SU1481803A1 - Logarithmic analog-digital converter - Google Patents
Logarithmic analog-digital converter Download PDFInfo
- Publication number
- SU1481803A1 SU1481803A1 SU874182076A SU4182076A SU1481803A1 SU 1481803 A1 SU1481803 A1 SU 1481803A1 SU 874182076 A SU874182076 A SU 874182076A SU 4182076 A SU4182076 A SU 4182076A SU 1481803 A1 SU1481803 A1 SU 1481803A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- input
- output
- digital
- analog
- flip
- Prior art date
Links
Landscapes
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
Изобретение касаетс преобразовани информации из аналоговой формы в цифровую и может быть использовано в измерительной, преобразовательной и вычислительной технике, а также в системах автоматического управлени . Цель изобретени - повышение точности преобразовани . Логарифмический аналого-цифровой преобразователь (АЦП) содержит источник опорного напр жени , два коммутатора, генератор экспоненциального напр жени (ГЭН) с входом регулировки посто нной времени экспоненты, аналоговый и цифровой компараторы, два Д - триггера, элемент И, одновибратор, два счетчика, регистр, блок синхронизации, генератор опорных импульсов, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и интегратор. Логарифмический АЦП работает на основе сравнени экспоненциального напр жени ГЭН с двум опорными и измер емым напр жени ми и формировани параллельно измерительного и калибровочного интервалов с помощью Д - триггеров, которые преобразуютс в цифровой код первым и вторым счетчиками. Код калибровочного интервала сравниваетс с цифровой константой и по результатам сравнени с помощью ЦАП и интегратора вырабатываетс напр жение регулировки посто нной времени экспоненты ГЭН. 2 ил.The invention relates to the conversion of information from analog to digital form and can be used in measuring, converting and computing equipment, as well as in automatic control systems. The purpose of the invention is to improve the accuracy of the conversion. The logarithmic analog-to-digital converter (ADC) contains a reference voltage source, two switches, an exponential voltage generator (LEG) with an input for adjusting the constant time of the exponents, analog and digital comparators, two D - triggers, And element, one-shot, two counters, register, synchronization unit, reference pulse generator, digital-to-analog converter (D / A converter) and integrator. The logarithmic ADC works on the basis of a comparison of the exponential voltage of the HEG with two reference and measured voltages and forming parallel measuring and calibration intervals using D - triggers, which are converted into digital code by the first and second counters. The code of the calibration interval is compared with the digital constant and, based on the results of the comparison, the voltage of the constant-time exponent of the LEGs is generated by using the DAC and the integrator. 2 Il.
Description
Изобретение относитс к устройствам преобразовани аналоговой формы информации в цифровую и может быть использовано в автоматике, измерительной , преобразовательной и вычислительной технике, а также в системах управлени .The invention relates to devices for converting analog information into digital form and can be used in automation, measurement, conversion, and computer technology, as well as in control systems.
Цель изобретени - повышение точности .The purpose of the invention is to improve accuracy.
На фиг. 1 представлена функциональна схема логарифмического аналого- цифрового преобразовател ; на фиг.2- временные диаграммы его работы.FIG. 1 shows a functional diagram of a logarithmic analog-to-digital converter; figure 2 is a timing diagram of his work.
Логарифмический аналого-цифровой преобразователь (ЛАЦП) содержит источник 1 опорных напр жений, первый коммутатор 2, генератор 3 экспоненциального напр жени (ГЭН) с регулируемой посто нной времени экспоненты, первый 4 и второй 5 счетчики, аналоговый компаратор 6, элемент И 7, одновибратор 8, два D-триггера 9 и 10,( блок 11 синхронизации, регистр 12, цифровой компаратор 13, двухразр дный цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 14, интегратор 15, генераторThe logarithmic analog-to-digital converter (LATsP) contains the source 1 of the reference voltage, the first switch 2, the exponential voltage generator 3 (LEG) with an adjustable time constant of the exponent, the first 4 and the second 5 counters, the analog comparator 6, element I 7, the one-shot 8, two D-flip-flops 9 and 10, (synchronization unit 11, register 12, digital comparator 13, two-digit digital-to-analog converter (D / A converter) 14, integrator 15, generator
ооoo
,,
00 0000 00
314314
16опорных импульсов, второй коммутатор 17, аналоговый вход 18, цифровой вход 19 задани начального кода цепи регулировани посто нной времени экспоненты и цифровой выход 20 ycTpouctsa.16 support pulses, a second switch 17, an analog input 18, a digital input 19 sets the initial code of the exponent of the constant-time control circuit and a digital output 20 ycTpouctsa.
