SU1098101A1 - Аналого-цифровой преобразователь - Google Patents

Description

йен с вторым выходом генератора тактовых импульсов и первым входом элемента Н соответственно, второй вход которого соединен с выходом первого триггера, а выход - с первым входом третьего триггера, второй вход которого соединен с первым выходом генератора тактовых импульсов, а

выход - с управл ющим входом второго ключа, информационный вход которого соединен с вьгходом второго источника образцового тока, а второй выход с общей ишной, при этом информационный вход третьего ключа соединен с выходом третьего источника образцового тока,а второй выход - с общей шиной.

Изобретение относитс  к измерительной технике и может примен тьс  при построении цифровых измерительных приборов и аналого-цифровых комплексов.

Известен интегрируюпщй аналогоцифровой преобразователь, содержащий двухвходной интегратор, один вход которого подключаетс  к источнику преобразуемого напр жени , а второй через ключ - к источнику образцового напр жени . Выходы интегратора и генератора линейно измен ющегос  напр жени  через сумматор подключены к входу компаратора, выход которого соединен с входом триггера, управл ющего работой ключа С 1 .

Недостатком данного аналого-цифрового преобразовател   вл етс  низкое быстродействие.

Известен аналого-цифровой преобразователь , содержащий генератор тактовых импульсов, первый выход которого соединен с первым входом цифрового измерител  временных интервалов , второй выход соединен с первым входом триггера, второй вход которого соединен с выходом компаратора , а вьосод соединен с вторым входом измерител  временных интервалов и управл ющими входами двухпозиционного ключа и ключа,выход которогр соединен с входом начальной установки генератора линейно измен ющегос  напр жени  (ГЛИН), состо щего из конденсатора начальной установки и генератора тока , выход генератора линейно измен ющегос  напр жени  соединен с входом компаратора, а информационный вход ключа соединен с выходом интегратора, который состоит из конденсатора и буферного каскада.

при этом информационньй вход двухпозиционного ключа соединен с выходом источника образцового тока, первьм выход ключа соединен с общей шиной, а второй выход соединен с входом интегратора и выходом преобразовател  напр жени  в ток, вход которого соединен с входной шиной 2 1.

Недостатком устройства  вл етс  низкое быстродействие.

Цель изобретени  - повышение быстродействи  .

Поставленна  цель достигаетс 

Тем, что в аналого-цифровой преобразователь , содержашкй первый преобразователь напр жени  в ток,вход которого соединен с входной шиной, а выход - с первым выходом первого

ключа и входом .первого интегратора, вькод которого соединен с информационным входом первого ключа начальной установки,, выход которого соединен с входом первого генератора

линейно измен ющегос  напр жени , выход которого соединен с первым входом первого компаратора, второй вход которого сое;щнен с общей шиной, а выход - с первым входом первого

триггера, второй нход которого соединен с первым выходом генератора тактовых импульсов, второй выход которого соединен с первым входом первого цифрового измерител  временных

