RU202845U1 - Parallel bipolar to binary converter - Google Patents

Parallel bipolar to binary converter Download PDF

Info

Publication number
RU202845U1
RU202845U1 RU2020139140U RU2020139140U RU202845U1 RU 202845 U1 RU202845 U1 RU 202845U1 RU 2020139140 U RU2020139140 U RU 2020139140U RU 2020139140 U RU2020139140 U RU 2020139140U RU 202845 U1 RU202845 U1 RU 202845U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
analog
input
output
inverter
Prior art date
Application number
RU2020139140U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Ильич Зиатдинов
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения"
Priority to RU2020139140U priority Critical patent/RU202845U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU202845U1 publication Critical patent/RU202845U1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12—Analogue/digital converters
    • H03M1/48—Servo-type converters
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M3/00—Conversion of analogue values to or from differential modulation

Abstract

Полезная модель относится к вычислительной технике и может быть использована при цифровой обработке сигналов для преобразования двухполярного напряжения в цифровой двоичный код. Технический результат - возможность преобразования двухполярного напряжения и увеличение динамического диапазона преобразования. Для этого предложен параллельный преобразователь двухполярного напряжения в двоичный код, который включает блок резистивных делителей напряжения, 2n-1 компараторов, 2n-1 двухвходовых сумматоров по модулю два, шифратор, знаковый компаратор, источник эталонного напряжения, аналоговый инвертор, первый аналоговый ключ, второй аналоговый ключ, аналоговый сумматор и логический инвертор. Преобразование двухполярного напряжения в двоичный код достигается за счет того, что в составе преобразователя имеется знаковый компаратор, аналоговый инвертор и два аналоговых ключа, позволяющие сравнивать в компараторах положительное преобразуемое напряжение с положительным напряжением с выхода резистивных делителей и при отрицательном преобразуемом напряжении - с отрицательным напряжением после инверсии эталонного напряжения. 1 ил.The utility model relates to computer technology and can be used in digital signal processing to convert a bipolar voltage into a digital binary code. The technical result is the ability to convert bipolar voltage and increase the dynamic range of conversion. For this, a parallel converter of a bipolar voltage into a binary code is proposed, which includes a block of resistive voltage dividers, 2n-1 comparators, 2n-1 two-input adders modulo two, an encoder, a signed comparator, a reference voltage source, an analog inverter, the first analog key, the second analog key, analog adder and logic inverter. The conversion of the bipolar voltage into a binary code is achieved due to the fact that the converter contains a sign comparator, an analog inverter and two analog switches, which allow comparing the positive converted voltage in the comparators with a positive voltage from the output of resistive dividers and with a negative converted voltage - with a negative voltage after inversion of the reference voltage. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к вычислительной технике и может быть использована при цифровой обработке сигналов для преобразования двухполярного напряжения в цифровой двоичный код с увеличенным динамическим диапазоном преобразования.The utility model relates to computer technology and can be used in digital signal processing for converting a bipolar voltage into a digital binary code with an increased dynamic range of conversion.

Известен последовательный аналого-цифровой преобразователь напряжение-код, реализующий метод последовательного приближения (Зиатдинов С.И., Суетина Т.А., Поваренкин Н.В. Схемотехника телекоммуникационных устройств. Учебник. М: Академия, 2016. С. 218, рис. 8.3).Known serial analog-to-digital converter voltage-code, which implements the method of successive approximation (Ziatdinov S.I., Suetina T.A., Povarenkin N.V. Circuitry of telecommunication devices. Textbook. M: Academy, 2016. S. 218, Fig. 8.3).

Устройство предназначено для преобразования однополярного напряжения в двоичный код. Преобразователь содержит n триггеров, n-разрядный сдвигающий регистр, n-разрядный параллельный цифроаналоговый преобразователь, генератор тактовых импульсов и компаратор. Управляющие входы триггеров соединены с соответствующими выходами сдвигающего регистра; выходы триггеров соединены с соответствующими входами параллельного цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с одним из входов компаратора; выход компаратора соединен с управляющим входом сдвигающего регистра и выход генератора тактовых импульсов соединен со входом подачи импульсов сдвига сдвигающего регистра.The device is designed to convert a unipolar voltage into a binary code. The converter contains n flip-flops, an n-bit shift register, an n-bit parallel digital-to-analog converter, a clock generator, and a comparator. The control inputs of the flip-flops are connected to the corresponding outputs of the shift register; the outputs of the flip-flops are connected to the corresponding inputs of a parallel digital-to-analog converter, the output of which is connected to one of the inputs of the comparator; the output of the comparator is connected to the control input of the shift register and the output of the clock pulse generator is connected to the input of the shift register shift pulses.

