RU2771066C1 - Multi-channel analog-to-digital converter - Google Patents
Multi-channel analog-to-digital converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2771066C1 RU2771066C1 RU2021130299A RU2021130299A RU2771066C1 RU 2771066 C1 RU2771066 C1 RU 2771066C1 RU 2021130299 A RU2021130299 A RU 2021130299A RU 2021130299 A RU2021130299 A RU 2021130299A RU 2771066 C1 RU2771066 C1 RU 2771066C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- digital
- converters
- inputs
- voltage
- analog
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к аналого-цифровой измерительной электронике, в частности к аналого-цифровым преобразователям для преобразования аналоговых сигналов в цифровой код, и может использоваться для преобразования аналоговых сигналов с датчиков физических величин в цифровой формат для дальнейшей обработки.The invention relates to analog-to-digital measuring electronics, in particular to analog-to-digital converters for converting analog signals into a digital code, and can be used to convert analog signals from sensors of physical quantities into digital format for further processing.
Известен многоканальный аналого-цифровой преобразователь, содержащий n информационных каналов, каждый из которых содержит первый и второй триггеры, первый элемент И, блок сравнения, первые входы которых объединены и соединены с выходом цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), второй вход каждого блока сравнения является соответствующей входной шиной, генератор импульсов, одновибратор, со второго по седьмой элементы И, элемент НЕ, отличающийся тем, что в него введены в каждый информационный канал первый элемент ИЛИ, третий триггер, второй элемент ИЛИ, вычитающий счетчик, регистр, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), в каждом информационном канале выход блока сравнения соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и первым входом первого триггера, второй вход которого соединен с первым выходом второго триггера и первым входом первого элемента И, а выход - с первым входом второго триггера, выход первого элемента И соединен со вторым входом второго триггера, второй выход которого подключен ко второму входу первого элемента ИЛИ, третьи входы первых триггеров всех информационных каналов объединены и подключены к выходу четвертого элемента И, вторые входы первых элементов И всех информационных каналов объединены и подключены к выходу пятого элемента И, третьи входы вторых триггеров всех информационных каналов объединены и подключены к выходу одновибратора, выходы первых триггеров всех информационных каналов образуют первые выходы устройства, выходы первых элементов ИЛИ всех информационных каналов подключены к соответствующим входам второго элемента И, вторые выходы вторых триггеров всех информационных каналов подключены к соответствующим входам третьего элемента И, первый вход третьего триггера является управляющим входом устройства, второй вход третьего триггера соединен с выходом второго элемента ИЛИ, третий вход - с первым входом пятого элемента И, выходом шестого элемента И, первым управляющим входом регистра и первым управляющим входом вычитающего счетчика, выход третьего триггера является вторым выходом устройства и соединен с входом одновибратора и управляющим входом генератора импульсов, первый выход которого соединен со вторым управляющим входом вычитающего счетчика и с первым входом четвертого элемента И, второй выход генератора импульсов соединен с первым входом шестого элемента И, второй вход которого соединен с выходом вычитающего счетчика и вторым входом четвертого элемента И, третий вход которого соединен с выходом элемента НЕ, вход которого подключен к выходу второго элемента И, первому адресному входу постоянного запоминающего устройства, вторые адресные входы которого соединены с входами седьмого элемента И, входами цифро-аналогового преобразователя и с выходами регистра, первые выхода соединены с информационными входами регистра, вторые выходы - с информационными входами вычитающего счетчика, третьи выхода являются третьими выходами устройства, четвертый выход соединен со вторым входом пятого элемента И, выход которого является четвертым выходом устройства, выход одновибратора соединен со вторым управляющим входом регистра и третьим управляющим входом вычитающего счетчика, выход седьмого элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу третьего элемента И [Патент России на изобретение № 2183382, МПК H03М 1/38, опубл. 