SU1381706A1 - Конвейерный аналого-цифровой преобразователь - Google Patents

Description

(21) 4014504/24-24 :(22) 28.01.86 (46) 15.03.88. Бюл. № 10

(71)Винницкий политехнический институт

(72)А.П. Стахов, С.М. Арапов,

А.Д. Азаров, В.П. Волков и Е.М.Арапова (53) 681.325(088.8)

(56)Гитис Э.И. Преобразователи информации дл  электронных цифровых вычислительных устройств. М.: Энерги , 1975, с. 308.

Патент США № 4275386, кл. Н 03 К 13/02, опублик. 1981. (54) КОНВЕЙЕРНЫЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

(57)Изобретение относитс  к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано дл  преобразовани  аналоговых величин в цифровые. Цель - повышение достоверности преобразовани . Конвейерный аналого-цифровой преобразователь содержит блок 1 элементов разр дного кодировани5г,блок 2 источников опорных токов, переключатель 3, блок 4 управлени , регистр 5, шифратор 6. Повышение достоверности преобразовани  достигаетс  за счет введени  режима метрологического контрол , в котором используютс  свойства симметричного измерительного двоичного кода при преобразовании дифференциального нулевого входного сигнала , при этом шифратор 6 обнаруживает запрещенные кодовые комбинации при ухудшении метрологических характеристик преобразовани . 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

о

(/

С

zn

п /g.

о о

/.

С С

feJi

1138

Изобретение относитс  к нычисли- тельной и измерительной технике и может быть использовано дл  преобразовани  аналоговых величин в цифровые .

Цель изобретени  - повьшение достоверности преобразовани .

На фиг. 1 приведена функциональна  схема предлагаемого конвейерного аналого-цифрового преобразовател ; на фиг. 2 - функциональна  схема блока элементов разр дного кодирова

ни ; на фиг. 3 - функциональна  схема блока управлени ; на фиг. 4 - пример реализации шифратора, выполн ющего функцию контрол  кодов.

Конвейерный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) содержит (фиг. 1) блок 1 элементов разр дного кодировани , блок 2 источников опорных токов , переключатель- 3, блок А управлени , регистр 5, шифратор 6, выполн ющий функцию контрол  кодов, шину 7 Режим работы, входную шину 8, выходную шину 9 Контроль преобразовани , выходные шины 10.

Блок 1 элементов разр дного кодирвани  (фиг. 2)выполнен на п элементах 11 разр дного кодировани , каждый из которых выполнен на элементе 12 сравнени  токов, первом и втором сумматорах 13 и 14 токов и переключателе 15.

Блок 4 управлени  (фиг, 3) выполнен на первом и втором триггерах 16 и 17, тактовом генераторе 18, элемен те И 19, счетчике 20, элементе 21 задержки.

Шифратор 6 (фиг. 4), выполн ющий функцию контрол  кодов, может быть выполнен на элементах 2И-ШШ 22 с соответствующими пр мыми и инверсными входами, которые  вл ютс  входами шифратора 6, выходы элементов 2И-ИЛИ 22, а также управл ющий вход шифратора подключены к входам элемента И 23, выход которого  вл етс  выходом шифратора 6.

Конвейерный аналого-цифровой пре- рбразователь работает следуюшд м образом .

Конвейерный АЦП должен быть выполнен на основе кода Фибоначчи или кода

золотой пропорции.

Работа конвейерного АЦП происходит в двух режимах: в режиме метрологического -жспресс-контрол  линейности выходной характеристики и режиме не-

посредственного преобразовани  входного аналогового сигнала в цифровой код.

Применительно к конвейерным АЦП целесообразно использовать симметричный код золотой пропорции, в котором любое действительное число может быть представлено в виде:

N

L

a.al.

где a.e{T,1J - двоичный коэффициент (а 1 соответствует суммированию веса i-ro

разр да, а а, вычитанию); вес 1-го разр да; параметр кода.

20

Между весами разр дов существуют следующие соотношени :

Г « i-p-i-K bi- -iVj. 01 ;.,+ rf;

0 0.

(1)

Ha основе соотношений (1) производитс  контроль линейности выходной характеристики аналого-цифрового преобразовател .

Величины опорных токов формируютс  пропорционально весам разр дов кода золотой пропорции:

т

зт.

К-1

где i-й опорный (эталонньп) ток;

1э7- значение исходного опорного тока.

Процесс кодировани  входной аналоговой величины Iд производитс  в соответствии с выражением:

1.4,

I,- - а,

(2)

де I - - значение преобразуемого тока на входе (i+1) -го элемента 11 разр дного кодировани ; значение преобразуемого тока на входе i-ro элемента 11 разр дного кодировани ;

выходной сигнал i-ro элемента 12 сравнени  токов, определ емый выражением: TT IBX + aj I,, J7,taj. I,,.

If

a,- 1 , 1

tY

i:

i

aj l,Tj

rlla; I

(3)

T.)

где а.-е{1,1, a; e (,};

входной (преобразуемый) ток Результат преобразовани  на выходных шинах 10 представл ет собой симметричный код золотой пропорции.