Недостатками данного устройства являются низкое быстродействие, невозможность преобразования разнополярного напряжения и малый динамический диапазон преобразования (маленькое отношение диапазона изменения преобразуемого напряжения к цене единицы младшего разряда).The disadvantages of this device are low speed, the impossibility of converting a multipolar voltage and a small dynamic range of conversion (a small ratio of the range of the converted voltage to the price of a unit of the least significant digit).

Известен последовательный преобразователь однополярного напряжения в двоичный код со ступенчатым пилообразным напряжением (Гитис Э.И., Пискунов Е.А. Аналого-цифровые преобразователи. М.: Энергоиздат, 1981. С. 218, рис. 6.4)Known serial converter of unipolar voltage to binary code with a stepped sawtooth voltage (Gitis E.I., Piskunov E.A. Analog-to-digital converters. M .: Energoizdat, 1981. S. 218, Fig. 6.4)

Устройство состоит из n-разрядного двоичного суммирующего счетчика, n-разрядного параллельного цифроаналогового преобразователя; компаратора, генератора импульсов тактовой частоты, триггера запуска счета, двухвходового конъюнктора подачи счетных импульсов, выходы двоичного суммирующего счетчика соединены с одноименными входами параллельного цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к одному из входов компаратора, на другой вход компаратора подается преобразуемое напряжение, выход компаратора соединен со входом сброса триггера запуска счета, выход триггера запуска счета подключен к одному из входов конъюнктора подачи счетных импульсов, другой вход конъюнктора подачи счетных импульсов соединен с выходом генератора импульсов тактовой частоты, выход конъюнктора подачи счетных импульсов подключен ко входу поступления тактовых импульсов двоичного суммирующего счетчика.The device consists of an n-bit binary summing counter, an n-bit parallel digital-to-analog converter; a comparator, a clock pulse generator, a count start trigger, a two-input conjunctor for supplying counting pulses, the outputs of a binary summing counter are connected to the same inputs of a parallel digital-to-analog converter, the output of which is connected to one of the comparator inputs, a converted voltage is supplied to the other comparator input, the comparator output is connected to a reset input of the count start trigger, the output of the count start trigger is connected to one of the inputs of the count pulse feed conjunctor, the other input of the count pulse feed conjunctor is connected to the output of the clock pulse generator, the output of the count pulse feed is connected to the input of the clock pulses of the binary summing counter.

Недостатками данного устройства являются низкое быстродействие, невозможность преобразования двухполярного напряжения и малый динамический диапазон.The disadvantages of this device are low speed, the impossibility of converting a bipolar voltage and a small dynamic range.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является параллельный преобразователь однополярного напряжения в двоичный код (Гитис Э.И., Пискунов Е.А. Аналого-цифровые преобразователи. М.: Энергоиздат, 1981. С. 242, рис. 6.10).The closest in technical essence to the proposed utility model is a parallel converter of unipolar voltage into a binary code (Gitis EI, Piskunov EA Analog-to-digital converters. M .: Energoizdat, 1981. S. 242, Fig. 6.10).

В состав n-разрядного преобразователя входят источник эталонного напряжения, блок резистивных делителей напряжения, 2n-1 компараторов и шифратор. В преобразователе выход источника эталонного напряжения соединен с блоком резистивных делителей напряжения, инвертирующие входы компараторов соединены с соответствующими резистивными делителями блока резистивных делителей, неинвертирующие входы компараторов являются входом преобразуемого напряжения, выходы шифратора являются цифровыми выходами преобразователя.The n-bit converter includes a reference voltage source, a block of resistive voltage dividers, 2 n -1 comparators and an encoder. In the converter, the output of the reference voltage source is connected to the block of resistive voltage dividers, the inverting inputs of the comparators are connected to the corresponding resistive dividers of the block of resistive dividers, the non-inverting inputs of the comparators are the input of the converted voltage, the outputs of the encoder are the digital outputs of the converter.

Недостатками устройства являются невозможность преобразования двухполярного напряжения и малый динамический диапазон преобразования.The disadvantages of the device are the impossibility of converting a bipolar voltage and a small dynamic range of conversion.

Основная задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в разработке параллельного преобразователя напряжение-код.The main task to be solved by the utility model is the development of a parallel voltage-to-code converter.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемой полезной модели, является возможность преобразования двухполярного напряжения и увеличение динамического диапазона преобразования.The technical result achieved by the implementation of the claimed utility model is the ability to convert bipolar voltage and increase the dynamic range of conversion.