интервалов, второй вход которого соединен с выходом первого триггера и упраап ющими входами первого ключа начальной установки и первого ключа, информационный вход которого соединен с вьгходом первого источника образцового тока, а второй выход - с общей шиной, введены второй интегратор , второй и третий источники образцового тока, второй и третий ключ второй ключ начальной установки,второй генератор линейно измен ющегос  напр жени , второй компаратор, второ цифровой измеритель временных интервалов , элемент И, ключ выборки, запоминающи: конденсатор, второй преобразователь напр жени  в ток, вход которого соединен с входной шиной, а выход - с первыми выходами второго и третьего ключей и входом второго интегратора, выход которого соединен с информационным входом вт рого ключа начальной установки,выхо которого соединен с входом второго генератора линейно измен ющегос  на пр жени , выход которого соединен с первым входом второго компаратора второй вход которого через запоминающий конденсатор соединен с общей шиной и через ключ выборки - с выхо дом первого интегратора соответственно , а выход - с первым входом второго триггера, второй вход которого соединен с третьим выходом генератора тактовых импульсов и управ л ющим входом ключа выборки соответ ственно, с. выход - с управл ющими входами третьего ключа и второго ключа начальной установки и первым входом второго цифрового измерител  временных интервалов соответственно втор.ой вход которого соединен с вто рым выходом генератора тактовых импульсов и первым входом элемента И соответственно, второй вход которого соединен с выходом первого три:- гера, а выход - с первым входом третьего триггера, второй вход кото рого соединен с первым выходом гене ратора тактовых импульсов, а выход с управл ющим входом второго ключа, информационный вход которого соединен с выходом второго источника образцового тока, а второй информационный выход - с общей шиной, при этом информационный вход третьего ключа соединен с выходом третьего источника образцового тока, а второ выход - с общей шиной. I На фиг.1 представлена блок-схема аналого-цифрового преобразовател , на фиг.2 - временные диаграммы, по сн ю цие его работу. Аналого-цифровой преобразователь содержит первый преобразователь 1 напр жени  в ток, первый интегратор 2, первый ключ 3 начальной установки , первьш генератор 4 линейно измен югцегос  напр жени , первый компаратор 5, первый триггер 6, первый змеритель 7 временного интервала, сточники 8,9 и 10 образцового тока, ключи 11, 12 и 13, ключ 14 выборки становки, генератор 15 тактовых импульсов , элемент И 16, втдрой триггер 17, конденсатор 18, второй преобразователь 19 напр жени  в ток, второй интегратор 20, второй ключ 21 начальной установки, второй генератор 22 линейно измен ющегос  напр жени , второй компаратор 23 третий триггер 24, второй цифровой измеритель 25 временного интервала . Вход преобразовател  1 напр жени  в ток соединен с входной шиной и входом второго преобразовател  19 напр жени  в ток, выход которого Соединен с входом интегратора 20, выходом ключа 12 и выходом ключа 13. Информационный вход ключа 12 соединен с выходом источника 9 образцового тока, второй выход ключа 12 соединен с общей шиной и вторым выходом ключа 13. Информационный вход ключа 13 соединен с выходом источника 10 образцового тока, управл ющий вход ключа 13 соединен с управл ющим входом ключа 21, с выходом триггера 24, и выходом цифрового измерител  временного интервала 25, 1;Торой вход которого соединен г выходом генератора 15 тактовых импульсов, первым входом элемента И 16 и вторым входом цифрового измерител  7 временного интервапа , первый вход которого соединен с выходом триггера 6, вторым входом элемента И 16, управл юии м входом ключа 11 и управл ющим входом ключа 3, информационный вход которого соединен с выходом интегратора 2 и входом ключа 14 выборки, выход которого соединен с конденсатором 18 и входом компаратора 23, выход которого соединен с входом триггера 24, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора 15 тактовых импульсов и управл ющим входом ключа 14. Второй вход компаратора 23 соединен с выходом генератора 22 линейно измен ющегос  напр жени ,вход которого соединен с выходом интегратора 20. Выход источника 8 образUonoro тока соединен с входом ключа 11, первый выход которого соединен с общей ИННОЙ, а второй гыход соединен с выходом преобразовател  1 напр жени  в ток и входом интегратора 2. Выход ключа 3 соединен с входом генератора 4 линейно измен ющегос  напр жени  , выход которого соединен с входом компаратора 5, выход которого соединен с входом триггера 6, второй вход которого соединен с выходом генератора 15 тактовых импульсов и вторым входом триггера 17, первьй вход которого соединен с выходом элемента И 16. УrIpaвл ю u й вход ключа 12 соединен с выходом триггера 17.

Втора  обкладка конденсатора 18 и второй вход компаратора 5 соединены с общсй шиной устройства.

В момент времени t (фиг.2) ключи 3, 14, 21 замкнуты и конденсатор 18 отслеживает напр жение на интегратора 2. Напр жение на входе и выходе генератора 4 линейно измен ющегос  напр жени  соответствует напр жению на выходе интегратора 2. Напр жение на входе и выходе генератора 22 линейно измен ющегос  напр жени  равно напр жению на выходе интегратора 20. Ключи 11, 12 и 13 наход тс  в положении , когда токи от источников 8, 9 и 10 образцового тока переключены на общую шину. Интеграторы 2 и 20 интегрируют входной сигнал. В момент времени t импульс с выхода генератора 15 тактовых импульсов переключает триггеры 6 и 17. Ключ 3 размыкаетс , ключ 11 переключает ток J на вход интегратора 2, ключ 12 переключает ток D J на вхо интегратора 20.

Ключ 12 подключает ток от источника 9 образцового тока к входу интегратора 20 на врем  -Ъ,, +-tru-Л

С 1- Ч (

где t р, - период счетных импульсов

ur--r -l eNi

fc - врем , cooTСЧ

СЧ

ключ 3 замыкаетс , ключ 11 переключает ток на общую шину, с приходом очередного счетного импульса на второй вход элемента И 16 переключаетс  триггер 17 и ключ 12 переключают ток на общую шину.

В интервале времени от t,, до момента срабатывани  компаратора 5 на вход цифрового измерител  временных интервалов 7 поступали счетные импульсы с выхода генератора тактовых импульсов 15 и формировалс  код старших разр дов преобразуемого входного напр жени .

К моменту t,, (где Т - период преобразовани ) напр жение на интеграторах 2 и 20 имеет вид:

;L (t)cJt-- 1 (1-(2) с;

бх с.

V

и2(Ч1 2(г)()

.и (

где

1

2 S ,

скорость разр да конденсатора генератора 8 линейно измен юш.егос  напр жени . J.

