RU2464702C1 - Ramp-type pulse-number analogue-to-digital converter - Google Patents
Ramp-type pulse-number analogue-to-digital converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2464702C1 RU2464702C1 RU2011141444/08A RU2011141444A RU2464702C1 RU 2464702 C1 RU2464702 C1 RU 2464702C1 RU 2011141444/08 A RU2011141444/08 A RU 2011141444/08A RU 2011141444 A RU2011141444 A RU 2011141444A RU 2464702 C1 RU2464702 C1 RU 2464702C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- binary counter
- memory register
- logic element
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области вычислительной техники и может использоваться в системах автоматизации для преобразования аналогового сигнала в цифровой код.The invention relates to the field of computer technology and can be used in automation systems to convert an analog signal into a digital code.
Известен аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с поразрядным уравновешиванием (Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (полный курс): учебник для вузов. Под. ред. О.П.Глудкина. - М.: Горячая линия. - Телеком, 2007, - 768 с.), содержащий регистр памяти и регистр последовательных приближений, аналоговый компаратор, цифроаналоговый преобразователь, логические элементы, генератор тактовых импульсов, источник входного сигнала.Known analog-to-digital converter (ADC) with bitwise balancing (Opadchiy Yu.F., Gludkin OP, Gurov AI Analog and digital electronics (full course): a textbook for high schools. Gludkina. - M .: Hot line. - Telecom, 2007, - 768 p.), Containing a memory register and a register of successive approximations, an analog comparator, a digital-to-analog converter, logic elements, a clock generator, an input signal source.
Известный АЦП обладает низкой помехоустойчивостью, что требует включения на входе сглаживающего фильтра, ограничивающего полосу пропускания АЦП.The known ADC has low noise immunity, which requires the inclusion of a smoothing filter at the input, limiting the ADC bandwidth.
Известен многозонный развертывающий преобразователь, содержащий последовательно включенные источник входного сигнала, первый сумматор и интегратор, выход которого подключен к входам группы из нечетного числа релейных элементов, выходы которых соединены с входами второго сумматора, выход которого соединен с выходом устройства и со вторым входом первого сумматора (SU 1183988 СССР, G06G 7/12. Развертывающий усилитель / Цытович Л.И. - №3734334/24, заявлено 27.04.84. Опубл. 07.10.85. Бюл. №37).A multi-zone deployment converter is known which contains an input signal source, a first adder and an integrator, the output of which is connected to the inputs of a group of an odd number of relay elements, the outputs of which are connected to the inputs of the second adder, the output of which is connected to the output of the device and to the second input of the first adder ( SU 1183988 USSR, G06G 7/12. Deployment amplifier / Tsytovich LI - No. 3734334/24, announced April 27, 84. Publish. 07.10.85. Bull. No. 37).
При определенных схемных дополнениях данное интегрирующее устройство может работать в режиме АЦП, однако его полоса пропускания будет определяться не только частотой, но и амплитудой преобразуемого сигнала.With certain circuit additions, this integrating device can operate in ADC mode, however its bandwidth will be determined not only by the frequency, but also by the amplitude of the converted signal.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является АЦП число-импульсного типа (Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналогово-цифровых электронных устройств. - М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2005, - 459 с.), содержащий последовательно включенные преобразователь напряжения в частоту импульсов (ПНЧ), двоичный счетчик, регистр памяти, а также генератор тактовых импульсов, подключенный к R-входу двоичного счетчика и к С-входу регистра памяти.Closest to the proposed technical solution is an ADC of a pulse-type type (Volovich GI Circuitry of analog and analog-digital electronic devices. - M .: Publishing House "Dodeka-XXI", 2005, - 459 p.), Containing series-connected a voltage to pulse frequency converter (VLF), a binary counter, a memory register, and a clock pulse generator connected to the R-input of the binary counter and to the C-input of the memory register.
Недостатком устройства-прототипа является асинхронная перезапись данных из двоичного счетчика в регистр памяти, когда синхроимпульсы перезаписи формируются в произвольные периоды времени и определяются параметрами генератора тактовых импульсов. Такой режим работы АЦП приводит к формированию «лишних» тактов перезаписи, которые возникают при равенстве кодов в двоичном счетчике и регистре памяти.The disadvantage of the prototype device is the asynchronous rewriting of data from a binary counter to the memory register, when rewriting clock pulses are generated at arbitrary time periods and are determined by the parameters of the clock generator. This mode of operation of the ADC leads to the formation of “extra” overwriting cycles that occur when the codes are equal in the binary counter and the memory register.