Указанный технический результат достигается тем, что параллельный преобразователь двухполярного напряжения в двоичный код, включающий источник эталонного напряжения, блок резистивных делителей напряжения, 2n-1 компараторов и шифратор, инвертирующие входы компараторов соединены с соответствующими резистивными делителями напряжения блока резистивных делителей напряжения, устройство дополнительно содержит знаковый компаратор, 2n-1 двухвходовых сумматора по модулю два, аналоговый инвертор, первый аналоговый ключ, второй аналоговый ключ, аналоговый сумматор и логический инвертор, выход источника эталонного напряжения соединен одновременно со входом аналогового инвертора и сигнальным входом второго аналогового ключа, выход которого соединен с первым входом аналогового сумматора, выход аналогового сумматора соединен с блоком резистивных делителей напряжения, выход аналогового инвертора соединен с сигнальным входом первого аналогового ключа, выход которого соединен со вторым входом аналогового сумматора, вход знакового компаратора одновременно соединен с неинвертирующими входами компараторов, выходы которых соединены соответственно с первыми входами двухвходовых сумматоров по модулю два, выходы которых соединены соответственно со входами d0,…,dm-1 шифратора, выход знакового компаратора соединен одновременно со вторыми входами двухвходовых сумматоров по модулю два, управляющим входом первого аналогового ключа и входом логического инвертора, выход которого соединен с управляющим входом второго аналогового ключа, вход знакового компаратора является входом преобразуемого напряжения, выход знакового компаратора является знаковым выходом dзн преобразователя, выходы Q0,…,Qn-1 шифратора являются выходами цифровых данных преобразователя.The specified technical result is achieved by the fact that a parallel converter of a bipolar voltage into a binary code, including a reference voltage source, a block of resistive voltage dividers, 2 n -1 comparators and an encoder, the inverting inputs of the comparators are connected to the corresponding resistive voltage dividers of the block of resistive voltage dividers, the device additionally contains sign comparator, 2 n -1 two-input adders modulo two, analog inverter, first analog switch, second analog switch, analog adder and logic inverter, the output of the reference voltage source is connected simultaneously with the input of the analog inverter and the signal input of the second analog switch, the output of which is connected with the first input of the analog adder, the output of the analog adder is connected to the block of resistive voltage dividers, the output of the analog inverter is connected to the signal input of the first analog switch, the output of which is connected to the second input of the analog second adder, the input of the sign comparator is simultaneously connected to the non-inverting inputs of the comparators, the outputs of which are connected, respectively, to the first inputs of the two-input adders modulo two, the outputs of which are connected respectively to the inputs d 0 , ..., d m-1 of the encoder, the output of the sign comparator is connected simultaneously to the second inputs of two-input adders modulo two, the control input of the first analog switch and the input of a logical inverter, the output of which is connected to the control input of the second analog switch, the input of the sign comparator is the input of the converted voltage, the output of the sign comparator is the sign output of the dzn converter, outputs Q 0 , ..., The Q n-1 encoder are the digital data outputs of the converter.

Поставленный технический результат достигается за счет введения дополнительных блоков и связей между ними, что позволяет осуществить параллельное преобразование как положительного, так и отрицательного напряжения в двоичный код, и повысить динамический диапазон преобразования.The stated technical result is achieved by introducing additional blocks and connections between them, which allows parallel conversion of both positive and negative voltages into a binary code, and to increase the dynamic range of conversion.

Проведенный заявителем анализ уровня техники установил, что у аналогов отсутствует совокупность признаков, тождественных признакам заявляемого устройства «Параллельный преобразователь двухполярного напряжения в двоичный код». Следовательно, заявляемое устройство соответствует условию «новизна».The analysis of the prior art carried out by the applicant has established that the analogs do not have a set of features identical to those of the claimed device "Parallel bipolar voltage to binary converter". Therefore, the claimed device meets the "novelty" condition.

Результаты поиска известных технических решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого устройства, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники.The results of the search for known technical solutions in this and related fields of technology in order to identify features that coincide with the distinctive features of the prototype of the features of the proposed device, have shown that they do not follow explicitly from the prior art.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, представленным на фиг. 1, где 1 - блок резистивных делителей 1, включающий 2m резисторов 1.0, 1.2, …, 1.2m (m=2n-1, n - число разрядов преобразователя), 2.0, …, 2m-1 - 2n-1 компараторы, 3.0,…,3.m-1, - 2n-1 двухвходовые сумматоры по модулю два, 4 - шифратор, 5 - знаковый компаратор, 6 - источник эталонного напряжения, 7 - аналоговый инвертор, 8 - первый аналоговый ключ, 9 - второй аналоговый ключ, 10 - аналоговый сумматор, 11 - логический инвертор.The essence of the utility model is illustrated by the drawing shown in FIG. 1, where 1 is a block of resistive dividers 1, including 2m resistors 1.0, 1.2, ..., 1.2m (m = 2 n -1, n is the number of converter bits), 2.0, ..., 2m-1 - 2 n -1 comparators, 3.0, ..., 3.m-1, - 2 n -1 two-input adders modulo two, 4 - encoder, 5 - sign comparator, 6 - reference voltage source, 7 - analog inverter, 8 - first analog key, 9 - second analog switch, 10 - analog adder, 11 - logic inverter.