Гли Н 8

i С

г/ми н 8

i

u.(в) u(i,,WcJ..

1 J

±. п

(t)di ;

с, I JBX

t,

2(3h,(,,4;rветствующее младшим разр дам цифрового эквивалента входного сигнала, eNt - цела  часть числа.

Интеграторы 2 и 20 интегрируют сумму токов Og и 3, Напр жение на выходе генератора 4 линейно измен ющегос  напр жени  измен етс  от UCt) до 0. В момент равенства О компаратор переключает триггер 6 и

В момент времени t, импульс генератора 15 тактовых импульсов разомкнет ключ 14, переключит триггер 24 в состо ние, когда на цифровой измеритель 25 временнгих интсфвалов

поступают счетные импульсы, ключ 13 переключает Э источника 10 образцового тока с общей шины на вход интегратора 20, ключ 21 разомкнетс , и начнетс  разр д генератора 22 линейно измен ющегос  напр жени  22.

Так как пгразр дный код цифрового эквивалента аналогового сигнала paisбит на п/2 старших и п/2 младших разр дов, то ток 1 источника образ цового тока 10 равен

о,/г

П/2

3.

Разр д будет продолжатьс  врем  Тц

;р ..(зl-u,(iзl .

м-где Sj - скорость разр да конденсатора генератора 22 линейно измен ющегос  напр жени 

При ,к моменту времени t ty + Т/2 напр жени  U(t) и ,) равны:

t4

Ut(4)(Sh- вх()

Ci 4

V

.(з)

в следукмцем такте процесс повтор етс :

- 1 Г ..,. .

с---5Г 1ГГв °

о

Nc eNt-r- - i

ri

-сч

Мi

-СЦ

где eNi - цела  часть.

Таким образом, уже во втором такте после изменени  входного сигнала аналого-цифровой преобразователь выдает старшие и младшие разр ды цифрового эквивалента, причем старшиеразр ды в пр мом коде, а младшие разр ды в дополнительном коде. Прототип дает решение тоже во втором такте, но при одинаковой частоте счетных импульсов и при одинаковом количестве разр дов цифрового эквивалента аналогового сигнала период преобразовател  прототипа равен Тпр t ц а у предлагаемого устройства Т 2/2.+1

Таким образом, данный аналогоцифровой преобразователь имеет быстродействие в К раз большее, чем прототип, где

К 1

..

Claims (1)

1. АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий первый преобразователь напряжения в ток, вход которого соединен с входной шиной, а выход - с первым выходом первого ключа и входом первого интегратора, выход которого соединен с информационным входом первого ключа начальной установки, выход которого соединен с входом первого генератора линейно изменяющегося напряжения, выход которого соединен с первым входом первого компаратора, второй вход которого соединен с общей имной, а выход - с первым входом первого триггера, второй вход которого соединен с первым выходом генератора тактовых импульсов, второй выход которого соединен с первым входом первого цифрового измерителя временных интервалов, второй вход которого соединен с выходом первого триггера и управляющими входами первого ключа начальной установки и первого ключа, информационный вход которого соединен с выходом первого источника образцового тока, а второй выход - с общей шиной, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены второй интегратор, второй и третий источники образцового тока.второй и третий ключи, второй ключ начальной установки, второй генератор линейно изменяющегося напряжения, второй компаратор, второй и третий триггеры, второй цифровой измеритель временных интервалов, элемент И, ключ выборки, запоминающий конденсатор, второй преобразователь напряжения в ток, вход которого соединен с входной шиной, а выход - с первыми выходами второго и третьего ключей и входом второго интегратора, выход которого соединен с информационным входом второго ключа начальной установки, выход которого соединен с входом второго генератора линейно изменяющегося напряжения, выход которого соединен с первым входом второго компаратора, второй вход которого через запоминающий конденсатор соединен с общей шиной и через ключ выборки с выходом первого интегратора соответственно, а выход - с первым входом второго триггера, второй вход которого соединен с третьим выходом генератора тактовых импульсов и управляющим входом ключа выборки соответственно, а выход - с управляющими входами третьего ключа и второго ключа начальной установки и первым входом второго цифрового измерителя временных интервалов соответственно, второй вход которого соеди

   SU „„1098101 вен с вторым выходом генератора тактовых импульсов и первым входом элемента И соответственно, второй вход которого соединен с выходом первого триггера, а выход - с первым входом третьего триггера, второй вход которого соединен с первым выходом генератора тактовых импульсов, а выход - с управляющим входом второго ключа, информационный вход которого соединен с выходом второго источника образцового тока, а второй выход с общей шиной, при этом информационный вход третьего ключа соединен с выходом третьего источника образцового тока,а второй выход - с общей шиной.