ЛА1Щ работает следующим образом.LA1SH works as follows.
На аналоговый вход 18 устройства поступает измер емое напр жение Ux, на цифровой вход 19 - посто нный код Nxo. По импульсу запуска 29 от блока 11 синхронизации генератор 3 экспоненциального напр жени зар жаетс до своего максимального напр жени U5.The analog input 18 of the device receives the measured voltage Ux, and the digital input 19 receives a constant Nxo code. The start-up pulse 29 from the synchronization unit 11 generates the exponential voltage generator 3 to its maximum voltage U5.
По окончании этого импульса с момента Т начинаетс формирование экспоненциального напр жени 31. Импульсом 30 осуществл етс сброс счетчиков 4 и 5 и предустановка D-тригге- ров: триггер 9 устанавливаетс в О, а триггер 10 - в 1, если они находились в других состо ни х (срач после включени питани ).At the end of this pulse, exponential voltage 31 begins to form T. Pulse 30 resets counters 4 and 5 and presets D-triggers: trigger 9 is set to O, and trigger 10 is set to 1 if they were in other states x (srach after power on).
За счет нулевого кода на управл ющих входах первого 2 и второгоDue to the zero code on the control inputs of the first 2 and second
17коммутаторов включаютс их первые каналы, так что на выход первого коммутатора 2 поступает первое опорное напр жение U01 с его первого входа (фиг. 2, диаграмма 32). Это напр жение и экспоненциальноспадающее напр жение с ГЭН 3 подаютс на входы компаратора 6 и сравниваютс в нем. Пока U0 больше напр жени ГЭН 3The switch 17 switches on their first channels, so that the output of the first switch 2 receives the first reference voltage U01 from its first input (Fig. 2, diagram 32). This voltage and the exponential decay voltage from the HENG 3 are fed to the inputs of the comparator 6 and are compared in it. For now, U0 is more than the leg 3 voltage.
на выходе аналогового компаратора 6 присутствует О (диаграмма 33). В этом состо нии на информационном входе триггера 9 действует Лог. 1 с выхода второго коммутатора 17, а на информационном входе триггера 10 присутствует Лог. О с выхода старшего разр да калибровочного счетчика 4 (диаграмма 34).At the output of the analog comparator 6, O is present (diagram 33). In this state, the information input on the trigger 9 has a log. 1 from the output of the second switch 17, and at the information input of the trigger 10 there is a Log. About from the output of the high bit of the calibration counter 4 (diagram 34).
В момент ТЗ экспоненциальное напр жение становитс меньше опорного U0( , и на выходе аналогового компаратора 6 формируетс положительный перепад, который, поступа через элемент И 7 на тактовые входы триггеров 9 и 10, приводит к их опрокидыванию в соответствии с сигналами на их информационных входах. Необходимо учесть, что на втором входе элемента И 7 все это врем находитс Лог.1 (фиг. 2, диаграмма 38), поскольку од новибратор 8 имеет инверсный выход. Таким образом, на пр мом выходе пер1803At the moment of the TZ, the exponential voltage becomes less than the reference U0 (and, at the output of the analog comparator 6, a positive differential is generated, which, entering through the And 7 element at the clock inputs of the flip-flops 9 and 10, causes them to tilt according to the signals at their information inputs. It should be noted that at the second input of the element And 7 all this time is Log.1 (Fig. 2, diagram 38), since one of the new vibrators 8 has an inverse output. Thus, at the direct output, the first 1803
4 four
вого триггера 9 формируетс передний фронт измерительного временного-интервала Ти 37, а на инверсном выходе второго триггера 10 - калибровочного интервала Т 35. Оба счетчика 4 и 5 по сигналам разрешени счета с триггеров 9 и 10 начинают считать импульсы опорной частоты с генератораof the first trigger 9, the leading edge of the measuring time interval Ti 37 is formed, and at the inverse output of the second trigger 10 - the calibration interval T 35. Both counters 4 and 5, according to the counting resolution signals, start the frequency pulses from the generator 9 and 10
16.sixteen.
