SU1014137A1 - Аналого-цифровой преобразователь - Google Patents

Abstract

АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий преобразователь код-напр жение, коммутатор импульсной последовательности и m усилите-г. лей, входы которых подключены к входной , шине, а выходы соответственно : подключены к первым входам m компараторов , выходы которых подключены к информационным входам блока выбора и фиксации номера последовательности , входы управлени  которого соединены с первым и BToptiM входами распределител  импульсов, выходы которого подключены к входам управлени  регистра, а вход - к выходу генератора импульсов, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  времени и повышени  достоверности преобразовани , в него введены .ователь кода дл  визуального контрол  и анализатор импульсной последовательности, входа управлени  которого соответственно соединены с выходами распределител  импульсов, выход - с входом регистра , а вход - с выходом коммутатора импульсной последовательности, первые информационные входы которого соответственно подключены к выходам компараторов, входами управлени  подключенных к выходу генератора импульсов ,втоЕЖлеинформг1Ционные входы -. Щ соответственно к выходам блока выбора и фиксации номера последователь- t/J ности и к первым информационным входам формировател  кода дл  ви- Ум зуального контрол , вторые инфор ла1щонные входц; которого соответствен- S но подключены к выходам регистра, ;вход управлени  - к выходу старше- ГО разр да распределител  импульсов , а выходы соединены с входами преобразовател  код-напр жение, выход которого соединен с вторыкш входами компараторов. 00 -Kj

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано при регистрации и анализе характеристик электрических сигналов в специализированных цифровых вычислительных устройствах.

Известен аналого-цифровой прео.бразователь , содержащий компаратор, логические элементы, регистры, цифро-аналоговый преобразователь и блок управлени  (1 .

Недостатком преобразовател   вл етс  то, что при расширении ди .апазона преобразовани  входных электрических сигналов увеличиваетс  врем  преобразовани  АЦП.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  аналого-цифровой преобразователь с широким динамическим диапазоном, содержащий усилители выборки, компараторы , узел выбора поддиапазона, аналоговые ключи, преобразователь аналог-код, выходной регистри блок управлени . Первые входы усилителей выборки соединены параллельно и подключены к входному усилителю, вторые входы - к блоку управлени . Выходы усилителей выборки подключены к первьм входам соответствующих компараторов и аналоговых ключей, вторые выходы которых подключены к узлу выбора поддиапазона. Выходы компара торов подключены к первому входу узла выбора поддиапазона, второй вход которого соединен с блоком управлени . Выходы аналоговых ключей параллельно подключены к входу преобразовател  аналог-код, выход которого соединен с первым входом вы ходного регистра, второй вход которого соединен с вторым выходом узла выбора поддиапазона 2.

Недостатком преобразовател   вл етс  увеличение времени преобразовани  за счет разбиени  процесса : преобразовани  на автоматический выбор поддиапа|она и само преобразование аналогового сигнала в цифровую форму. Кроме того, в процессе преобразовани  отсутствует контроль за формой преобразуемого входного сигнала на выходе преобразовател  коднапр жение .

Целью изобретени   вл етс  уменьшение времени и повышение достоверности преобразовани .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в аналого-цифровой преобразователь , содержащий преобразователь код-напр жение, коммутатор и,мпульсной последовательности и m усилитеглей , входы которых подключены к входной шине, а выходы соответст венно подключены к первым входам m, компйратрров, выходы которых подключены к инфоЕ лационным входам блока выбора и фиксации номера последовательности , входы управлени  которого соединены с первым и вторым выходами распределител  импульсов выходы которого подключены к входам управлени  регистра, а вход подключён к выходу генератора импульсов, введены формирователь кода дл  визуального контрол  и анализатор импульсной последовательности, входы управлени  которого соответственно соединены с выходами распределител  импульсов,; выход - с входом регистра , а вход - .с выходом коммутатора импульсной последовательности, первые информационные входы которого соответственно подключены к выходам компараторов, входами управлени  подключенных к выходу генератора импульсов, вторые информационные входы - соответственно к выходам

0 блока выбора и фиксации номера последовательности и к первым информационным входам формировател  кода дл  визуального контрол , вторые информационные входы KOTopoi;o соответственно подключены к выходам регистра , вход управлени  - к выходу старшего разр да распределител  импульсов , а выходы соединены с входами преобразовател  код-напр жение, выход которого соединен с вторыми

входами компараторов.

