SU873402A1 - Аналого-цифрвоой преобразователь - Google Patents

Description

I

Устройство относитс  к электроизмерительной технике и используетс  в информационно-измерительных системах.

Известен аналого-цифровой преобра- , зователь, содержащий два амплитудных анализатора, две группы дифференциальных каскадов, причем один из входов каждого дифференциального каскада подключен ко входу данного аналого-цифрового преобразовател , другой вход каждого дифференциального каскада подключен к соответствующему источнику напр жени , а инверсные выходы нечетных дифференциальных каскадов объединены с неинверсными выходами четных 15 дифференциальных каскадов

Недостатком данного преобразовател   вл етс  низка  точность и надёжность ансшого-цифрового преобразовани .

Цель изобретени  - повышение точности и надежности аналого-цифрового, преобразовател .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в аналого-цифровом преобразовате- 25 ле, содержащем два амплитуднь1х анализатора , четыре компаратора, две группы из шестнадцати, дифференциальных каскадов каждый, причем первые входы дифференциальных каскадов соедине-30

ны со входной шиной, вторые входы дифференциальных каскадов соединены с соответствукнцими шинами опорных напр жений , инверсные выходы нечетных дифференциальных каскгодов соединены с с неикверсными выходами четных дифференциальных каскадов, дополнительно введены преобразователи ток-напр жение ,при этом инверсный выход второго дифференциального каскада первой группы соединен с инверсным выходом шестого , дес того, четырнадцатого дифференциальных каскадов той же группы, а также с неинверсными выходами третьего, седьмого, одиннадцатого, п тнадцатого дифференциальных каскадов второй группы и соединен со входом первого преобразовател  ток-напр жение, выход которого соединен со входом первого компаратора, инверсные выходы второго и дес того дифференциальных каскадов второй группы соединены с неинверсными выходами седьмого и п тнадцатого дифференциальных каскадов первой группы и соединены со входом второго преобразовател  ток-напр жение , выход которого соединен со входом второго компаратора, инверсный выход четвертого дифференциального каскада второй группы соединен с неинверсным выходом тринадц.атого дифференциального каскада первой группы и соединен со вхсздом третьего преобразовател  ток-напр жение, выход которого соединен со входом третьего компаратора, инверсный выход восьмого дифференциального каскада второй группы подключен ко входу четвертого преобразовател  ток-напр же-. ние, выход,которого соединен со входом четвертого компаратора, инверсные

выходы нечетных дифференциальных каскадов и неинверсные выходы четных дифференциальных каскадов обеих групп соединены со входами соответственно п того и шестого преобразователей ток-напр жение, выходы которых подключены соответственно ко входам первого и второго амплитудных анализаторов, неинверсные выходы первого , третьего, дев того, рдиннадцатого , инверсные выходы четвертого, восьмого, двенадцатого, шестнадцатого дифференциальных каскадов первой группы и неинверсные выходы первого, п того, дев того, тринадцатого, а также инверсные выходы шестого, двенадцатого , четырнадцатого, шестнадцатого , дифференциальных каскадов второй группы соединены с шиной источника напр жени .

На фиг.1 представлена схема аналого-цифрового преобразовател , где 1,2, 3, .. ., 16 дифференциальные каскады , объединенные в две группы, причем первые входы дифференциальных каскадов каждой группы подключены ко входной шине преобразовател . Вторые входы дифференциальных каскадов подключены к шинам опорных напр жений. Инверсные выходы дифференциальных каскадов 1,3,5,7,9,11,13 и 15 объединены с неинверсными выходами дифференциальных каскадов 2,4,6,8,10, 12, 16 и подключены ко входу преобразовател  ток-напр жение 17, выход которого подключен к амплитудному анализатору 18. Инверсные выходы дифференциальных каскадов 2,6,10 и 14 группы 19 объединены с неинверсными выходами 3,7,11 и 15 дифференциальных касксшов группы 20 и подключены ко входу преобразовател  ток-напр жение 21, выход которого подключен к компаратору 22. Неинверсные выходы дифференциальных каскадов 7 и 15 группы 19 объединены с инверсными выходами 2 и 10 дифференциальных каскадов группы 20 и подключены ко входу прерЬразовател  ток-напр жение 23, выход которого подключен ко входу компаратора 24. Неинверсный выход дифференциального каскада 13 группы 19 соединен с инверсным выходом дифференциального каскада 4 группы 20 и со входом преобразовател  ток-напр жение 25, к выходу которого подключен вход компаратора 26. Инверсный выход дифференциального каскада