В то же время очевидно, что избыточные переключения в цифровых схемах приводят к снижению не только их помехоустойчивости, но и к помехоустойчивости соседних функциональных узлов, так как в процессе формирования импульсного сигнала всегда возникает импульсная помеха, например, по цепям электропитания.At the same time, it is obvious that redundant switching in digital circuits leads to a decrease not only in their noise immunity, but also in the noise immunity of neighboring functional nodes, since in the process of generating a pulse signal, pulse interference always occurs, for example, through power supply circuits.
Таким образом, устройство-прототип характеризуется низкой помехоустойчивостью.Thus, the prototype device is characterized by low noise immunity.
В основу изобретения положена техническая задача, направленная на повышение помехоустойчивости число-импульсного АЦП за счет оптимизации числа циклов перезаписи данных из двоичного счетчика в регистр памяти.The invention is based on a technical problem aimed at improving the noise immunity of a number-pulse ADC by optimizing the number of cycles of rewriting data from a binary counter to a memory register.
Указанная техническая задача решается тем, что в интегрирующий число-импульсный аналого-цифровой преобразователь, содержащий преобразователь напряжения в частоту импульсов, вход которого является «входом» устройства, генератор тактовых импульсов, а также последовательно включенные двоичный счетчик и регистр памяти, выходы которого являются цифровым «выходом» устройства, согласно изобретению введены элемент задержки, последовательно включенные логический элемент «НЕ» и первый логический элемент «2И», а также последовательно включенные устройство сравнения кодов и второй логический элемент «2И», выход которого подключен к С-входу регистра памяти, причем первая группа входов устройства сравнения кодов соединена с выходами двоичного счетчика, а вторая группа входов устройства сравнения кодов подключена к выходам регистра памяти, выход генератора тактовых импульсов одновременно соединен со вторым входом второго логического элемента «2И», входом логического элемента «НЕ» и входом элемента задержки, выход которого подключен к R-входу двоичного счетчика, выход преобразователя напряжения в частоту импульсов соединен со вторым входом первого логического элемента «2И», выход которого подключен к С-входу двоичного счетчика.The indicated technical problem is solved in that an integrating number-pulse analog-to-digital converter containing a voltage to pulse frequency converter, the input of which is the "input" of the device, a clock pulse generator, and also a binary counter and a memory register connected in series, the outputs of which are digital According to the invention, a “delay” element, “NOT” logic element and “2I” logic element, as well as sequentially including data of the code comparison device and the second logic element “2I”, the output of which is connected to the C-input of the memory register, the first group of inputs of the code comparison device connected to the outputs of the binary counter, and the second group of inputs of the code comparison device connected to the outputs of the memory register, generator output clock pulses is simultaneously connected to the second input of the second logic element “2I”, the input of the logic element “NOT” and the input of the delay element, the output of which is connected to the R-input of the binary counter, the output zovatelya voltage pulse frequency is connected to the second input of "2i" the first NAND gate, whose output is connected to the C input of the binary counter.
В результате поставленная техническая задача достигается за счет того, что в устройство введены элемент задержки, последовательно включенные логический элемент «НЕ» и первый логический элемент «2И», а также последовательно включенные устройство сравнения кодов и второй логический элемент «2И». Элемент задержки устраняет одновременную установку в двоичном счетчике нулевых начальных условий и запись данных в регистр памяти из-за их различного времени переходного процесса. Логические элемент «Не» и первый логический элемент «2И» препятствуют прохождению импульсов с выхода преобразователя напряжения в частоту импульсов на счетный С-вход двоичного счетчика в моменты времени формирования синхроимпульсов с выхода генератора тактовых импульсов. Перенос данных из счетчика в регистр памяти производится только в случае неравенства их содержимого, что достигается за счет введения устройства сравнения кодов и второго логического элемента «2И». В результате оптимизируется число включений элементов, осуществляющих перезапись данных в АЦП, и повышается его помехоустойчивость.As a result, the stated technical problem is achieved due to the fact that a delay element, a logic element “NOT” and a first logic element “2I”, as well as a device for comparing codes and a second logic element “2I” are sequentially included in the device. The delay element eliminates the simultaneous installation in the binary counter of zero initial conditions and the recording of data in the memory register due to their different transient times. The logical element "Not" and the first logical element "2I" prevent the passage of pulses from the output of the voltage converter to the pulse frequency to the counting C-input of the binary counter at the time moments of the formation of clock pulses from the output of the clock generator. Data is transferred from the counter to the memory register only if their contents are not equal, which is achieved by introducing a code comparison device and the second logical element 2I. As a result, the number of inclusions of elements that overwrite data in the ADC is optimized, and its noise immunity increases.
