SU869025A1 - Аналого-цифровой преобразователь - Google Patents

Description

(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

1

Изобретение относитс  к вычисли- тельной и информационно-измерительиой технике и предназначено дл  использовани  в устройствах преобразовани  (кодировани ) аналоговых величин .

Известен аналого-цифровой преобразователь (АЦП), содержащий счетчик , цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), компаратор, ключ и генератор тактовых импульсов 1.

Этот АЦП сложен и имеет низкое быстродействие , которое определ етс  ско ростью работы счетчика, ЦАП и компаратора . Причем устройства, обеспечивающие работу АЦП на отдельных этапах , работают в ключевых режимах, что также снижает скорость работы АЦП.

Известен аналого-цифровой прео0разователь , содержащий прерыватель, блок изменени  уровней напр жени  на посто нную величину, выпр мители, усилители и нуль-органы. При этом входом АЦП  вл етс  прерыватель, выход которого соединен со входом первого каскада преобразовани , состо щего из последовательно соединенных блока изменини  уровн  напр жени  н посто нную величину, выпр мител  и усилител , выход усилител   вл етс 

входом следующего точно такого же преобразовани  и т..д. Кроме того, в каждом каскаде выхода блока иэменеми  уровн  напр жени  на посто нную величину соединены сх входами нуль-оргаиов, выходы последних  вл ютс  выходами всего устройства {2 .

О Недостатке данного АЦП  вл етс  наличие в нем N последовательно соединенных каскадов преобразовани , кёикдый из которых состоит из устройства изменени  уровн  напр жени  на

15 посто нную величину, выпр мител  и усилител . Поскольку отдельные элементы каскадов преобразовани  в этом устройстве не  вл ютс  идентичными, то дингииическа  ошибка преобразовани  растет по мере увеличени  каскадов (разр дов) АЦП за счет разбросов параметров устройств изменени  уровн  напр жени  на посто нную величину (коэффициентов передачи),

25 ;выпр штелей (начальные участки, крутизна) и усилителей (коэффициент усилени ). При большом количестве каскадов N, разброс параметров этих элементов приведет к увеличению

30 ошибки преобразовани , что  вл етс  существенным недостатком данного N-разр дного АЦП. Цель изобретени -увеличение точности преобразовани . Поставленна  цель достиг,аетс  тем что в аналого-цифровой преобразователь , содержащий переключатель, пер вый вход которого соединен со входной шиной, усилитель, выход которог соединен с первым входом вычитр1ющег блока, и фазовый детектор, выход ко .торого соединен со входом нуль-органа , введены ограничитель и блок управлени , выход которого соединен со вторым входом переключател , третий вход которого соединен с выходом вычитающего блока и первым входом дете тора, а выход подключен ко входу уси лител  и через ограничитель ко второму входу вычитающего блока и второму вхбду фазового детектора. На чертеже представлена структурна  схема аналого-цифрового преобра вател . Предлагаемое устройство содержит переключатель 1, ограничитель 2, усилитель 3, вычитающий блок 4, фазовый детектор 5, нуль-орган б, бло 7 управлени , входную шину 8. Устройство работает следующим образом. На вход АЦП поступает непрерьшный комплексный радиосигнал,  вл ющийс  аддитивной смесью полезного сигнала и шума UJ(t))(i В начале цикла работы АЦП вход усилител  3 в течении времени v , не обходимого дл  преобразовани  в кас каде, состо щем из ограничител  2, усилител  3, вычитающего блрка 4 и фазового детектора 5, соединен со входом АЦП через переключатель 1 На выходе амплитудного ограничител  2 имеем напр жение ) (bUo cos lUgi+tfCt) где У (7 - уровень ограничител  2, ко торый выбираем равным максимальному значению амплитуды А входного сигнала, а коэффициент усилени  К усилител  3 полагаем равным 2, т.е. УО А.К 2 На. выходе вычитающего блока 4 после однократного преобразовани  получаетс  н.апр жение U, (t) l.-bic KUexW-UoTp()urA(t)- Iwot 4(tO ga выходе, фазового детектора 5 посАе однократного преобразовани  вьздел етс  сигнал U(t) разностной частоты ,c,xrMt) Это напр жение поступает на нуль орган б, где определ етс  его знак, т.е. значение элемента кода в старшем разр де. Если U(t)0, т.е. A{t) -3- (так как ), то зна ,TTit чение элемента кода старшего разр да равно единице, если U (t)0, то значение элемента кода старшего разр да нулю. Через врем  С после начала цикла работы АЦП блок 7 управлени  переключает переключатель 1 в положение,, при котором напр жение U(t} с выхода вычитающего устройства 4 через переключатель 1 поступает на входы ограничител  2 и усилител  3. С этого .момента начинаетс  определение кода в следующем разр де. На входы вычитающего блока 4 .потупают напр жени  отр( и , W,,(t) 4tA(i) I. с выходов ограничител  2 и усилител  3 соответственно. На выходе вычитающего блока 4 после двукратного преобразовани  получаетс  напр жение U/(t) и, Ч(Ьи(„р(-1 )г 4 Mt;-1А „д Jcos cOol V(t)J На выходе фазового детектора 5 после двукратного преобразовани  вьвдел етс  напр жение UJt) разностной частоты Ua(MA q tA{tv|A, которое оп ть поступает на вход нуль-органа 6, где определ етс  знак этого напр жени . Аналогично предыдущему, элементу кода следующего разр да присваиваетс  значение единицы, если A(t) I таи и нуль, если A(t)| , Затем напр жение U,2(t) с выхода вычитающего блока 4 поступает на входы ограничител  2 и усилител  3, где происходит определение значени  элемента кода в следующем разр де и т.д. до тех пор, пока не будет определено значение элемента кода в младшем разр де. Количество разр дов N в предлагаемом АЦП определ етс  формулой . где Т - длительность цикла работы всего АЦП, или период переключени  электронного переключател  1; - врем , необходимое дл  однократного преобразовани  в каскаде. После определени  значени  кода в младшем разр де, блок 7 управлени  переключает переключатель 1 в положение на врем  С, при котором начинаетс  новый цикл работы АЦП. Таким образом, нуль-орган 6 вьщает последовательность О и 1, временной интервсш между которыми равен врёмениС преобразовани  в одном каскаде.

