SU1112548A1 - Analog-to-digital converter - Google Patents

Abstract

АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий основной цифроаналоговый преобразователь, блок управлени , выходы которого соединены с первыми входами основного цифроаналогового преобразовател , компаратор , первый вход которого соединен с выходом источника сигнала, а выход - с первым входом блока управлени , второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов , источник опорного напр жени , выход которого соединен с вторым входом цифроаналогового преобразовател , отлич ающийс  тем, что, с целью повышени  точности преобразовани , в него введены дополнительный цифроаналоговый преобразователь и сумматор, входы которого соединены с выходами основного и дополнительного цифроаналоговых преобразователей соответственно, а выход - § с вторым входом компаратора, выход 10) которого соединен с первым входом дополнительного цифроаналогового преобразовател , второй вход которо-1, го соединен с выходом источника опор-1 ного напр жени ., - 2ANALOG-DIGITAL CONVERTER containing the main digital-to-analog converter, the control unit whose outputs are connected to the first inputs of the main digital-analog converter, the comparator, the first input of which is connected to the output of the signal source, and the output to the first input of the control unit, the second input of which is connected to the generator output clock pulses, the reference voltage source, the output of which is connected to the second input of a digital-to-analog converter, characterized in that, in order to improve the accuracy and conversions, an additional digital-to-analog converter and an adder are entered into it, the inputs of which are connected to the outputs of the main and additional digital-analog converters, respectively, and the output is § to the second input of the comparator, output 10) of which is connected to the first input of the additional digital-analog converter, the second input is -1 It is connected to the output of the source of support-1 voltage. - 2

Description

Изобретение относитс  к приборостроению и предназначено дл  использовани  в качестве аналого-цифровых преобразовательных каскадов измерительных приборов и систем автоматического управлени  и контрол . The invention relates to instrument engineering and is intended for use as analog-digital converter stages of measuring instruments and automatic control and monitoring systems.

Известен аналого-цифровой преобразователь (АЦП), содержащий компаратор , преобразователь код-напр жени источник опорного напр жени , генерат .ор тактовых импульсов, программное устройство управлени  1.A analog-to-digital converter (ADC) is known, which contains a comparator, a code-voltage converter, a reference voltage source, a clock pulse generator, and a software control device 1.

Однако дл  данного устройства характерна недостаточна  точность.However, this device is characterized by insufficient accuracy.

Известен также аналого-цифровой преобразователь, содержащий основной цифроаналоговый преобразователь (ЦАП блок управлени , выходы которого соединены с первыми входами основного цифроаналогового преобразовател , компаратор, первый вход которого сое динен с выходом источника сигнала, а выход - с первым входом блока управлени , второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов , источник опорного напр жени , выход которого соединен с вторым входом цифроаналогового преобразовател  Г21 .Also known is an analog-to-digital converter containing a main digital-to-analog converter (a DAC control unit whose outputs are connected to the first inputs of the main digital-analog converter, a comparator, the first input of which is connected to the output of the signal source, and the output to the first input of the control unit, the second input of which is connected to the output of the clock pulse generator, the reference voltage source, the output of which is connected to the second input of the digital-to-analog converter G21.

Однако дл  известного устройства характерна недостаточна  точность преобразовани , так как скомпенсировать напр жени  смещени  от входных токов, значени  которых завис т от состо ни  компаратора по выходу, практически невозможно.However, the known device is characterized by insufficient conversion accuracy, since it is almost impossible to compensate for the bias voltage from the input currents, the values of which depend on the state of the comparator on the output.

Цель изобретени  - повышение точности преобразовани .The purpose of the invention is to improve the accuracy of the conversion.

Цоставленна  цель достигаетс  тем что в аналого-цифровой преобразователь , содержащий основной цифроаналоговый преобразователь, блок управлени , выходы которого соединены с первыми входами основного цифроаналогового преобразовател , компаратор первый вход которого соединен с выходом источника сигнала, а выход - с первым входом блока управлени , второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, источник опорного напр жени , выход которого соединен с вторым входом цифроаналогового преобразовател , введены дополнительный цифроаналоговый преобразователь и сумматор, входы которого соединены с выходами основного и дополнительного цифроаналоговых преобразователей соответственно, а выход - с вторым входом компаратора , при этом первый вход дополнительного цифроаналогового преобразовател  соединен с выходом компаратора, а второй вход - с выходом источника опорного напр жени .The goal is achieved by having an analog-to-digital converter containing a main digital-to-analog converter, a control unit whose outputs are connected to the first inputs of the main digital-analog converter, a comparator whose first input is connected to the output of the signal source, and the output to the first input of the control unit, the second input which is connected to the output of the clock, the source of the reference voltage, the output of which is connected to the second input of the D / A converter, is entered olnitelny analog converter and an adder having inputs connected to the outputs of the main and additional digital to analog converters, respectively, and an output - to a second input of the comparator, the first input of an additional digital to analog converter connected to the output of the comparator and the second input - to the output of the reference voltage source.

На чертеже приведена функциональна  схема предлагаемого устройства. The drawing shows a functional diagram of the proposed device.