Таким образом, предлагаемое устройство обладает повышенной помехоустойчивостью.Thus, the proposed device has a high noise immunity.
Изобретение поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:
Фиг.1 - функциональная схема предлагаемого устройства;Figure 1 - functional diagram of the proposed device;
Фиг.2 - пример реализации устройства сравнения кодов;Figure 2 is an example implementation of a code comparison device;
Фиг.3 - характеристика «вход-выход» ПНЧ.Figure 3 - characteristic "input-output" of the IF.
В состав интегрирующего число-импульсного аналого-цифрового преобразователя (фиг.1) входят последовательно включенные ПНЧ 1, первый логический элемент 2 функции «2И», двоичный счетчик 3, регистр памяти 4, устройство сравнения кодов (УСК) 5 и второй логический элемент 6 функции «2И», выход которого подключен к С-входу регистра памяти 4, а также генератор тактовых импульсов 7, логический элемент 8 функции «Не» и элемент задержки 9, выход которого соединен с R-входом двоичного счетчика 3. Причем вторая группа входов устройства сравнения кодов 5 подключена к выходам двоичного счетчика 3, выход регистра памяти 4 является цифровым «выходом» устройства. Выход генератора тактовых импульсов 7 одновременно соединен со вторым входом второго логического элемента 6 функции «2И», входом логического элемента 8 функции «НЕ» и входом элемента задержки 9, выход которого подключен к R-входу двоичного счетчика 3. Выход логического элемента 8 функции «НЕ» соединен со вторым входом первого логического элемента 2 функции «2И», вход ПНЧ 1 является «входом» устройства.The structure of the integrating number-pulse analog-to-digital converter (Fig. 1) includes sequentially connected IFs 1, the first logic element 2 of the 2I function, binary counter 3, memory register 4, code comparison device (USC) 5 and the second logic element 6 function "2I", the output of which is connected to the C-input of the memory register 4, as well as a clock pulse generator 7, a logic element 8 of the function "Not" and a delay element 9, the output of which is connected to the R-input of the binary counter 3. Moreover, the second group of inputs 5 code comparison devices ene to the outputs of the binary counter 3, a memory output register 4 is a digital "output" device. The output of the clock 7 is simultaneously connected to the second input of the second logic element 6 of the "2I" function, the input of the logic element 8 of the function "NOT" and the input of the delay element 9, the output of which is connected to the R-input of the binary counter 3. The output of the logic element 8 of the function " NOT "connected to the second input of the first logic element 2 of the function" 2I ", the input of the IF 1 is the" input "of the device.
УСК 5 (фиг.2), например, содержит группу логических элементов 10 функции «Равнозначность», выходы которых подключены к входам логического элемента 11 функции «nИ-НЕ», выход которого является выходом УСК 5. Первые входы А0, А1, …, Ai группы логических элементов 10 функции «Равнозначность» соединены с соответствующими выходами регистра памяти 4, а вторые входы В0, В1, …, Bi группы логических элементов 10 функции «Равнозначность» - с соответствующими выходами двоичного счетчика 3.USK 5 (figure 2), for example, contains a group of
Элементы АЦП имеют следующие характеристики.ADC elements have the following characteristics.
ПНЧ 1 является реверсивным и преобразует аналоговый входной сигнал в частоту импульсов, которая линейно возрастает с ростом амплитуды входного воздействия (фиг.3). Контур формирования знакового разряда на структуре АЦП (фиг.1) не показан с целью ее упрощения.ELF 1 is reversible and converts the analog input signal to a pulse frequency, which increases linearly with increasing amplitude of the input action (figure 3). The contour of the formation of a significant discharge on the structure of the ADC (figure 1) is not shown in order to simplify it.
Логические элементы 2, 6 функции «2И» формируют на выходе сигнал логической «1» только в том случае, когда входные сигналы имеют уровень логической «1».Logic elements 2, 6 of the “2I” function generate a logical “1” signal at the output only if the input signals have a logical “1” level.
Двоичный счетчик 3 является суммирующим и увеличивает свое содержимое на единицу младшего разряда синхронно с передним фронтом импульса на С-входе. При воздействии заднего фронта импульса на R-вход счетчик 3 переходит в «нулевое» состояние по всем разрядам.Binary counter 3 is a summing counter and increases its contents by a unit of the least significant digit synchronously with the leading edge of the pulse at the C input. When the trailing edge of the pulse acts on the R-input, counter 3 goes into the “zero” state in all digits.
Регистр памяти 4 записывает данные со своих D-входов синхронно с передним фронтом импульса на С-входе.The memory register 4 records data from its D-inputs synchronously with the leading edge of the pulse at the C-input.
