SU395875A1 - Аналого-цифровой преобразователь - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к аналого-цифровой вычислительной технике и может примен тьс  в качестве входных устройств цифровых машин.

Известны аналого-цифровые преобразователи , в которых применен способ поразр дного взвешивани . Преобразователи высокой точ;ности стро т по замкнутой схеме, в которой примен ют декодируюш;ий цифро-ана.толовый преобразователь. Напр жение на выходе преобразовател  пропорционально набранно .му коду и непрерывно сравниваетс  со входным, лриче.м код иабирают поочередно, начина  со старшего разр да.

Устройство сравнени  срабатывает один раз на каждый разр д. Таким образо.м, максимальное врем  преобразовани  равно времени «взвешивани  каждого разр да, умноженному на (Количество раз1р дов. Дл  быстродействующих преобразователей (например 100000 преобразований в секунду) необходимое врем  «взвешивани  каждого разр да достигает единиц микросекунд. Увеличение количества разр дов требует поэтому уменьшени  времени «взвешивани .

Однако в -известных устройствах при уменьшении времени «вавешива.ни  одного разр да в декодирующем преобразователе возникают дополнительные погрешности за

счет неточности срабатывани  электронных ключей.

В цифро-аналоговых преобразовател х в качестве ключей примен ют диодные или транзисторные ключи. Транзисторные ключи в инверсном включении имеют малое остаточное напр жение открытого ключа, малое внутреннее сопротивление открытого ключа, однако из-за конечного времени рассасывани  неосновных носителей врем  переключени  таких ключей достигает нескольких микросекунд . Диодные КЛЮЧ71, облада  малы.м временем переключени , достигающим долей микросекунды, л.меют большие оста iочные

напр жени  открытых ключей. Естественно, что в декодирующих преобразовател х паразитные остаточные напр жен 1  открытого ключа ограничивают точность преобразовани . Применение источников тока дл  устранени  погрешности диодных ключей не дает большого выигрыша в точности из-за необходимости создани  стабильных источников тока с внутренним сопротивлением в несколько дес тков мегомов. Кроме того, зависимость погрешности сопротивлени  декодирующей сетки от частоты за счет конечного времени нарастани  импульса напр жени  на сетке ограничивает быстродействие декодирующего преобразовател . В лучших декодирующих сетках общее врем  нарастани  напр жени  до величины, соответствующей по преш«ости 0,03%, дл  четырех разр дов составл ет две микросекунды. Дл  дес тираз.р дной сетки это врем  нарастани  составит величину пор дка нескольких микросекунд. Известные быстродействующие преобразователи со временем преобразовани  меньще 20 мксек, работающие по способ} поразр дпого «взвещи.вани , имеют се.мь-восемь разр дов . Целью изобретени   вл етс  повышение точности устройства. Дл  этого в преобразователь включена с.хема сравнени  и реверсивный счетчик, выходы которого соединены со входами преобразовател  точного отсчета, а вход усилител  подключен .к выходу схемы вычитани , ключи и генератор тактовых импульсов, подключенный к преобразователю грубого отсчета старщих разр дов, реверсивному счетчику и первым входам ключей, второй вход одного из которых соединен с выходом усилител , а (ВЫХОД - со входо.м преобразовател  грубого отсчета младших разр дов, вторые входы остальных ключей соединены с выходами преобразовател  грубого отсчета старших разр дов , а выходы этих ключей - с соответствующими входами реверсивного счетчика. На чертеже приведена блок-схема преобразовател . Аналого-цифровой преобразователь содержит преобразователь 1 грубого отсчета старших разр дов, схаму вычитани  2, усилитель 3 с малым дрейфом ил,и бездрейфовый, реверсивный счетчик 4, преобразователь 5 точного отсчета, схе.му сравнени  6, преобразователе 7 грубого отсчета младших разр дов, регистр пам ти 5 старщих разр дов, ключ 9 дл  подачи сигнала на вход преобразовател  грубого отсчета, гене,ратор 10 тактовых импульсов, регистр 11 младших разр дов, ключи 12 параллельного выхода преобразовател  грубого отсчета старщих разр дов, разр дные  чейки 13, вентили 14. Вход преобразовател  соединен с преобразователем / грубого отсчета младших разр дав и с одним из входов схемы вычитани  2. Полученный, па выходе преобразов ател  / код ,из п двоичных разр дов (в приведенном примере  -5) имеет погрешность квантовани  преобразовател  /. Точность задани  кванта младшего разр да невысока . Реверсивный счетчик 4 представл ет собой устройство, имеющее п параллельных входов и п параллельных выходов и выполн ет функции регистра пам ти, кроме того имеетс  один последовательный вход, как у реверсивного счетчика. Ячейки 13 реверсивного счетчика 4 отделены вентил ми 14 так, что при работе в режиме регистра пам ти, когда код поступает на па.раллельные входы через ключи 12, изменение кода в предыдущей разр дной  чейке не вли ет на последующую. При работе в режиме счетч.ика сигнал поаетс  на последовательный вход через вениль 14, 1КЛЮЧИ 12 отсоедин ют счетчик 4 от реобразо1вател  -J, а вентили 14 подключают  таким образом, чтобы счетчик 4 мог работать в режи1ме измепени  зафиксированного кода на ± младшего разр да. Выход счетч.ика 4 имеет только параллельные каналы но числу, равному числу параллельпых входов, выходы соединены с регисто .м пам ти 5 старших разр дов, а кроме того соединены с преобразователем 5 точного отсчета. Преобразователь 5 точного отсчета имеет количество разр дов, равное числу разр дов преобразовател  /, но погрешность кванта младшего разр да соответствует требуе.мой погрещности всего аналого-цифрового преобразовател . Вход преобразовател  соединен также с одним из входов схемы вычитани  2, другой вход которой соединен с выходом преобразовател  5, выход схемы вычитани  2 соединен с усилителем 3, выход усилител  соединен через ключ 9 с преобразователем 7, подключенным к регистру 11. Выход усилител  3 соединен со схемой сравнени  6. Причем при выборе аналога должен учитыватьс  коэффициент усилени  усилител  5. Выход схемы сравнени  соединен с последовательным входом реверсивного счетчика 4. Выход преобразовател  7 соединен с регистро .м // младших разр дов. Генератор W та1ктовых импульсов управл ет ключами 12 и вентил ми 14. Генератор W тактовых импульсов управл ет поочередно работой обоих преобразователей грубого отсчета . Аналого-цифровой преобразователь работает в два такта, задаваемых генератором 10 тактовых импульсов. В пе,рвом такте ключ 9 закрыт, вентили J4 закрыты, ключи 12 открыты . В этом случае преобразователь / производит грубое преобразование сигнала, счетчик 4 передает полученный код «а преобразователь 5, усилитель 3 усиливает разность между значением напр жени  па входе и напр жени  на выходе преобразовател  5, а схема сравнени  6 сравнивает оставшеес  напр жение с эквивалентом точного значени  кванта грубого преобразовани . После окончани  грубого преобразовани  и некоторой выдержки времени дл  окончательного установлени  напр жени  на выходе преобразовател  ключи 12 закрываютс , .вентили 14 открываютс  и счетчик 4 работает в режиме изменени  кода на ± 1 .или без из .менени , выходные и/мпульсы со счетчика поступают на регистр 8 старших разр дов. После .этого генератоо 10 тактовых импульсов подключает к работе преобразователь 7 |.младших раз1р дов и через генератор 10 оставша с  разность подаетс  дл  преобразовани  в младщие разр ды.