Параллельный преобразователь двухполярного напряжения в двоичный код, включающий блок резистивных делителей напряжения 1, 2n-1 компараторов 2.0,…,2.m-1, 2n-1 двухвходовых сумматоров по модулю два 3.0,…,3.m-1, шифратор 4, знаковый компаратор 5, источник эталонного напряжения 6, аналоговый инвертор 7, первый аналоговый ключ 8, второй аналоговый ключ 9, аналоговый сумматор 10, логический инвертор 11, инвертирующие входы 2n-1 компараторов 2.0,…,2.m-1 соединены с соответствующими резистивными делителями напряжения блока резистивных делителей напряжения 1, выход источника эталонного напряжения 6 соединен одновременно со входом аналогового инвертора 7 и сигнальным входом второго аналогового ключа 9, выход которого соединен с первым входом аналогового сумматора 10, выход аналогового сумматора 10 соединен с блоком резистивных делителей напряжения 1, выход аналогового инвертора 7 соединен с сигнальным входом первого аналогового ключа 8, выход которого соединен со вторым входом аналогового сумматора 10, вход знакового компаратора 5 соответственно соединен с неинвертирующими входами компараторов 2.0,…,2.m-1, выходы которых соединены соответственно с первыми входами 2n-1 двухвходовых сумматоров по модулю два 3.0,…,3.m-1, выходы которых соединены соответственно со входами d0,…,dm-1 шифратора 4, выход знакового компаратора 5 соединен соответственно со вторыми входами 2n-1 и двухвходовых сумматоров по модулю два 3.0,…,3.m-1, управляющим входом первого аналогового ключа 8 и входом логического инвертора 11, выход которого соединен с управляющим входом второго аналогового ключа 9, вход знакового компаратора 5 является входом преобразуемого напряжения, а выход - является знаковым выходом dзн преобразователя, выходы Q0,…,Qn-1 шифратора 4 являются выходами цифровых данных преобразователя.Parallel converter of bipolar voltage into binary code, including a block of resistive voltage dividers 1, 2 n -1 comparators 2.0,…, 2.m-1, 2 n -1 two-input adders modulo two 3.0,…, 3.m-1, encoder 4, sign comparator 5, reference voltage source 6, analog inverter 7, first analog switch 8, second analog switch 9, analog adder 10, logic inverter 11, inverting inputs 2 n -1 of comparators 2.0, ..., 2.m-1 are connected with the corresponding resistive voltage dividers of the block of resistive voltage dividers 1, the output of the reference voltage source 6 is connected simultaneously to the input of the analog inverter 7 and the signal input of the second analog switch 9, the output of which is connected to the first input of the analog adder 10, the output of the analog adder 10 is connected to the block of resistive dividers voltage 1, the output of the analog inverter 7 is connected to the signal input of the first analog switch 8, the output of which is connected to the second input of the analog adder 10, the input of the sign comparator 5 is respectively connected to the non-inverting inputs of the comparators 2.0, ..., 2.m-1, the outputs of which are connected respectively to the first inputs of 2 n -1 two-input adders modulo two 3.0, ..., 3.m-1, outputs which are connected respectively to the inputs d0, ..., d m-1 of the encoder 4, the output of the sign comparator 5 is connected, respectively, to the second inputs 2 n -1 and two-input adders modulo two 3.0, ..., 3.m-1, the control input of the first analog key 8 and the input of the logic inverter 11, the output of which is connected to the control input of the second analog key 9, the input of the sign comparator 5 is the input of the converted voltage, and the output is the sign output of the dzn converter, the outputs Q 0 , ..., Q n-1 of the encoder 4 are outputs digital data of the converter.

В качестве компаратора используют микросхему - AD8564AD, в качестве знакового компаратора - микросхему - AD8564AD, качестве аналогового инвертора - микросхему К140УД7, в качестве логических ключей -микросхему К176КТ1, качестве аналогового сумматора - микросхему К140УД7, в качестве логического инвертора - микросхему К155ЛН1, в качестве сумматора по модулю два - микросхему К155ЛП5, в качестве шифратора - микросхему К155ИВ1 [1], [2].The AD8564AD microcircuit is used as a comparator, the AD8564AD microcircuit is used as a sign comparator, the K140UD7 microcircuit is used as an analog inverter, the K176KT1 microcircuit is used as logical keys, the K140UD7 microcircuit is used as an analog adder, an LH1 microcircuit is used as a logic inverter, and the K155 microcircuit is used as a logical inverter. modulo two - the K155LP5 microcircuit, as the encoder - the K155IV1 microcircuit [1], [2].