УСК 5 переключается в состояние логической «1» в случае неравенства кодов, поступающих с выходов двоичного счетчика 3 и регистра памяти 4.USK 5 switches to the logical “1” state in case of inequality of codes coming from the outputs of binary counter 3 and memory register 4.
Генератор тактовых импульсов 7 формирует высокочастотные импульсы малой длительности со стабильной частотой для перезаписи данных из двоичного счетчика 3 в регистр памяти 4.The clock generator 7 generates high-frequency pulses of short duration with a stable frequency for overwriting data from the binary counter 3 in the memory register 4.
Уровень сигнала на выходе логического элемента 8 функции «НЕ» противоположен по отношению к уровню входного сигнала.The signal level at the output of the logic element 8 of the function "NOT" is opposite to the level of the input signal.
Элемент задержки 9 сдвигает во времени импульс синхронизации с выхода генератора тактовых импульсов 7 на величину «τ», оставляя без изменений его амплитуду и длительность.The delay element 9 shifts in time the synchronization pulse from the output of the clock pulse generator 7 by the value of "τ", leaving its amplitude and duration unchanged.
Логические элементы «Равнозначность» группы 10 (фиг.2) формируют на выходе сигнал логической «1» при совпадении уровней разрядов Ai, Bi сравниваемых кодов.Logical elements "Equivalence" of group 10 (figure 2) form the output signal of a logical "1" with the coincidence of the level of bits Ai, Bi of the compared codes.
Логический элемент 11 функции «nИ-НЕ» переключается в состояние логической «1» при условии наличия «1» на всех его входах. Если хотя бы на одном из входов логического элемента 11 формируется логический «0», выходной сигнал принимает состояние «1».The
Принцип работы устройства следующий.The principle of operation of the device is as follows.
ПНЧ 1 преобразует входной аналоговый сигнал в частоту импульсов, которые через логический элемент 2 функции «2И» подаются на С-вход двоичного счетчика 3. Логический элемент 2 функции «2И» открыт сигналом логической «1» с выхода логического элемента 8 функции «Не», так как отсутствует сигнал на выходе генератора тактовых импульсов 7.IF 1 converts the input analog signal to a frequency of pulses that are fed to the C-input of the binary counter 3 through logic element 2 of the 2I function. Logic element 2 of the 2I function is opened by the logic 1 signal from the output of logical element 8 of the Not function since there is no signal at the output of the clock 7.
При неравенстве кодов с выходов двоичного счетчика 3 и регистра памяти 4 УСК 5 находится в состоянии логической «1», но эта «1» не проходит на С-вход регистра памяти 4 из-за нулевого значения сигнала на выходе генератора тактовых импульсов 7, при котором логический элемент 6 функции «2И» формирует сигнал логического «0».In case of inequality of the codes from the outputs of the binary counter 3 and the memory register 4, USK 5 is in the logical “1” state, but this “1” does not go to the C-input of the memory register 4 due to the zero value of the signal at the output of the clock generator 7, when where the logical element 6 of the function "2I" forms a signal of a logical "0".
В момент формирования синхроимпульса с выхода генератора тактовых импульсов 7 закрывается логический элемент 2 функции «2И» сигналом логического «0» с выхода логического элемента 8 функции «НЕ» и открывается логический элемент 6 функции «2И», в результате чего данные из двоичного счетчика 3 переписываются в регистр памяти 4. Как только содержимое двоичного счетчика 3 и регистра памяти 4 становятся равными, УСК 5 переключается в состояние логического «0».At the time of the formation of the clock pulse from the output of the clock 7, the logic element 2 of the “2I” function is closed by the signal of the logic “0” from the output of the logic element 8 of the “NOT” function and the logic element 6 of the function “2И” is opened, resulting in data from the binary counter 3 are copied to memory register 4. As soon as the contents of the binary counter 3 and memory register 4 become equal, USK 5 switches to the logical “0” state.
С задержкой времени «τ» двоичный счетчик 3 «обнуляется», и процесс счета повторяется. При этом запись данных в регистр памяти 4 производится только в том случае, когда содержимое последующего такта преобразования входного сигнала в код отличается от содержимого регистра памяти 4 за предыдущий такт работы АЦП.With a time delay of “τ”, the binary counter 3 “resets”, and the counting process is repeated. At the same time, data is written to the memory register 4 only if the contents of the subsequent clock of converting the input signal into code differs from the contents of memory register 4 for the previous clock cycle of the ADC.
Таким образом, за счет оптимизации циклов перезаписи данных из двоичного счетчика 3 в регистр памяти 4 повышается помехоустойчивость АЦП.Thus, by optimizing the cycles of rewriting data from the binary counter 3 to the memory register 4, the noise immunity of the ADC is increased.