АЦП содержит компаратор 1, блок 2 управлени , основной ЦАП 3, источник 4 опорного напр жени , дополнительный цдп 5, сумматор 6, генератор 7 тактовых импульсов, Выход компаратора 1 соединен с входом блока 2 управлени  и входом дополнительного ЦАП 5, выходы блока 2 управлени  с соответствующими входами управлени  основного ЦАП 3, выходы источник 4 опорного напр жени -с входами питани  основного ЦАП 3 и дополнителного ЦАП 5, выход ЦАП 3 и ЦАП 5 - с входами сумматора 6 соответственно, выход которого соединен с вторым входом компаратора 1, выход генератора 7 тактовых импульсов - с вторым входом программного блока 2 управлени . Выход источника 8 преобразуемого сигнала соединен с первым входом компаратора 1 и имеет выходное сопротивление R, а сумматор 6 имеет выходное сопротивление Компаратор любого АЦП представл ет собой усилительное устройство с двум  входами и одним выходом. На один его вход подаетс  преобразуемое ;сравниваемое ) напр жение, а на другой эталонное (опорное напр жение и состо ние компаратора по выходу определ етс  величиной и знаком разности преобразуемого и опорного напр жений .The ADC contains a comparator 1, control unit 2, main DAC 3, reference voltage source 4, additional DC 5, adder 6, clock generator 7, Output of comparator 1 is connected to input of control unit 2 and input of additional DAC 5, outputs of control unit 2 with the corresponding control inputs of the main DAC 3, the outputs of the source 4 of the reference voltage - with the power inputs of the main DAC 3 and additional DAC 5, the output of the DAC 3 and DAC 5 - with the inputs of the adder 6, the output of which is connected to the second input of the comparator 1, the output of the generator and 7 clock pulses - with the second input of the program control unit 2. The output of the source 8 of the signal to be converted is connected to the first input of comparator 1 and has an output impedance R, and the adder 6 has an output impedance The comparator of any ADC is an amplifying device with two inputs and one output. A transformable, compared) voltage is applied to one of its inputs, and a reference voltage to another (the reference voltage and the state of the comparator on the output is determined by the magnitude and sign of the difference between the transformed and reference voltages.

Любой компаратор обладает входными токами смещени  т и I,, где т. входной ток смещени  по неинвертирующему вхйду, I- - входной ток смещени  по инвертирующему входу. Абсолютна  величина этих токов дл  разных типов компараторов лежит в диапазоне от единиц наноампер до единиц микроампер, а относительна  разность Iv и I- - дл  одного компаратора может составить один и даже два пор дка Кроме того, абсолютные значени  входных токов смещени  компаратора завис т от его состо ни  по выходу . Обозначим 1° и 1° входные токи компаратора при наличии на его выходе сигнала Логический О и liv., Iv входные токи компаратора при наличии на его выходе сигнала Логическа  1. При этом обычно 1° И и I, т2Any comparator has input bias currents t and I ,, where t. Input bias current through non-inverting input, I- - input bias current through the inverting input. The absolute value of these currents for different types of comparators ranges from units of nanoampere to units of microamps, and the relative difference Iv and I- for one comparator can be one or even two orders of magnitude. In addition, the absolute values of the input comparator bias currents depend on it state of exit. Denote by 1 ° and 1 ° the input currents of the comparator in the presence of its output signal Logical O and liv., Iv input currents of the comparator in the presence of its output signal Logical 1. In this case, usually 1 ° And I, T2

Входные токи компаратора, проход  через выходные сопротивлени  источника сигнала и сумматора, создают на них падени  напр жени -, которые вычитаютс  из напр жени  сигнала и опорного напр жени . В соответствии с рисунком напр жени , подаваемые на неинвертирующий и инвертирующий входы компаратора при наличии на его выходе сигнала Логического О равныThe input currents of the comparator, the passage through the output resistances of the signal source and the adder, create voltage drops on them - which are subtracted from the signal voltage and the reference voltage. In accordance with the figure, the voltages applied to the non-inverting and inverting inputs of a comparator, when there is a logic O signal at its output, are

о,и,oh and

. U LU-(cn3. U LU- (cn3

Claims (1)

АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий основной цифроаналоговый преобразователь, блок управления, выходы которого соединены · с первыми входами основного цифроаналогового преобразователя, компаратор, первый вход которого соединен с выходом источника сигнала, а выход - с первым входом блока управления, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, источник опорного напряжения, выход которого соединен с вторым входом цифроаналогового преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены дополнительный цифроаналоговый преобразователь и сумматор, входы которого соединены с выходами основного и дополнительного цифроаналоговых преобразователей соответственно, а выход с вторым входом компаратора, выход ι которого соединен с первым входом и/) дополнительного цифроаналогового К·» · преобразователя, второй вход которого соединен с выходом источника опор-1 ного напряжения. ₍ НANALOG-DIGITAL CONVERTER containing the main digital-to-analog converter, a control unit whose outputs are connected to the first inputs of the main digital-to-analog converter, a comparator, the first input of which is connected to the output of the signal source, and the output - to the first input of the control unit, the second input of which is connected to the output clock generator, a reference voltage source, the output of which is connected to the second input of the digital-to-analog converter, characterized in that, in order to improve the accuracy of For example, an additional digital-to-analog converter and an adder are introduced into it, the inputs of which are connected to the outputs of the main and additional digital-to-analog converters, respectively, and the output is from the second input of the comparator, the output ι of which is connected to the first input and /) of the additional digital-to-analog To · · · converter, the second input which is connected to the output of the reference voltage source. ₍ N