Параллельный преобразователь двухполярного напряжения в двоичный код работает следующим образом.Parallel converter of bipolar voltage to binary code works as follows.

Положительное напряжение источника эталонного напряжения 6 одновременно поступает на сигнальный вход второго аналогового ключа 9 и вход аналогового инвертора 7, в котором инвертируется и в виде отрицательного напряжения поступает на сигнальный вход первого аналогового ключа 8.The positive voltage of the reference voltage source 6 is simultaneously fed to the signal input of the second analog switch 9 and the input of the analog inverter 7, in which it is inverted and in the form of a negative voltage is fed to the signal input of the first analog switch 8.

При положительном входном напряжении Uвх срабатывает знаковый компаратор 5 и на его выходе устанавливается низкое напряжение уровня логического нуля, которое поступает на управляющий вход первого аналогового ключа 8, на вход логического инвертора 11 и на выход преобразователя dзн=0. При этом на выходе логического инвертора 11 устанавливается высокое напряжение уровня логической единицы, под действием которого второй аналоговый ключ 9 открывается и положительное эталонное напряжение с выхода источника эталонного напряжения 6 поступает на первый вход аналогового сумматора 10 и далее с его выхода на блок резистивных делителей напряжения 1. В это время первый аналоговый ключ 8 закрыт, так как на его управляющем входе действует низкое напряжение. В результате на инвертирующие входы 2n-1 компараторов 2.0,…,2.m-1 с резистивных делителей напряжения поступают соответствующие положительные опорные напряжения, а именно: на инвертирующий вход 2n-1 компаратора 2.0 поступает опорное напряжение с резистивного делителя напряжения 1.0 - 1.m, на инвертирующий вход 2n-1 компаратора 2.1 поступает опорное напряжение с резистивного делителя напряжения 1.1 - l.m + 1 и так далее. Если опорные напряжения на инвертирующих входах 2n-1 компараторов, например, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3 меньше входного напряжения Uвх, то данные компараторы сработают и на их выходах установятся высокие напряжения уровня логической единицы. Остальные компараторы не сработают и на их выходах будут низкие напряжения уровня логического нуля. Тогда на выходах 2n-1 логических сумматоров по модулю два 3.0, 3.1, 3.2, 3.3 также установятся высокие напряжения, на выходах остальных логических сумматоров по модулю два будут низкие напряжения.With a positive input voltage U Rin triggered sign comparator 5 and its output is set low voltage logic-zero level, which is supplied to the control input of the first analog switch 8, to a logic input of the inverter 11 and the output receptacle converter d = 0. At the same time, a high voltage of the logical unit level is set at the output of the logical inverter 11, under the action of which the second analog switch 9 opens and the positive reference voltage from the output of the reference voltage source 6 is fed to the first input of the analog adder 10 and then from its output to the block of resistive voltage dividers 1 At this time, the first analog switch 8 is closed, since a low voltage acts on its control input. As a result, the corresponding positive reference voltages are supplied to the inverting inputs 2 n -1 of the comparators 2.0, ..., 2.m-1 from the resistive voltage dividers, namely: the reference voltage from the resistive voltage divider is supplied to the inverting input 2 n -1 of the comparator 2.0 - 1.m, the reference voltage from the resistive voltage divider 1.1 - lm + 1 is supplied to the inverting input 2 n -1 of the comparator 2.1 and so on. If the reference voltages at the inverting inputs of 2 n -1 comparators, for example, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, are less than the input voltage U in , then these comparators will work and high voltages of the logical unit level will be established at their outputs. The rest of the comparators will not work and their outputs will have low voltages at the logic zero level. Then at the outputs of 2 n -1 logic adders modulo two 3.0, 3.1, 3.2, 3.3, high voltages will also be established, at the outputs of the remaining logic adders modulo two there will be low voltages.

В результате на входах d0, d1, d2, d3, шифратора 4 будут присутствовать высокие напряжения, а на входах d4 - dm-1 - низкие напряжения. Если напряжения представить в виде единиц и нулей, то на входах шифратора сформируется нормальный единичный код 000…001111, в котором количество единиц указывает на количество сработавших компараторов. Данный код шифратором 4 преобразуется в двоичный код 000…001002. Знаковый разряд преобразователя при положительном входном напряжении имеет значение dзн=0.As a result, high voltages will be present at the inputs d 0 , d 1 , d 2 , d 3 , encoder 4, and low voltages will be present at the inputs d 4 - d m-1. If the voltages are represented in the form of ones and zeros, then a normal unit code 000 ... 001111 will be formed at the encoder inputs, in which the number of ones indicates the number of triggered comparators. This code is converted by the encoder 4 into a binary code 000 ... 00100 2 . The sign bit of the converter with a positive input voltage has the value d zn = 0.