В режиме метрологического контрол осуществл етс  кодирование тока, равного току Ij, который с дополнительного выхода блока 2 через переключатель 3 подаетс  на второй вход-блока 1,,обеспечива  тем самым нулевой дифференциальный входной ток первого элемента 11 разр дного кодировани . Результат кодировани  по командам блока управлени  записываетс  в ре- гистр 5 и анализируетс  шифратором 6, Признаком наличи  отклонений весов разр дов  вл етс  нарушение соотношени  (1), что приводит к по влению запрещенных кодовых комбинаций, Разрешенными, например, дл  кода золотой 1-й пропорции  вл ютс  кодовые группы, состо ние из трех разр дов вида: III или III, Не- вьтолнение этого услови   вл етс  признаком увеличени  погрешности преобразовани  Bbmie допустимого уровн . При переходе к режиму 1« ётрологи- ческого контрол  сигнал Режим работы , поступающий по шине 7, перево- дит RS-триггер 16 в блоке А управлени  в единичное состо ние, разреша  работу тактового генератора 18, первый импульс которого прреводит RS- Т иггер 17 в единичное состо ние, обеспечива  состо ние переключател  3, соответствующее режиму метрологического контрол , и разреша  прохождение тактовых импульсов через элемент И 19 на счетный вход счетчика 20, коэффициент делени  которого обеспечивает по вление сигнала занесени  результата преобразовани  в регистр 5 после завершени  работы блока 1 элементов разр дного коди

ровани . После записи р езультата преобразовани  в регистр 5 сигнал с выхода элемента 21 задержки разрешает работу шифратора 6 го обнаружению запрещенных комбинаций, свидетельствующих об увеличении погрешности преобразовани  вьш1е допустимого уровн .

Claims (1)

1. Конвейерный аналого-цифровой преобразователь, содержащий блок элементов разр дного кодировани , блок источников опорных токов, выходы ко

0 о «

5

5

торого подключены к соответствующим первым входам блока элементов разр дного кодировани , выходы которого  вл ютс  выходными шинами, отличающийс  тем, что, с целью повьш1ени  достоверности преобразовани , введены шифратор, регистр, переключатель , блок управлени , вход которого  вл етс  шиной Режим работы , первый выход подключен к управл ющему входу шифратора, выход которого  вл етс  выходной шиной Контроль преобразовани , информационные входы подключены к соответствующим выходам регистра, информационные входы которого подключены к соответствующим выходам блока элементов разр дного кодировани , управл - щий вход подключен к второму выходу блока управлени , третий выход которого подключен к управл ющему входу переключател , первый информационный вход которого подключен к дополнительному выходу блока источников опорных токов, второй информационный вход  вл етс  входной шиной, выход подключен к второму входу блока элементов разр дного кодировани .

2,Преобразователь по п,1, о т л и- чающийс  тем, что блок элементов разр дного кодировани  выполнен на п элементах разр дного кодировани , где п - число разр дов преобразовател , логические выходы которых  вл ютс  соответствующими выходами блока, первый аналоговый выход i-ro элемента разр дного кодировани , подключен к первому входу (i+l)-ro элемента разр дного кодировани , первый вход первого элемеГ1та разр дного кодировани  и вторые входы п элементов разр дного кодировани   вл ютс  соответствующими первыми входами блока, третий вход первого элемента разр дного кодировани   вл етс  вторым входом блока, второй аналоговый выход i-ro элеме нта разр дного кодировани  подключен к третьему входу (i+1)-ro элемента разр дного кодировани , первый и второй аналоговые выходы п-го элемента разр дного кодировани  подключены к Инне нулевого потенциала,

3,Преобразователь по ii,1, о т - лич-ающийс  тем, что блок управлени  вьтолнен на тактовом генераторе , элементе И, счетчике, элементе задержки, первом и втором RSтриггерах , R-входы которых объединены и подключены к выходу элемента задержки и  вл ютс  первым выходом блока управлени , S-вход первого RS-триггера  вл етс  входом блока управлени ,пр мой выход подключен к управл ющему входу тактового генератора, выход которого подключен к первому входу элемента И и. к S-входу второго КВ-тригге ра, пр мой выход которого  вл етс  третьим выходом блока управлени  и подключен к второму входу элемента И, выход.которого подключен к счетному

входу счетчика, выход которого  вл ет- с та разр дного кодировани , первый и

с  вторым выходом блока управлени  и подключен к входу элемента задержки. 4. Преобразователь по п.2, о т л и- чающийс  тем, что каждый элемент разр дного кодировани  выполнен 20 на первом и втором сумматорах токов,

второй выходы подключены соответственно к вторьгм входам первого и второго сумматоров токов, выходы которы  вл ютс  соответственно первым и вто рым аналоговыми выходами элемента разр дного кодировани .

(Рие, 2

о

1706, 6

переключателе и элементе сравнени  токов, первый вход которого объединен с первым входом первого сумматора токов и  вл етс  первым входом элемента разр дного кодировани , второй вход объединен с первым входом второго сумматора токов и  вл етс  третьим входом элемента разр дного кодировани , выход  вл етс  логическим выходом элемента разр дного кодировани  и подключен к управл ющему входу переключател , информационный вход которого  вл етс  вторым входом элемента разр дного кодировани , первый и

второй выходы подключены соответственно к вторьгм входам первого и второго сумматоров токов, выходы которых  вл ютс  соответственно первым и вторым аналоговыми выходами элемента разр дного кодировани .

/5

18

/7

rHsLj

/5

20

} 2f

Фие. J