10.06.2001].A multi-channel analog-to-digital converter is known, containing n information channels, each of which contains the first and second triggers, the first element And, the comparison unit, the first inputs of which are combined and connected to the output of the digital-to-analog converter (DAC), the second input of each comparison unit is the corresponding input bus, a pulse generator, a single vibrator, from the second to the seventh elements AND, the NOT element, characterized in that the first OR element, the third trigger, the second OR element, the subtracting counter, the register, the read-only memory ( ROM), in each information channel, the output of the comparison block is connected to the first input of the first OR element and the first input of the first trigger, the second input of which is connected to the first output of the second trigger and the first input of the first AND element, and the output is connected to the first input of the second trigger, the output of the first element AND is connected to the second input of the second trigger, the second output of which is connected connected to the second input of the first element OR, the third inputs of the first triggers of all information channels are combined and connected to the output of the fourth element AND, the second inputs of the first elements AND of all information channels are combined and connected to the output of the fifth element AND, the third inputs of the second triggers of all information channels are combined and connected to the output of the one-shot, the outputs of the first triggers of all information channels form the first outputs of the device, the outputs of the first elements OR of all information channels are connected to the corresponding inputs of the second element AND, the second outputs of the second triggers of all information channels are connected to the corresponding inputs of the third element AND, the first input of the third trigger is the control input of the device, the second input of the third trigger is connected to the output of the second OR element, the third input is connected to the first input of the fifth AND element, the output of the sixth AND element, the first control input of the register and the first control input of the subtracting counter, the output of the third trigger is the second output of the device and is connected to the input of the single vibrator and the control input of the pulse generator, the first output of which is connected to the second control input of the subtracting counter and to the first input of the fourth element AND, the second output of the pulse generator is connected to the first input of the sixth element AND, the second input of which connected to the output of the subtractive counter and the second input of the fourth element AND, the third input of which is connected to the output of the NOT element, the input of which is connected to the output of the second element AND, the first address input of the read-only memory device, the second address inputs of which are connected to the inputs of the seventh element AND, digital inputs -analogue converter and with the outputs of the register, the first outputs are connected to the information inputs of the register, the second outputs are connected to the information inputs of the subtracting counter, the third outputs are the third outputs of the device, the fourth output is connected to the second input of the fifth element AND, the output of which is h the fourth output of the device, the output of the one-shot is connected to the second control input of the register and the third control input of the subtractive counter, the output of the seventh element AND is connected to the first input of the second element OR, the second input of which is connected to the output of the third element AND [Russian Patent for Invention No. 2183382, IPC
Недостаток устройства заключается в необходимости использования дополнительных фильтров, снижающих точность АЦП, при преобразовании аналоговых сигналов с тактируемых датчиков или преобразователей физических величин. Второй недостаток заключается во взаимном влиянии каналов АЦП друг на друга.The disadvantage of the device is the need to use additional filters that reduce the accuracy of the ADC when converting analog signals from clocked sensors or converters of physical quantities. The second drawback is the mutual influence of the ADC channels on each other.