При отрицательном входном напряжении Uвх на выходе знакового компаратора 5 устанавливается высокое напряжение уровня логической единицы, которое поступает на управляющий вход первого аналогового ключа 8, на вход логического инвертора 11 и на выход преобразователя dзн=1. При этом на выходе логического инвертора 11 устанавливается низкое напряжение уровня логического нуля, под действием которого второй аналоговый ключ 9 закрывается, а первый аналоговый ключ 8 открывается и отрицательное эталонное напряжение с выхода аналогового инвертора 7 поступает на второй вход логического сумматора 10 и далее с его выхода на блок резистивных делителей напряжения 1. В результате на инвертирующие входы 2n-1 компараторов 2.0,…,2.m-1 с резистивных делителей напряжения поступают соответствующие отрицательные опорные напряжения, а именно: на инвертирующий вход 2n-1 компаратора 2.0 поступает опорное напряжение с резистивного делителя напряжения 1.0 - 1.m, на инвертирующий вход 2n-1 компаратора 2.1 поступает опорное напряжение с резистивного делителя напряжения 1.1 - 1.m + 1 и так далее. Если опорные напряжения на инвертирующих входах 2n-1 компараторов, например, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3 больше входного напряжения Uвх (меньше по абсолютной величине), то данные компараторы не сработают и на их выходах установятся низкие напряжения уровня логического нуля. Остальные компараторы сработают и на их выходах будут высокие напряжения уровня логической единицы. Тогда на выходах 2n-1 логических сумматоров по модулю два 3.0, 3.1, 3.2, 3.3 установятся высокие напряжения, на выходах остальных логических сумматоров по модулю два будут низкие напряжения.With a negative input voltage U in at the output of the sign comparator 5, a high voltage of the logical unit level is set, which is fed to the control input of the first analog switch 8, to the input of the logical inverter 11 and to the output of the converter d zn = 1. In this case, a low voltage of the logic zero level is set at the output of the logic inverter 11, under the action of which the second analog key 9 is closed, and the first analog key 8 is opened and the negative reference voltage from the output of the analog inverter 7 is fed to the second input of the logic adder 10 and then from its output to the block of resistive voltage dividers 1. As a result , the corresponding negative reference voltages are supplied to the inverting inputs 2 n -1 of the comparators 2.0, ..., 2.m-1 from the resistive voltage dividers, namely: the reference voltage is supplied to the inverting input 2 n -1 of the comparator 2.0 the voltage from the resistive voltage divider is 1.0 - 1.m, the reference voltage from the resistive voltage divider 1.1 - 1.m + 1 is fed to the inverting input 2 n -1 of the comparator 2.1, and so on. If the reference voltages at the inverting inputs of 2 n -1 comparators, for example, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, are greater than the input voltage U in (less in absolute value), then these comparators will not work and low voltages of the logic zero level will be established at their outputs. The rest of the comparators will work and at their outputs there will be high voltages of the logical unit level. Then at the outputs of 2 n -1 logic adders modulo two 3.0, 3.1, 3.2, 3.3 high voltages will be established, at the outputs of the remaining logic adders modulo two there will be low voltages.

В результате на входах d0, d1, d2, d3, шифратора 4 будут присутствовать высокие напряжения, а на входах d4 - dm-1 - низкие напряжения. Если напряжения представить в виде единиц и нулей, то на входах шифратора сформируется нормальный единичный код 000…001111, в котором количество единиц указывает на количество не сработавших компараторов. Данный код шифратором 4 преобразуется в двоичный код 000…001002. Знаковый разряд преобразователя при отрицательном входном напряжении имеет значение dзн=1.As a result, high voltages will be present at the inputs d 0 , d 1 , d 2 , d 3 , encoder 4, and low voltages will be present at the inputs d 4 - d m-1. If the voltages are represented in the form of ones and zeros, then a normal unit code 000 ... 001111 will be formed at the encoder inputs, in which the number of ones indicates the number of non-triggered comparators. This code is converted by the encoder 4 into a binary code 000 ... 00100 2 . The sign bit of the converter with a negative input voltage has the value d zn = 1.

В результате предложенный преобразователь позволяет осуществлять преобразование как положительного, так и отрицательного напряжения в двоичный код и тем самым увеличить в два раза динамический диапазон преобразования по сравнению с прототипом.As a result, the proposed converter makes it possible to convert both positive and negative voltages into a binary code and thereby double the dynamic range of conversion compared to the prototype.