На фиг. 1 приведена структурна  схема аналого-цифрового преобразовател ; на фиг. 2 - осциллограмма напр жений на выходе визуального контрол .

Аналого-цифровой преобразователь содержит усилители ,.. . ,1-т, компараторы 2-1,...,2-т, блок 3 выбора и фиксации номера последовательности, коммутатор 4 импульсных последовательностей , генератор 5 импульсов , распределитель 6 импульсов, анализатор 7 импульсной последователь ности , регистр 8, формирователь 9

С кода дл  визуального контрол , преобразователь 10 код-напр жение.

Входы усилителей -,...,1-т соединены параллельно и подключены к входу устройства, а выходы подклюп чены к первым входам компараторов 2-1,...,2-т, вторые входы которых соединены параллельно и подключены к выходу генератора 5 и к входу распределител  б. Выходы компараторов 2-1,...,2-т подключены к соответсть рщим входам коммутатора 4 и

блока 3 выбора и фиксации, управл ющие входы которого подключены к первому и второму выходу распределител  б. Выходы блока 3 выбора и фиксации подключены к управл ющим входам формировател  9 кода и коммутатора 4. Выход коммутатора 4 соединен с первым входом анализатора 7, вторые входы которого соединены с выходами распределител  6 и первыми

вхойами регистра 8, второй вход которого подключен к выходу анализатора 7. Выходы регистра 8, которые  вл ютс  также выходами устройства, соединены с входами формировател  9 кода, выходь которого подключены к входам преобразовател  10 код-напр жение . Выход последнего подключен к третьим входам компараторов , ...,2-т. При этом m -ый вход формировател  кода 9 соединен с т-ым выходом распределител  6.

Аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом.

Входное напр жение Uy подаетс  одновременно на входы усилителей 1-1,...,1-т, имеющих различные коэффициенты передачи. С выходов усилителей 1-1,...,1-т усиленное (ослабленное ) напр жение поступает на первые входы компараторов 2-1, . .. ,2-т, на вторые входаа которых подаетс  компенсирующее напр жение UK с преобразовател  10 код-напр жение . На .третьи входы компараторов 2-1,...,2-т подаютс  импульсы с генератора 5 дл  стробировани  результатов сравнени  с выхода компараторов импульсные последовательности поступают на коммутатор 4 и/блок

3выбора и фиксации.

Одновременно импульсы с генератора 5 поступают на распределитель б, который по импульсам запуска с внешнего устройства вырабатывает тактовые импульсы. Распределитель б управл ет работой блока 3 выбора и фиксации, анализатором 7, регистром 8 и формирователем 9. Число тактовых импульсов определ етс  разр дностью регистра 8, а длительность их - периодом импульсов генератора 5. В первом такте по переднему фронту импульса, поступающего с паспределител  б, блок 3 фиксирует номер и вырабатывает код т-канала, который подаетс  на коммутатор 4. Коммутатор

4подключает выход компаратора 2-т, на один из входов которого подаетс  сигнал с усилител  с максимальным

:коэффициентом усилени , к входу анализатора 7. В первом такте производитс  сброс регистра 8 и нулевой код с его выхода через формирователь 9 подаетс  на преобразователь 10 коднапр жение , где вырабатываетс  компенсирующее напр жение, соответствующее этому коду, т.е. UK О,В компараторах 2-1,... ,2-;т происходит сравнение компенсирующего напр жени  U|( О с входным усилен . ым (ослабленным) сигналом. Информаци  о результате сравнени  снимаетс  с выходов компараторов 2-1,..., во второй половина первого такта чтобы исключить все возможные задержки , возникающие в регистре 8, формирователе 9, преобразователе 10

1014137

код-напр жение, компараторах 2-1, ...,2r-m, и подаетс  на кс 1лмутатор 4 импульсных последовательностей и блок 3 выбора и фиксации номера.

В анализаторе 7 фиксируетс  знак входного сигнала на цикл преобразовани , длительность которого определ етс  периодом импульсов запуска с внешнего устройства. По знаку входного -напр жени  анализатор 7 .срабатывает единичный или нулевой сигналы, которые поступают на ре« ;Гистр 8. Таким образом, в первом такте происходит определение пол рности входного сигнала.

Во втором такте импульсом с распределител  б производитс  занесение единищл в старший разр д регистра 8, и преобразователь 10 код-напр жение вырабатывает компенсирующее

напр жение ;Un , которое подаетс  на кокшараторы ,...2гт, где оно сравниваетс  с входным усиленным (ослабленным) напр жением.