Сигнал Лог. 1 с инверсного выхода триггера 10 воздействует на входы управлени младшего разр да коммутаторов 2 и 17 и переключает их на вторые каналы, в результате чего на второй вход аналогового компаратора 6 поступает измер емое напр жение U, , & на информационный вход D-триггера 9 - сигнал Лог. О. Поскольку и,:Signal Log. 1, the inverted output of the trigger 10 acts on the low-order control inputs of the switches 2 and 17 and switches them to the second channels, with the result that the second input of the analog comparator 6 receives the measured voltage U,, & to the information input of the D-flip-flop 9 - signal Log. A. Because and,:
U,,, , то в момент Т аналоговый компаратор 6 возвращаетс в О.U ,,, then at time T the analog comparator 6 returns to O.
В момент Т экспоненциальное напр жение 31 становитс меньше измер емого и компаратор 6 -вырабатывает второй положительный перепад, который приводит к опрокидыванию в исходное нулевое состо ние триггера 9 в соответствии с сигналом на его информационном входе. Формирование измерительного интервала заканчиваетс . Длительность измерительного интервала Тм равна: Ти Т5 - Т3 At time T, the exponential voltage 31 becomes less than the measured one and the comparator 6 produces a second positive differential that causes the trigger 9 to return to its original zero state in accordance with the signal at its information input. The formation of the measurement interval ends. The duration of the measuring interval Tm is equal to: Ti T5 - T3
, 1 U ot/v, 1 u ot / v
с,-In --, где с-- посто нна вреи c, -In -, where c-- is constant
мени экспоненциального напр жени ГЭН 3. Выходной код счетчика 5 равенthe exponential voltage of the LEG 3. The output code of the counter 5 is equal to
N - f , Г In --21- н гл, °э1П их N - f, G In --21- n hl, ° e1P them
(О(ABOUT
Второй триггер 10 в момент времени Т5 остаетс в состо нии О поскольку на его информационном входе действует ЛоГ. О, начина с момента Тг , до момента Т6. В моментThe second trigger 10 at time T5 remains in state O since LoG acts at its information input. Oh, starting from the moment Tr, until the moment T6. In the moment
времени Т6 на выходе старшего разр да счетчика 4 по вл етс Лог. 1. Это приводит к переключению коммутаторов 2 и 17 на третьи каналы и подключению к второму входу компаратораa time T6 at the output of the most significant bit of the counter 4, a log appears. 1. This leads to switching switches 2 and 17 to third channels and connecting to the second input of the comparator
6 второго опорного напр жени U0Ј6 second reference voltage U0Ј
(U0,, U0, ) . Выходной сигнал компаратора устанавливаетс в О. Таким образом, схема ЛАЦП подготавливаетс к фиксации окончани калибровочного(U0 ,, U0,). The comparator output signal is set to O. Thus, the LACP circuit is prepared for fixing the end of the calibration
интервала.interval.
Рассмотренный интервал времени Т6- Tz, в котором измен етс напр жение ГЭН 3, определ ет диапазон измеренийThe considered time interval T6-Tz, in which the voltage of the inheritor 3 varies, determines the measurement range
DM входного напр жени , который св зан с разр дностью п счетчиков 4 и 5 и разрешающей способностью йЛАЦП следующим образомDM input voltage, which is related to the size of the n counters 4 and 5 and the resolution of the LATCP as follows
Ви 2™-.Bee 2 ™ -.
В момент Т7 экспоненциальное напр жение ГЭН 3 становитс меньше второго опорного напр жени Uoi , при этом на компараторе 6 формируетс положительный перепад, который приводит к опрокидыванию второго триггера 10 (так как сигнал на его информационном входе изменилс в момент Т6). Формирование калибровочного интервала Тк заканчиваетс At time T7, the exponential voltage of the LEG 3 becomes less than the second reference voltage Uoi, while a positive differential is generated at the comparator 6, which causes the second trigger 10 to tilt (as the signal at its information input changed at time T6). The formation of the calibration interval Tk ends
Tk Т7 - ТTk T7 - T
/ -1 UCM/ -1 UCM
э1п e1p
04 04
на счетчике 4 устанавливаетс кодcode 4 is set on counter 4
f f
onon
, U о,Uh oh
In --,In -,
otot
(2)(2)
который сравниваетс на цифровом компараторе 13 с посто нным начальным кодом N ko.which is compared on digital comparator 13 with a constant initial code N ko.