Преобразование двухполярного напряжения в двоичный код достигается за счет того, что в составе преобразователя имеется аналоговый инвертор, позволяющий сравнивать в компараторах положительное преобразуемое напряжение с положительными опорными напряжениями и при отрицательном преобразуемом напряжении - с отрицательными опорными напряжениями после инверсии эталонного напряжения. Преобразование как положительного, так и отрицательного напряжения в двоичный код увеличивает динамический диапазон преобразования.Conversion of a bipolar voltage into a binary code is achieved due to the fact that the converter contains an analog inverter, which makes it possible to compare the positive converted voltage in the comparators with positive reference voltages and, with a negative converted voltage, with negative reference voltages after inversion of the reference voltage. Converting both positive and negative voltages to binary increases the dynamic range of the conversion.

Сопоставление параметров, характеризующих заявляемое устройство и прототип, позволяют сделать вывод о том, что заявляемое устройство обеспечивает возможность преобразования в двоичный код двухполярного напряжения и увеличить в два раза динамический диапазон преобразования.Comparison of the parameters characterizing the inventive device and the prototype allows us to conclude that the inventive device provides the ability to convert a bipolar voltage into a binary code and double the dynamic range of conversion.

Приведенные сведения доказывают, что при осуществлении заявленной модели выполняются следующие условия:The given information proves that the following conditions are fulfilled in the implementation of the declared model:

- средство, воплощающее предлагаемое устройство при его осуществлении, предназначено для использования в вычислительной технике, а именно в цифровых устройствах обработки сигналов;- the means embodying the proposed device in its implementation is intended for use in computing, namely in digital signal processing devices;

- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность ее осуществления с помощью описанных до даты подачи заявки средств;- for the claimed device in the form as it is described in the independent claim of the utility model, the possibility of its implementation with the help of the means described before the filing date of the application has been confirmed;

- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, способно обеспечить получение указанного технического результата.- means embodying the claimed device in its implementation, is able to provide the specified technical result.

Следовательно, заявленное устройство соответствует условию «промышленная применимость».Therefore, the claimed device meets the condition of "industrial applicability".

Источник информации:The source of information:

1. Зиатдинов С.И., Суетина Т.А., Поваренкин Н.В. Схемотехника телекоммуникационных устройств. Учебник. М: Академия, 2016.1. Ziatdinov S.I., Suetina T.A., Povarenkin N.V. Circuitry of telecommunication devices. Textbook. M: Academy, 2016.

2. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. М.: Радио и связь, 1988.2. Shilo V.L. Popular digital microcircuits. M .: Radio and communication, 1988.

Claims (1)

Параллельный преобразователь двухполярного напряжения в двоичный код, включающий источник эталонного напряжения, блок резистивных делителей напряжения, 2n-1 компараторов и шифратор, инвертирующие входы компараторов соединены с соответствующими резистивными делителями напряжения блока резистивных делителей напряжения, отличающийся тем, что устройство дополнительно содержит знаковый компаратор, 2n-1 двухвходовых сумматора по модулю два, аналоговый инвертор, первый аналоговый ключ, второй аналоговый ключ, аналоговый сумматор и логический инвертор, выход источника эталонного напряжения соединен соответственно со входом аналогового инвертора и сигнальным входом второго аналогового ключа, выход которого соединен с первым входом аналогового сумматора, выход аналогового сумматора соединен с блоком резистивных делителей напряжения, выход аналогового инвертора соединен с сигнальным входом первого аналогового ключа, выход которого соединен со вторым входом аналогового сумматора, вход знакового компаратора одновременно соединен с неинвертирующими входами компараторов, выходы которых соединены соответственно с первыми входами двухвходовых сумматоров по модулю два, выходы которых соединены соответственно со входами d0, … ,dm-1 шифратора, выход знакового компаратора соединен соответственно со вторыми входами двухвходовых сумматоров по модулю два, управляющим входом первого аналогового ключа и входом логического инвертора, выход которого соединен с управляющим входом второго аналогового ключа, вход знакового компаратора является входом преобразуемого напряжения, выход знакового компаратора является знаковым выходом dзн преобразователя, выходы Q0, …, Qn-1 шифратора являются выходами цифровых данных преобразователя.A parallel converter of bipolar voltage into binary code, including a reference voltage source, a block of resistive voltage dividers, 2 n -1 comparators and an encoder, the inverting inputs of the comparators are connected to the corresponding resistive voltage dividers of the block of resistive voltage dividers, characterized in that the device additionally contains a sign comparator, 2 n -1 two-input adders modulo two, an analog inverter, a first analog switch, a second analog switch, an analog adder and a logical inverter, the output of the reference voltage source is connected, respectively, to the input of the analog inverter and the signal input of the second analog switch, the output of which is connected to the first input analog adder, the output of the analog adder is connected to the block of resistive voltage dividers, the output of the analog inverter is connected to the signal input of the first analog switch, the output of which is connected to the second input of the analog adder, the input is o of the comparator is simultaneously connected to the non-inverting inputs of the comparators, the outputs of which are connected respectively to the first inputs of the two-input adders modulo two, the outputs of which are connected respectively to the inputs d 0 , ..., d m-1 of the encoder, the output of the sign comparator is connected, respectively, to the second inputs of the two-input adders according to module two, the control input of the first analog switch and the input of the logical inverter, the output of which is connected to the control input of the second analog switch, the input of the sign comparator is the input of the converted voltage, the output of the sign comparator is the sign output of the dzn converter, outputs Q 0 , ..., Q n-1 encoder are digital data outputs of the converter.
RU2020139140U 2020-11-26 2020-11-26 Parallel bipolar to binary converter RU202845U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020139140U RU202845U1 (en) 2020-11-26 2020-11-26 Parallel bipolar to binary converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020139140U RU202845U1 (en) 2020-11-26 2020-11-26 Parallel bipolar to binary converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU202845U1 true RU202845U1 (en) 2021-03-11