Известен многоканальный аналого-цифровой преобразователь для сейсмических исследований с использованием дельта-модуляции, содержащий последовательно соединенные устройство вычитания, компаратор, преобразователь уровня, а также триггер, вход которого соединен с выходом компаратора, и генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к тактовым входам компаратора и триггера, отличающийся тем, что он дополнительно содержит входной коммутатор каналов, устройства выборки-хранения, количество которых соответствует числу каналов, и дешифратор, причем выход коммутатора каналов соединен с одним из входов устройства вычитания, к другому входу которого подключены соединенные друг с другом информационные выходы устройств выборки-хранения, входы которых также соединенные друг с другом, подключены к выходу преобразователя уровня, выходы дешифратора соединены с управляющими входами коммутатора каналов и устройств выборки-хранения, а вход дешифратора подключен к выходу генератора тактовых импульсов, при этом выход дешифратора, соединенный с управляющим входом коммутатора каналов, и выход триггера являются выходами аналого-цифрового преобразователя, входами которого являются информационные входы коммутатора каналов [Патент России на изобретение № 2044330, МПК G01V 1/24, опубл. 20.09.1992].Known multi-channel analog-to-digital converter for seismic research using delta modulation, containing a series-connected subtraction device, a comparator, a level converter, as well as a trigger, the input of which is connected to the output of the comparator, and a clock generator, the output of which is connected to the clock inputs of the comparator and trigger, characterized in that it additionally contains an input channel switch, sample-hold devices, the number of which corresponds to the number of channels, and a decoder, and the output of the channel switch is connected to one of the inputs of the subtractor, to the other input of which information outputs connected to each other are connected sample-hold devices, the inputs of which are also connected to each other, are connected to the output of the level converter, the outputs of the decoder are connected to the control inputs of the channel switch and the sample-hold devices, and the input of the decoder is connected to the output of the clock pulse generator s, while the output of the decoder connected to the control input of the channel switch, and the output of the trigger are the outputs of the analog-to-digital converter, the inputs of which are the information inputs of the channel switch [Patent of Russia for the invention No. 2044330, IPC
Недостаток устройства заключается в погрешности преобразования АЦП, возникающей вследствие остаточного напряжения на устройстве выборки-хранения данных с предыдущих тактов преобразования. Второй недостаток устройства заключается в необходимости использования дополнительных фильтров, снижающих точность АЦП, при преобразовании аналоговых сигналов с тактируемых датчиков или преобразователей физических величин. Третий недостаток заключается во взаимном влиянии каналов АЦП друг на друга.The disadvantage of the device is the error in the conversion of the ADC, which occurs due to residual voltage on the device for sampling and storing data from previous conversion cycles. The second drawback of the device is the need to use additional filters that reduce the accuracy of the ADC when converting analog signals from clocked sensors or converters of physical quantities. The third drawback is the mutual influence of the ADC channels on each other.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому решению является устройство фазовой автоподстройки тактовой частоты аналого-цифровых преобразователей в многоканальных системах сбора сейсмических данных включающее тактовый генератор, связанный с тактовыми входами соединенных последовательно цифрового фильтра и дельта-модулятора аналого-цифрового преобразователя на вход дельта модулятора поступают аналоговые сейсмические сигналы, а выход аналого-цифрового преобразователя является выходом устройства в линию связи, отличающееся тем, что включает первый D-триггер, на тактовый вход которого поступает сигнал опроса из линии связи, а на информационный вход - сигнал готовности аналого-цифрового преобразователя, при этом тактовый генератор включает кварцевый генератор, вход которого связан с тактовыми входами соединенных последовательно двух счетчиков-делителей частоты, при этом информационный вход перового счетчика-делителя частоты соединен с выходом первого D-триггера, а его загрузочный вход - с выходом второго D-триггера, информационный вход которого соединен с выходом переполнения второго счетчика-делителя частоты один из разрядных выходов которого является выходом тактового генератора и связан с тактовыми входами цифрового фильтра и дельта-модулятора [Патент России на изобретение № 2207719, МПК H03М 3/02, опубл. 27.06.2003].The closest in terms of essential features to the claimed solution is a phase-locked loop device for the clock frequency of analog-to-digital converters in multichannel seismic data acquisition systems, including a clock generator connected to the clock inputs of a digital filter connected in series and a delta modulator of an analog-to-digital converter. analog seismic signals, and the output of the analog-to-digital converter is the output of the device to the communication line, characterized in that it includes the first D-trigger, the clock input of which receives a polling signal from the communication line, and the information input receives the ready signal of the analog-to-digital converter, in this case, the clock generator includes a quartz oscillator, the input of which is connected to the clock inputs of two counter-frequency dividers connected in series, while the information input of the first counter-frequency divider is connected to the output of the first D-flip-flop, and its boot input - with the output of the second D-flip-flop, the information input of which is connected to the overflow output of the second counter-frequency divider, one of the bit outputs of which is the output of the clock generator and is connected to the clock inputs of the digital filter and the delta modulator [Russian Patent for Invention No. 2207719 , IPC
Недостаток устройства заключается в необходимости использования дополнительных фильтров, снижающих точность АЦП, при преобразовании аналоговых сигналов с тактируемых датчиков или преобразователей физических величин. Второй недостаток заключается во взаимном влиянии каналов АЦП друг на друга.The disadvantage of the device is the need to use additional filters that reduce the accuracy of the ADC when converting analog signals from clocked sensors or converters of physical quantities. The second drawback is the mutual influence of the ADC channels on each other.