8 группы 20 соединен со входом преобразовател  ток-напр жение 27, к выходу которого подключен вход компаратора 28. Свободные выходы дифференциальных каскадов обеих групп подключены к клемме 29 источника напр жени .

Линеаризаци  характеристик аналого-цифрового преобразовател  осущест1вл етс  с помощью опорных напр жений, путем смещени  функции преобразовани  двух групп дифференциальных каскадов по входному напр жению относительно друг друга так, чтобы нелинейные участки одной перекрывались относительно линейными участками другой .

На фиг.2а,б представлены токи с выходов дифференциальных каскгидов обеих групп, которые используютс  дл  формировани  необходимых функций преобразовани , | , ij , . . . ,

ib i о . . VG ки с неинверсных и инверсных выходов

дифференциальных каскадов первой группы , i;; , | . . . , , , 14 . . . токи соответственно с неинверсных и инверс-,, ных выходов дифференциальных каскадов второй группы. Линейные участки функций преобразовани , на которых работают выходные амплитудные анализаторы 18, представлены на фиг.2$ , где сплошной линией обозначены линейные участки функции преобразовани  первой группы, пунктирной - второй .

На фиг.2г,Э,е, представлены зависимости токов, втекающих в преобразователи ток-напр жение 21, 23, 25 и 27 (соответственно токи 1, 1, Ijj, Ij-,) от входного напр жени . Входные токи данных преобразователей  вл ютс  суммой соответствующих токов с выходов дифференциальных каскадов.

Два выходных амплитудных анализатора 18 кодируют любой входной сигнал в интервале (и:,, и.Однако взаимно однозначное соответствие между кодом с амплитудных анализаторов и выходнымсигналом возможно только дл  интервала входных напр жений, который меньше половины периода функций преобразовани  групп дифференциальных каскадов. Компараторы 22,24,26 и 28 кодируют напр жени  U, и,...,и (фиг.2), отстающие друг от друга Нс1 половину периода преобразо вани  и, таким образом, отдел ют один интервал входных напр жений, который кодирует выходные амплитудные анализаторы 18, от другого. Вследствие этого результирующий код (код с компараторов 22,24,26 и 28 и других ги плитудных анализаторов 18) однозначно св зан со входным сигналом., .

Claims (1)