Family

ID=74874052

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020139140U RU202845U1 (en) 2020-11-26 2020-11-26 Parallel bipolar to binary converter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU202845U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU204480U1 (en) * 2021-03-19 2021-05-26 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" Parallel bipolar to binary converter
RU218504U1 (en) * 2022-10-21 2023-05-29 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" Parallel binary-to-voltage converter of increased accuracy with a resistive matrix on weight resistors

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080042888A1 (en) * 2006-07-21 2008-02-21 Stmicroelectronics (Research & Development) Limited Analog to digital converter having a non-linear ramp voltage
RU2692426C1 (en) * 2018-01-09 2019-06-24 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" Series voltage-to-code converter with stepped saw-tooth voltage
RU196624U1 (en) * 2019-12-12 2020-03-06 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" SERIAL CONVERTER OF DOUBLE-POLAR VOLTAGE TO BINARY CODE OF NEXT TYPE

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080042888A1 (en) * 2006-07-21 2008-02-21 Stmicroelectronics (Research & Development) Limited Analog to digital converter having a non-linear ramp voltage
RU2692426C1 (en) * 2018-01-09 2019-06-24 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" Series voltage-to-code converter with stepped saw-tooth voltage
RU196624U1 (en) * 2019-12-12 2020-03-06 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" SERIAL CONVERTER OF DOUBLE-POLAR VOLTAGE TO BINARY CODE OF NEXT TYPE

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГИТИС Э.И. и др., Аналого-цифровые преобразователи, Москва, Энергоиздат, 1981. стр. 242, рис. 6.10. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU204480U1 (en) * 2021-03-19 2021-05-26 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" Parallel bipolar to binary converter
RU218504U1 (en) * 2022-10-21 2023-05-29 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" Parallel binary-to-voltage converter of increased accuracy with a resistive matrix on weight resistors

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0070175B1 (en) Analog-to-digital converters
RU202845U1 (en) Parallel bipolar to binary converter
US2975409A (en) Digital encoders and decoders
CN114499538A (en) Multi-bit input data encoding method, device, electronic equipment and storage medium
RU196624U1 (en) SERIAL CONVERTER OF DOUBLE-POLAR VOLTAGE TO BINARY CODE OF NEXT TYPE
US3216001A (en) Analog-to-digital converter
RU204480U1 (en) Parallel bipolar to binary converter
RU199113U1 (en) BIPOLAR VOLTAGE TO BINARY SERIAL SERIAL CONVERTER
US3707713A (en) High resolution pulse rate modulated digital-to-analog converter system
US3631468A (en) Analog to digital converter
US3588882A (en) Digital-to-analog converter
US3371334A (en) Digital to phase analog converter
RU2692426C1 (en) Series voltage-to-code converter with stepped saw-tooth voltage
Rhyne Serial binary-to-decimal and decimal-to-binary conversion
US3349230A (en) Trigonometric function generator
RU209055U1 (en) Parallel Converter of Binary Code to Bipolar Voltage with Resistive Matrix on Weight Resistors
CN111666063B (en) Function increasing implementation device based on random calculation
GB867191A (en) Improvements in apparatus for converting data in a first number system to one in a different number system, and more particularly for binary to decimal conversion, and vice versa
RU218504U1 (en) Parallel binary-to-voltage converter of increased accuracy with a resistive matrix on weight resistors
RU188795U1 (en) SERIAL BINARY VOLTAGE CONVERTER IN BINARY CODE WITH STEELED TIMBER VOLTAGE
JP2023503119A (en) Multiplier and operator circuit
RU211619U1 (en) Parallel binary-to-bipolar voltage converter with resistive matrix R-2R
US3634856A (en) Analog to digital encoder
US4290050A (en) Digital-analog converter utilizing fibonacci series
US3733475A (en) Digital pulse sequence divider