Последовательность О и 1 соответствует последовательному коду входной величины в момент измерени .

Длительность полного цикла предлагаемого АЦП в N раз больше времени V однократного преобразовани  в каскаде/ следовательно, быстродействие предлагаемого АЦП не хуже известного АЦП. В предлагаемом устройстве входна  величина многократно преобразуетс  в одном и том же каскаде преобразовани , поэтому динамическа  ошибка преобразовани  в нем меньше,чем в известном АЦП за счет исключени  неидентичности характеристики каскадов преобразовани .

Более высока  точность преобразовани  АЦП позвол ет значительно уменьшить ошибку преобразовани  аналоговой инфо 1ации в цифровую и повысить качество преобразовани . ФоЕ лула изобретени 

АН алого-цифровой пре об раз ов ател ь, содержащий переключатель, первый

вход которого соединен со входной шиной, усилитель выход которого соединен с первьвм входом вычитающего блока, и фазовый детектор, выход которого соединен со входом нуль-органа , о..тличающийс  тем, что с целью повьшени  точности преобразовани , в него введены ограничитель и блок управлени , выход которого соединен со вторым входом переключател , третий вход которого соединен с выходом вычитакицего блока и первьм входом фазового детектора , а выход подключен ко входу усилител  и, через ограничитель ко второму входу вычитающего блока и вто5 рому входу фазового детектора.

Источники информации, . прии тые во внимание при экспертизе

й 1. Зарубежна  радиоэлектроника , 1975, 1, с. 66.

2. Хризман С.С. Цифровые измерительные приборы. Киев, 1963, ч. 43.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Ан алого-цифровой пре об раз ов ател ь, содержащий переключатель, первый вход которого соединен со входной шиной, усилитель, выход которого соединен с первьил входом вычитающего блока, и фазовый детектор, выход которого соединен со входом нуль-органа, отличающийся тем, что с целью повыяения точности преобразования, в него введены ограничитель и блок управления, выход которого соединен со вторым входом переключателя, третий вход которого соединен с выходом вычитающего блока и первым входом фазового детектора, а выход подключен ко входу усилителя и, через ограничитель ко второму входу вычитающего блока и второму входу фазового детектора.