Промышленная применимость.Industrial applicability.
Рассмотренное устройство предполагается использовать в регуляторе температуры сушильной камеры электроцеха на ОАО «Челябинский трубопрокатный завод».The considered device is supposed to be used in the temperature controller of the drying chamber of the electric shop at Chelyabinsk Pipe-Rolling Plant OJSC.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011141444/08A RU2464702C1 (en) | 2011-10-12 | 2011-10-12 | Ramp-type pulse-number analogue-to-digital converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011141444/08A RU2464702C1 (en) | 2011-10-12 | 2011-10-12 | Ramp-type pulse-number analogue-to-digital converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2464702C1 true RU2464702C1 (en) | 2012-10-20 |
Family
ID=47145550
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011141444/08A RU2464702C1 (en) | 2011-10-12 | 2011-10-12 | Ramp-type pulse-number analogue-to-digital converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2464702C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1183988A1 (en) * | 1984-04-27 | 1985-10-07 | Челябинский Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола | Timebase amplifier |
RU2012131C1 (en) * | 1991-06-21 | 1994-04-30 | Научно-производственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт электромеханики с заводом" | Integrating a-d converter |
RU2012130C1 (en) * | 1991-05-06 | 1994-04-30 | Научно-производственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт электромеханики с заводом" | Integrating a-d converter |
US6285310B1 (en) * | 2000-08-18 | 2001-09-04 | Sartorius Aktiengesellschaft | Integrating analog/digital converter |
JP2003032117A (en) * | 2001-07-19 | 2003-01-31 | Rohm Co Ltd | Integral type analog to digital converter |
-
2011
- 2011-10-12 RU RU2011141444/08A patent/RU2464702C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1183988A1 (en) * | 1984-04-27 | 1985-10-07 | Челябинский Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола | Timebase amplifier |
RU2012130C1 (en) * | 1991-05-06 | 1994-04-30 | Научно-производственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт электромеханики с заводом" | Integrating a-d converter |
RU2012131C1 (en) * | 1991-06-21 | 1994-04-30 | Научно-производственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт электромеханики с заводом" | Integrating a-d converter |
US6285310B1 (en) * | 2000-08-18 | 2001-09-04 | Sartorius Aktiengesellschaft | Integrating analog/digital converter |
JP2003032117A (en) * | 2001-07-19 | 2003-01-31 | Rohm Co Ltd | Integral type analog to digital converter |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ВОЛОВИЧ Г.И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств. - М.: «Додэка-ХХI», 2005, с.458-459, рис.9.26. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105306059A (en) | Successive approximation analog-to-digital converter device | |
RU2496228C1 (en) | Ramp-type analogue-to-digital converter | |
RU2464702C1 (en) | Ramp-type pulse-number analogue-to-digital converter | |
RU167428U1 (en) | SINUS-COSINUS SIGNAL CONVERTER TO POSITION CODE | |
RU2449470C1 (en) | Ramp-type analogue-to-digital converter | |
RU2393519C1 (en) | Recirculation time-code converter | |
CN109412598B (en) | Successive approximation type analog-to-digital conversion device | |
Della Colletta et al. | A successive approximation a/d converter using a pwm modulator dac | |
RU176659U1 (en) | ANALOG-DIGITAL CONVERTER | |
RU2420788C1 (en) | Data output control system | |
RU2619887C1 (en) | Following adc of multi-bit increments | |
RU2133552C1 (en) | Pulse generator with normalized phase noise | |
RU187313U1 (en) | DIGITAL FREQUENCY METER FOR LOW POWER INTEGRAL CIRCUITS | |
US2933722A (en) | Phase shift-to-non-numeric signal train converter | |
RU2491715C1 (en) | High-speed analogue-digital-analogue converter with non-clock bitwise balancing | |
RU2205500C1 (en) | Analog-to-digital converter | |
SU960838A1 (en) | Function converter | |
SU1156101A1 (en) | Device for solving non-linear problems of field theory | |
SU370611A1 (en) | STEP LINE EXTRA-PLANTATOR | |
SU1048572A1 (en) | Code/frequency converter | |
SU720718A1 (en) | Voltage to time interval converter | |
SU427462A1 (en) | FUNCTIONAL FREQUENCY CONVERTER — VOLTAGE | |
RU2112313C1 (en) | Device for conversion of m sequences | |
SU744968A1 (en) | Analogue-digital converter with correcting for dynamic errors | |
SU450162A1 (en) | Tunable phase-pulse multi-stable element |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131013 |