С момента Т-, до Т8 происходит установление на выходах Больше -и меньше цифрового компаратора 13 результата сравнени кодов. В момент Tg импульсом 28 с выхода блока 11 синхронизации производитс запись информации в регистр 12 и двухразр д иый ЦАП 14. В регистре 12 фиксируетс код NM измер емого напр жени , т.е. происходит обновление результата преобразовани . В двухразр дном ЦАП t4 запоминаетс результат сравнени кодов, который сохран етс в нем в течение одного периода преобразовани .From the moment T-, to T8, the output of the More-and less digital comparator 13 of the result of the comparison of the codes occurs. At the time Tg, the pulse 28 from the output of the synchronization unit 11 records information in the register 12 and the two-bit DAC 14. The register 12 records the NM code of the measured voltage, i.e. The conversion result is updated. In a two-bit DAC t4, the result of the code comparison is stored, which is stored therein during one conversion period.
Аналоговое двухпол рное напр жение с выхода ЦАП 14, имеющее следукг- щую релейную характеристику -Е„, если NK Nko; О , если Nk NKO ; -+Е„, если NK NKO ,Analog two-pole voltage from the output of the DAC 14, which has the following relay characteristic -E, if NK Nko; Oh, if Nk NKO; - + Е „, if NK NKO,
поступает на интегратор 15 и лее с выхода интегратора 15 на вход управлени посто нной времени экспоненциального напр жени ГЭН 3.enters the integrator 15 and more from the output of the integrator 15 to the input of the control of the time constant of the exponential voltage of the LEG 3.
Посто нную времени интегратора 15с учетом величины Е п выбирают такой, чтобы за врем спадающего участка экспоненциального напр жени изменение выходного напр жени интегратора 15 не превышало величины эквивалентной 0,5 единицы счета кода N.The time constant of the integrator 15, taking into account the value of E p, is chosen such that during the time of the falling portion of the exponential voltage, the change in the output voltage of the integrator 15 does not exceed the equivalent of 0.5 code unit of code N.
Таким образом, с помощью рассмотренной цепи регулировки код счетчикаThus, using the considered adjustment circuit, the counter code
NK NKONK NKO
(3)(3)
с погрешностью, не превышающей единицы счета, поскольку сравнение осуществл етс в цифровой форме цифровым компаратором 13. Из (1)-(3) на- ход тwith an error not exceeding the unit of account, since the comparison is carried out in digital form by a digital comparator 13. From (1) - (3) there is
20 lg ЯN NKO20 lg ЯN NKO
U)U)
20 lg HЈL 20 lg HЈL
(4)(four)
UU
0202
откуда видно, что выходной код ЛАЦП пропорционален логарифму отношени измер емого и опорного напр жений.whence it is seen that the output LACP code is proportional to the logarithm of the ratio of the measured and reference voltages.
При увеличении (во врем переходных процессов при включении питани ) калибровочный интервал ограничен сверху значением (Т.-Т) импульсом 30 предустановки триггеров 9 и 10. При чрезмерном уменьшении €э ниже минимально допустимой величиныWith an increase (during transients when power is turned on), the calibration interval is bounded above by the value (T.-T) of the pulse 30 of the preset trigger 9 and 10. If the reduction in e is too low below the minimum allowable value
(этот случай отмечен на диаграмме 31 пунктиром) третий положительный перепад на выходе компаратора 6 отсутствует (пунктир на диаграмме 33), поэтому , калибровочный интервал Tk ограничиваетс снизу отрицательным импульсом 38 с выхода одновибратора 8 через элемент И 7 с тем, чтобы исключить инверсию знака обратной св зи по цепи регулировки Јэ.(this case is marked on the diagram 31 by a dotted line) the third positive difference at the output of the comparator 6 is absent (the dashed line at diagram 33), therefore, the calibration interval Tk is limited from the bottom by a negative pulse 38 from the output of the one-shot 8 through the element 7 to eliminate the sign inversion connection through the adjustment circuit Јe.
Оперативна проверка работоспособности ЛАЦП осуществл етс путем сн ти входного напр жени .An operational test of the performance of the LACP is performed by removing the input voltage.
Как видно из временных диаграмм 31 и 32, положительный перепад в момент времени Т при этом отсутствует , а выходное напр жение компаратора 6 (диаграмма 33 ) равно нулю вплоть до момента Т7, т.е. первый триггер 9 срабатывает одновременно сAs can be seen from time diagrams 31 and 32, there is no positive difference at time T, and the output voltage of comparator 6 (diagram 33) is zero up to time T7, i.e. the first trigger 9 is triggered simultaneously with
вторым 10 в момент Т7 и измерительный интервал становитс равным калибровочному Ти Тк. При этом выходной код ЛАЦП NM NKo, что и вл етс критерием работоспособностиthe second 10 at time T7 and the measurement interval becomes equal to the calibration Ti Ti. In this case, the output code of the LATCP NM NKo, which is the performance criterion
всего ЛАЦП.total latsp.