Технической проблемой, решаемой заявленным изобретением, является создание аналого-цифрового многоканального преобразователя высокой точности. The technical problem solved by the claimed invention is the creation of a high-precision analog-to-digital multichannel converter.
Технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в повышении точности за счет уменьшения взаимного влияния каналов АЦП друг на друга.The technical result provided by the invention is to increase the accuracy by reducing the mutual influence of the ADC channels on each other.
Для достижения вышеуказанного технического результата многоканальный аналого-цифровой преобразователь, выполнен содержащим цифровой счетчик, тактовый вход которого, является тактовым входом устройства, преобразователи частоты, преобразователи напряжения в длительность импульсов, цифровые регистры, блок обработки и передачи данных; выходная шина цифрового счетчика, количество бит которой определяет разрядность многоканального аналого-цифрового преобразователя, соединена с первыми входами цифровых регистров и входами преобразователей частоты, которые формируют опорную частоту для преобразователей напряжения в длительность импульсов, выходы преобразователей частоты соединены с первыми входами преобразователя напряжения в длительность импульса, вторые входы преобразователей напряжения в длительность импульсов являются входами устройства для измеряемого напряжения, выходы преобразователей напряжения в длительность импульсов, формирующие сигналы для записи данных с цифрового счетчика, соединены со вторыми входами цифровых регистров, выходы которых подключены к блоку обработки и передачи данных, преобразующему параллельные коды цифровых регистров в последовательность импульсов с передачей на выход устройства, причем преобразователь напряжения в длительность импульсов выполнен на основе контура фазовой автоподстройки частоты.To achieve the above technical result, a multi-channel analog-to-digital converter is made containing a digital counter, the clock input of which is the clock input of the device, frequency converters, voltage-to-pulse duration converters, digital registers, a data processing and transmission unit; the output bus of the digital counter, the number of bits of which determines the capacity of the multichannel analog-to-digital converter, is connected to the first inputs of digital registers and the inputs of the frequency converters, which form the reference frequency for the voltage-to-pulse duration converters, the outputs of the frequency converters are connected to the first inputs of the voltage-to-pulse duration converter , the second inputs of the voltage to pulse duration converters are the inputs of the device for the measured voltage, the outputs of the voltage to pulse duration converters that form signals for recording data from a digital counter are connected to the second inputs of digital registers, the outputs of which are connected to a data processing and transmission unit that converts parallel codes of digital registers into a sequence of pulses with transmission to the output of the device, and the voltage-to-pulse duration converter is made on the basis of a phase-locked loop hundred.
На фигуре представлен многоканальный аналого-цифровой преобразователь, где:The figure shows a multi-channel analog-to-digital converter, where:
1 - цифровой счетчик;1 - digital counter;
2 - преобразователь частоты;2 - frequency converter;
3 - преобразователь напряжения в длительность импульсов;3 - voltage to pulse duration converter;
4 - цифровой регистр;4 - digital register;
5 - блок обработки и передачи данных.5 - data processing and transmission unit.