С выходов компараторов 2-1,..., 2-т во второй половине этого такта снимаетс  код возможные значени  ко .тррого приведены в табл. 1, и подаетс  на коммутатор 4 и блок 3 выбора и фиксации номера. В последнем, этот код преобразуетс  в.унитарный код табл. 2} и запоминаетс  на элементах пам ти, затем поступает на управление коммутатором импульс ных последовательностей, тем самым подключа  выход номера выбранного компаратора к входу анализатора 7 на весь цикл преобразовани .

Таблица 1 0 Выход компаратора 2-.1,...,2-т

О :

1 1

о 1

1 1

Анализатор 7, в зависимости от поступившего сигнала с соответствую щего компаратора и знака входного :напр жени , вырабатывает команды в каждом такте,которые управл ют регистром 8. В третьем такте импульсом с рас пределител  6 производитс  занесение единицы во второй разр д регис ра 8, счита  от старшего, и преобр зователь 10 код-напр жение вырабатывает компенсирук цее напр жение . которое подаетс на компараторы 2-1,,..,2-т, где он снавниваетс  с входным усиленным ( ослабленным напр жвнием() , и во второй половине этого такта Таблица Выход блока 3 выбора и фиксаци  но мера I .т-1 ... I 2 г вырабатываешьс  сигналы о результате сравнени  напр жений. Сигнал с выбранного компаратора 2-п) через коммутатор 4 импульсных последовательностей поступает на анализатор где вырабатываетс  команда, котора при перекомпенсации (иv; K4Un)ycTa навливает в нулевое состо ние второй разр д регистра 8, а при недокомпенсации1и|с Кч их ) оставл ет его в единичном состо нии. Действи , проделанные в третьем такте, производ тс  и в последующих тактйх. По окончании последнего такта распределитель 6 вырабатывает импульс готовности кода, поступающий на формирователь 9 кода, где по сигнв лам, снимаемым с блока 3 выбора и фиксации номера, ко, поступающий с регистра 8, преобразуетс  в код, соответствующий измеренному мгновенному значению амплитуды входного сигнала с 1 т.е. в формирователе 9 кода происходит восстановление динамического диапазона мгновенного значени -входного сигнала в цифровом виде. В это врем  на выходе визуального контрол  устройства можно наблюдать натуральную ве личину мгновенного значени  амплитуды входного сигнала, что и дает возможность проследить неискаженную форму преобразуемого сигнала (фиг. 2). Таким образом, предлагаемый аналого-цифровой преобразователь да&т возможность уменьшить врем  преобразовани  за счет автоматического выбора поддиапазона преобразовани  непосредственно в процессе преобразовани  (а именно во втором такте). В известном устройстве на автоматический выбор поддиапазона преобразовани  затрачиваетс  дополнительное врем  (2 мкс). Предлагаемый аналого-цифровой преобразователь обеспечивает возможность контрол  процесса преобразовани  и наблюдени  за нейска1 женной формой преобразуйщего сигнала , что очень важно во многих практических случа х.

Claims (1)

1. АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий преобразователь код-напряжение, коммутатор импульсной последовательности и m усилите-.*, лей, входы которых подключены к входной, шине, а выходы соответственно подключены к первым входам m компараторов, выходы которых подключены к информационным входам блока выбора и фиксации номера последовательности, входы управления которого соединены с первым и вторым входами распределителя импульсов, выходы которого подключены к входам управления регистра, а вход - к выходу генератора импульсов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени и повышения достоверности преобразования, в него введены формир.ователь кода для визуального контроля и анализатор импульсной последовательности, входа управления которого соответственно соединены с выходами распределителя импульсов, выход - с входом регист ра, а вход - с выходом коммутатора импульсной последовательности, первые информационные входа которого соответственно подключены к выходам компараторов, входами управления подключенных к выходу генератора импульсов.вторые информационные входы —. jg соответственно к выходам блока выбора и фйксации номера последовательности и к первым информационным входам формирователя кода для визуального контроля, вторые информационные входа которого соответственно подключены к выходам регистра, _;вход управления - к выходу старшего разряда распределителя импульсов, а выхода соединены с входами преобразователя код-напряжение, выход которого соединен с вторыми входами компараторов.

   м

   4^