 (en) | Bit-by-bit comparison analog-to-digital converter | |
SU652567A1 (en) | Correlator | |
RU2028730C1 (en) | Analog-to-digital converter | |
SU1102031A1 (en) | Analog-to-digital servo converter | |
SU1363462A1 (en) | Displacement-to-code converter | |
SU1667044A1 (en) | Data input device | |
SU938394A1 (en) | Functional analog-digital converter | |
SU1142823A1 (en) | Information input device | |
SU738143A1 (en) | Code-to-time interval converter | |
SU828402A1 (en) | Voltage-to-code converter |