Многоканальный аналого-цифровой преобразователь, содержит цифровой счетчик 1, тактовый вход которого, является тактовым входом устройства, преобразователи частоты 2, преобразователи напряжения в длительность импульсов 3, цифровые регистры 4, блок обработки и передачи данных 5. A multi-channel analog-to-digital converter contains a
Выходная шина цифрового счетчика 1, количество бит которой определяет разрядность многоканального аналого-цифрового преобразователя, соединена с первыми входами цифровых регистров 4 и входами преобразователей частоты 2, формирующими опорную частоту для преобразователей напряжения в длительность импульсов. Выходы преобразователей частоты 2 соединены с первыми входами преобразователя напряжения в длительность импульса 3, вторые входы преобразователей напряжения в длительность импульсов 3 являются входами устройства для измеряемого напряжения. Выходы преобразователей напряжения в длительность импульсов 3, формирующие сигналы для записи данных с цифрового счетчика, соединены со вторыми входами цифровых регистров 4, выходы которых подключены к блоку обработки и передачи данных 5, преобразующему параллельные коды цифровых регистров в последовательность импульсов с передачей на выход устройства. Преобразователь напряжения в длительность импульсов 3 выполнен на основе контура фазовой автоподстройки частоты.The output bus of the
Многоканальный аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом: на вход цифрового счетчика 1 поступает тактовый сигнал, количество бит цифрового счетчика определяет максимальную разрядность многоканального аналого-цифрового преобразователя, выходной код цифрового счетчика поступает на первые входы цифровых регистров 4 и преобразователей частоты 2, которые преобразуют двоичный код цифрового счетчика в опорные сигналы для преобразователей напряжения в длительность импульсов 3, используя при этом сигнал старшего бита выходного кода цифрового счетчика 1. Измеряемое напряжение поступает на вторые входы преобразователей напряжения в длительность импульсов 3, которые в зависимости от уровня измеряемого напряжения формируют выходные импульсы, длительность которых эквивалентна измеряемому напряжению. Преобразователи напряжения в длительность импульсов 3 выполнены на основе контура фазовой автоподстройки частоты, отрицательная обратная связь которых способна компенсировать помехи в процессе преобразования напряжения в длительность импульсов. Выходы преобразователей напряжения в длительность импульсов 3 формируют сигналы, по задним фронтам которых происходит считывание данных с цифрового счетчика, выходы цифровых регистров 4 подключены к блоку обработки и передачи данных 5, который преобразует параллельные коды цифровых регистров в последовательность импульсов передающиеся на выход устройства. Интерфейс блока обработки и передачи данных зависит от последующих устройств, подключенных к многоканальному аналого-цифровому преобразователю.The multichannel analog-to-digital converter operates as follows: a clock signal is supplied to the input of
Согласно проведенным экспериментам, использование данной реализации многоканального аналого-цифрового преобразователя в интегральном исполнении позволит сократить влияние соседних каналов АЦП до минус 87 дБ и повысить точность преобразования до 0,001%.According to the experiments, the use of this implementation of a multi-channel analog-to-digital converter in an integrated design will reduce the influence of adjacent ADC channels to minus 87 dB and increase the conversion accuracy to 0.001%.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021130299A RU2771066C1 (en) | 2021-10-18 | 2021-10-18 | Multi-channel analog-to-digital converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021130299A RU2771066C1 (en) | 2021-10-18 | 2021-10-18 | Multi-channel analog-to-digital converter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2771066C1 true RU2771066C1 (en) | 2022-04-26 |
Family
ID=81306456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021130299A RU2771066C1 (en) | 2021-10-18 | 2021-10-18 | Multi-channel analog-to-digital converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2771066C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2183382C1 (en) * | 2001-03-26 | 2002-06-10 | Самарский государственный технический университет | Multichannel analog-to-digital converter |