При выборе параметров ЛАЦП следует учесть, что величина кода Nj,0 оп- редел етс диапазоном опорных напр женийWhen choosing LACP parameters, one should take into account that the value of the code Nj, 0 is determined by the range of reference voltages
D, 20 lg g«-(5)D, 20 lg g "- (5)
и 01 и требуемой разрешающей способностьюДand 01 and the required resolution
- Dk- Dk
Т T
а посто нна времени экспоненты св зана с опорной частотой соотношением (2), которое с учетом (5) и (6) дает С Mgeand the exponential time constant is related to the reference frequency by the relation (2), which, taking into account (5) and (6), gives C Mge
Л-f,-. Lf, -.
Величина определ ет быстродействие преобразовател .The value determines the speed of the converter.
Практически при величине опорной частоты в несколько мегагерц и требуемой разрешающей способности, например , & 0,01 дБ достижимы быстродействие в доли миллисекунды и погрешность , не превышающа сотьйс долей децибела.Practically with a reference frequency of several megahertz and the required resolution, for example, & 0.01 dB are achievable in a fraction of a millisecond and an error not exceeding a fraction of a decibel.
Таким образом, в ЛАЦП введением цепи автоматической регулировки посто нной времени экспоненты ГЭН 3 повышена точность преобразовани за счет уменьшени медленно мен ющихс составл ющих погрешности, обусловленных уходом параметров ГЭН 3 и других элементов ЛАЦП.Thus, in LACP, by introducing an automatic constant-time adjustment circuit for exponents of the LEG 3, the conversion accuracy is improved by reducing the slowly varying error components due to the departure of LEG 3 parameters and other LACP elements.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874182076A SU1481803A1 (en) | 1987-01-16 | 1987-01-16 | Logarithmic analog-digital converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874182076A SU1481803A1 (en) | 1987-01-16 | 1987-01-16 | Logarithmic analog-digital converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1481803A1 true SU1481803A1 (en) | 1989-05-23 |
Family
ID=21280734
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU874182076A SU1481803A1 (en) | 1987-01-16 | 1987-01-16 | Logarithmic analog-digital converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1481803A1 (en) |
-
1987
- 1987-01-16 SU SU874182076A patent/SU1481803A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 840948, кл. G 06 G //24, 1981. Авторское свидетельство СССР № 723602, кл. G 06 G 7/24, 1977. i * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4254406A (en) | Integrating analog-to-digital converter | |
US4980634A (en) | Electric power measuring system | |
SU1481803A1 (en) | Logarithmic analog-digital converter | |
SU1656563A2 (en) | Logarithmic ad converter | |
US4847620A (en) | Clock-controlled voltage-to-frequency converter | |
US5353025A (en) | Methods and apparatus for digitally encoding repetitive analog waveforms | |
SU815897A1 (en) | Device for measuring dynamic characteristics of analogue-digital converters | |
RU2007029C1 (en) | Analog-to-digital converter with intermediate conversion to frequency | |
SU1280697A1 (en) | Device for measuring the reading delay time of analog-to-digital converters | |
SU1425724A1 (en) | Analog integrator | |
SU1483639A1 (en) | Integrating analog-to-digital converter | |
RU2028635C1 (en) | Device for measuring transient and frequency characteristics of electric instruments | |
SU1200421A1 (en) | Analog-to-digital converter | |
JPS5895423A (en) | Analog-digital converting circuit | |
SU1522401A1 (en) | Device for measuring dynamic parameters of fast a-d converters | |
SU1406792A1 (en) | Device for measuring analog values with automatic scaling | |
SU1010722A1 (en) | Voltage-to-code converter | |
SU688987A1 (en) | Converter of the rate of variation of analogue signal into time interval | |
SU682908A2 (en) | Analog-digital integrator | |
SU1627998A1 (en) | Converter converting product of two dc voltages to dc voltage | |
SU966660A1 (en) | Device for measuring short pulse duration | |
SU1003331A1 (en) | Analog-digital converter | |
SU1242991A1 (en) | Device for multiplying electrical signals together | |
SU656018A1 (en) | Arrangement for measuring pulse duration with random recurrence period | |
SU1051548A1 (en) | Squaring analog/digital converter |