1. Компаратор 28 имеет уровень срабатываний такой I (фиг.2г) что переключаетс  вс кий раз, когда входной сигнал проходит напр жение Ug.Точно так же компараторы 26,24 и 22 переключаютс  при напр жени х сортветст и,.ги Ua венно Uy, , rj, u, u, a «Л fe ll -4. b- вНЯоде и,. Ua, и компараторов 22,24,26 и 28 по вл ет с  напр жение логической единицы,бе ли выходной ток соответствующего преобразовател  ток-чапр жение мень ше I. За счет указанных зависимосте токов l.. Ijj. . 11° входного напр жени , код, образующийс  на выхо дах компараторов 22,24,26 и 28,пре ставл ет собой двоичный код Гре . Аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом. При входном напр жении U и, . (фиг.2в) на выходе компаратора 28 по вл етс  напр жение логического нул , так как при U U, . на выходе компаратора 26 - напр жение логической единицы, так как l-jjil , на выходе компаратора 24 - та же напр жение логической-единицы, так как I rt|,l , и на выходе компарато ра 22 - напр жение логического нул  так как t . Таким образом, на выходах компараторов, кодирующих стар шие разр ды, образуест  код ОНО, что соответствует четырем в. дес тич ном крде и показывает, что Ux превы шает четыре интервала: (U.Un), (и.и), (и.и), (U.Uj) (ФИГ.2В) и находитс  в п том интервале (Uj-.U В зависимости от того,в какой участок интервала (U.U) попадает вход ное напр жение Ux. , работает первый или второй амплитудный анализатор. В данном случае напр жение U перекрываетс  линейным участком функции преобразовани  второй группы дифференциальных каскадов и, поэтому код образовавшийс  на выходах компарато ров второго амплитудного анализатора , определ ет положение внутри интервала ( Uc-, Ufj ). Кодирование старших разр дов в , данном аналого-цифровом преобразо-вателе производитс  с помощью четырех компараторов, что повышает на дежность работы. Кроме того, в преобразователе перед каждым компаратором (включа  компараторы амплитудных анализаторов) включено одно .и: то же количество последовательно соединен ных дифференциальных каскадов и преобразователей ток-напр жение. Это позвол ет при наличии идентичности каскадов избежать смещени  по фазе напр жений, действующих на входах компараторов, вследствие чего динамическа  погрешность аналого-цифрового преобразовател  уменьшаетс , . что повышает ,точность преобразовани . Формула изобретени  Аналого-цифровой преобразователь, содержащий два амплитудных анализатора, четыре компаратора, дае группы из {Шестнадцати дифференциальных ; каскадов каждый, причем первые входы дифференцисшьных каскадов соединены .. so входной шиной, вторые входы дифференциальных каскадов соединены с соответствующими шинами опорных напр жений, инверсные выходы нечет-ных диффepeнцигLльныx каскадов соединены с неинверсными выходами четных дифференциальных каскадов, о т Сличающийс  тем, что, -с целью повышени  точности аналого-цифрового преобразовател  и его надежности, дополнительно введены преобразователи ток-напр жение, при этом инверсный выход второго дифференциального каскада первой группы соединен с инверсным выходом шестого, дес того и четырнадцатого дифференциальных каскадов той же группы, а также с неинверсными выходами третьего, седьмого, одиннадцатого, п тнадцатого дифференциальных каскадов второй группы и соединен со входом первого преобразовател  ток-напр жение, выход которого соединен со входом первого компаратора , инверсные выходы .второго и дес того дифференциальных каскадов второй группы соединены с неинверсными выходами седьмого и п тнадцатого дифференциальных каскадов первой группы и соединены со входом второго преобразовател  ток-иапр жение, выход которого соединен со входом второго компаратора, инверсный выход четвертого дифференциального каскада второй группы соединен с неинверсным выходом тринадцатого дифференциального каскада первой группы и соединен со входом третьего преобразовател  ток-напр жение , выход которого соединен со входом третьего компаратора, инверсный выход восьмого дифференциального каскада второй группы подключен ко входу четвертого преобразовател  ток-напр жение , выход которого соединен со входом четвертого компаратора, инверсные выходы нечетных дифференциальных каскадов и неинверсные выходы четных дифференциальных каскадов обеих групп соединены со входами соответственно п того и шестого преобразователей токнапр жение , выходы которых подключены соответственно ко входам первого и второго амплитудных анализаторов, неинверсные выходы первого, третьего, дев того, одиннадцатого, инверсные выходы четвертог9 восьмого, двенадцатого , шестнадцатого дифференциальных каскадов первой группы и неинверсные выходы первого,, п того, дев того,тринадцатого , а также инверсные выходы, шестого, двенадцатого, четырнадцатого , шестнадцатого дифференциальных каскадов второй группы соединены с шиной источника напр жени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе l.Arbel А.. Kurz R, FASTADC-IEEE Fraus -Nuct sci, 1975, vol.NS-22, 1, p.450 (прототип).

   X vA rx-/ ryfJ r A 7 yV /Ao V V /

   y

   iO n