| RU2190229C1 (en) * | 2001-04-18 | 2002-09-27 | Ермаков Владимир Филиппович | Alternating voltage-to-digital code converter |
| RU2207719C1 (en) * | 2002-05-28 | 2003-06-27 | Государственное федеральное унитарное предприятие Сибирский научный исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья | Facility of phase automatic clock frequency control of analog-to-digital converters in multichannel systems of seismic data acquisition |
| US7821441B2 (en) * | 2008-12-19 | 2010-10-26 | Silicon Laboratories Inc. | SAR analog-to-digital converter having variable currents for low power mode of operation |
| US8531327B2 (en) * | 2010-11-10 | 2013-09-10 | SK Hynix Inc. | Analog to digital converter |
| CN108768396A (en) * | 2018-06-08 | 2018-11-06 | 中国电子科技集团公司第五十八研究所 | A kind of clock phase mismatch calibration circuit for multichannel ADC |
-
2021
- 2021-10-18 RU RU2021130299A patent/RU2771066C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2183382C1 (en) * | 2001-03-26 | 2002-06-10 | Самарский государственный технический университет | Multichannel analog-to-digital converter |
| RU2190229C1 (en) * | 2001-04-18 | 2002-09-27 | Ермаков Владимир Филиппович | Alternating voltage-to-digital code converter |
| RU2207719C1 (en) * | 2002-05-28 | 2003-06-27 | Государственное федеральное унитарное предприятие Сибирский научный исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья | Facility of phase automatic clock frequency control of analog-to-digital converters in multichannel systems of seismic data acquisition |
| US7821441B2 (en) * | 2008-12-19 | 2010-10-26 | Silicon Laboratories Inc. | SAR analog-to-digital converter having variable currents for low power mode of operation |
| US8531327B2 (en) * | 2010-11-10 | 2013-09-10 | SK Hynix Inc. | Analog to digital converter |
| CN108768396A (en) * | 2018-06-08 | 2018-11-06 | 中国电子科技集团公司第五十八研究所 | A kind of clock phase mismatch calibration circuit for multichannel ADC |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| KHAZAEI Y., SODAGAR A.M. Multi-Channel ADC with Improved Bit Rate and Power Consumption for ElectroCorticoGraphy Systems // 2019 IEEE Biomedical Circuits and Systems Conference (BioCAS), 2019, pp. 1-4, doi: 10.1109/BIOCAS.2019.8919628. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SU1132805A3 (en) | Digital-to-analog converter | |
| CA1169971A (en) | Analog-to-digital conversion apparatus | |
| US6970118B2 (en) | High-speed high-resolution ADC for precision measurements | |
| CN1593010A (en) | Incremental-delta analogue-to-digital conversion | |
| RU2771066C1 (en) | Multi-channel analog-to-digital converter | |
| US6809676B1 (en) | Method and system for VCO-based analog-to-digital conversion (ADC) | |
| KR101909717B1 (en) | Analog to digital converter including differential VCO | |
| US9077374B2 (en) | Resolution-boosted sigma delta analog-to-digital converter | |
| TW201822473A (en) | Sigma delta modulator and signal conversion method thereof | |
| US6469650B2 (en) | Method and system for selecting implementation of a filter controller between a single conversion mode that ensures a fully-settled converted output and a continuous conversion mode | |
| RU2018134812A (en) | Digital phase detector | |
| SU1757080A1 (en) | Device for digital phase detecting of pulse trains on unequal frequencies | |
| Lin et al. | Analog-to-digital conversion | |
| RU2145149C1 (en) | Sigma-delta analog-to-digital converter | |
| SU959120A1 (en) | Angle-to-code converter | |
| SU942052A1 (en) | Device for dc voltage integrator | |
| SU599335A1 (en) | Digital double-phase sine-shaped signal generator | |
| RU2471287C1 (en) | Multi-channel converter of analog signals into pulse sequence modulated by time | |
| SU1356184A1 (en) | Balanced modulator | |
| RU2168269C1 (en) | Analog-to-digital converter | |
| Bengtsson | ADCs and Sampling | |
| SU884121A1 (en) | Analogue-digital converter | |
| SU1527712A1 (en) | Delta-sigma coder | |
| SU834897A1 (en) | Analogue-digital conversion method | |
| SU389525A1 (en) | ALL-UNION MTYUSH- ':: to:. [~: ~ [[•• :: "_ |