SU540367A1

SU540367A1 - Аналого-цифровой преобразователь

Info

Publication number: SU540367A1
Application number: SU2172044A
Authority: SU
Inventors: Алексей Иванович Колобанов; Николай Григорьевич Свица
Original assignee: Предприятие П/Я М-5308
Priority date: 1975-09-11
Filing date: 1975-09-11
Publication date: 1976-12-25

Description

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) предназначен дл использовани в области вычислительной техники, а также в автоматических системах управлени , в измерительной технике и технике св зи дл преобразовани сигналов вида «аналог-код.

Известны АЦП с двоично-взвешенными приближени ми. Характерной особенностью этих преобразователей вл етс компромисс между точностью преобразовани (отсчета) аналогового сигнала и быстродействием. За счет увеличени быстродействи эти АЦП проигрывают в точности преобразовани 1.

Наиболее близким по технической сущности вл етс АЦП, содержащий АЦП, выходы которых подключены к первым входам компараторов , вторые входы которых соединены со входной клеммой аналого-цифрового преобразовател , счетчики точного и грубого отсчета .

Недостатком этого АЦП вл етс сложность реализации устройства из-за больщого количества оборудовани . Например, дл семиразр дного АЦП при сигналах только одной пол рности требуетс шесть линий задержки , семь компараторов, семь блоков АЦП и около тридцати триггеров дл регистров . При двухпол рных сигналах количество оборудовани удваиваетс . Кроме того, недостатком данного АЦП вл етс низка точность преобразовани за счет большого количества блоков цифро-аналоговых преобразователей , в основном определ ющих погрешность АЦП в целом.

Целью изобретени вл етс сокращение оборудовани АЦП и повышение точности преобразовани .

Поставленна цель достигаетс тем, что в АЦП введены блок грубой зстановки счетчика

точного отсчета и блок управлени счетчиком грубого отсчета, входы которого соединены с выходами соответствующих компараторов, а первый выход блока управлени счетчиком грубого отсчета соединен со входами блока

грубой установки счетчика точного отсчета и счетчика грубого отсчета. Второй выход блока грубого отсчета соединен с первым входом счетчика точного отсчета, второй вход которого соединен с выходом блока грубой установки счетчика точного отсчета выходы счетчика точного отсчета подключены ко входам АЦП н к выходным клеммам АЦП, а выходы счетчика грубого отсчета соединены со входами блока грубой установки счетчика точного

отсчета.

Па фнг. 1 представлена функциональна схема АЦП; на фиг. 2 - диаграмма работы семиразр дного АЦП. АЦП состоит из компараторов 1, 2 н АЦП

3, 4 дл положительного и отрицательного

аналоговых сигналов соответственно, блока управлени счетчиком грубого отсчета 5, :блока грубой установки счетчика точного отсчета 6, счетчика грубого отсчета 7, счетчика точного отсчета 8, работающего на вычитание.

На первые входы компараторов 1, 2 поступает аналоговый эквивалент цифровой величины от АЦП 3, 4, а на вторые входы - входной аналоговый сигнал. Если аналоговый сигнал больше эквивалентного, то в зависимости от пол рности входного сигнала срабатывает один из компараторов, сигнал рассогласовани которого поступает на блок управлени счетчиком грубого отсчета 5. Сигналы блока 5 с частотой тактирующего импульса (ТИ) управл ют z-разр дным счетчиком грубого отсчета 7 и посредством блока грубой установки 6, п - разр дным счетчиком точного отсчета 8. При этом показани счетчика 8 будут приближатьс к аналоговой величине посредством грубого (шагового) приближени через N градаций цифрового эквивалента (в данном случае ). Когда аналоговый сигнал станет меньше цифрового эквивалента, поступающего от блока АЦП, то с выхода блока управлени счетчиком грубого отсчета 5 поступит сигнал, который закроет счетчик 7, блок грубой установки 6 и запустит счетчик 8. Счетчик, работающий на вычитание с тактовой частотой (ТИ), обработает такое количество тактов, которое необходимо дл того, чтобы на выходе установилс точный цифровой эквивалент аналоговой величины в параллельном коде.

Рассмотрим в качестве примера работу семиразр дного АЦП. Число возможных градаций N дл представлени аналогового сигнала при п 7 равно:

i n-l

N 2 2 +2-f

/ 0

+ 2 -f 24- 2 127

Число тактов т, необходимое дл отображени аналогового сигнала в цифровом эквиваленте , определ етс старшим разр дом преобразовател и равно т :|/2М Дл каждого конкретного п-разр дного АЦП m const и равно m k-{-p, где k--число тактов грубого отсчета аналогового сигнала; р - число тактов точного отсчета аналогового сигнала.

Дл нагл дности на фиг. 2 представлена диаграмма работы семиразр дного преобразовател дл выборки аналогового эквивалента числа 65, где а-амплитуда тактовых импульсов; б - выходное напр жение компаратора: в - диаграмма представлени числа 65.

Счетчик 8 перед началом цикла устанавливаетс в начальное состо ние (Ns), соответствующее . При первых трех тактах грубого приближени /Съ , Кз счетчик 8 посредством блока грубой установки 6 устанавливаетс в состо ние, соответствующее , но т. к. в этих случа х , сигналы от компараторов не поступают . При четвертом такте Ki счетчик 8 устанавливаетс в положение, соответствующее , и в зависимости от пол рности аналогового сигнала от одного из компараторов поступит сигнал, который закроет блок 6, счетчик 7, и запустит счетчик 8. После шести тактов точного отсчета счетчик 8 (работающего на вычитание) состо ни выходов триггеров этого счетчика покажут цифровой эквивалент аналоговой величины в параллельном коде (минус единица счета).

Таким образом, дл эквивалентного представлени условного числа 65 необходимо четыре такта К грубого приближени и шесть тактов Р точного приближени . В общем случае цифровой эквивалент аналотового сигнала отслеживаетс за 16 тактов , т. е. сохран етс быстродействие того же пор дка, что и в прототипе.

АЦП отличаетс от известных простотой выполнени при высокой точности н быстродействии .

Claims

Формула изобретени

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий аналого-цифровые преобразователи,

выходы которых подключены к первым входам компараторов, вторые входы которых соединены с входной клеммой аналого-цифрового преобразовател , счетчики точного и грубого отсчетов, отличающийс тем, что, с

целью повышени точности преобразовател , в него введены блок грубой установки счетчика точного отсчета и блок управлени счетчиком грубого отсчета входы которого соединены с выходами соответствующих компараторов , а первый выход блока управлени счетчиком грубого отсчета соединен со входами блока грубой установки счетчика точного отсчета и счетчика грубого отсчета, второй выход блока управлени счетчиком грубого отсчета соединен с первым, входом счетчика точного отсчета, второй вход которого соединен с выходом блока грубой установки счетчика точного отсчета, выходы счетчика точного отсета подключены ко входам аналогоцифровых преобразователей и к выходным клеммам аналого-цифрового преобразовател , а выходы счетчика грубого отсчета соединены со входами .блока грубой установки счетчика точного отсчета.

Фиг: