RU176659U1 - ANALOG-DIGITAL CONVERTER - Google Patents

ANALOG-DIGITAL CONVERTER Download PDF

Info

Publication number
RU176659U1
RU176659U1 RU2017119127U RU2017119127U RU176659U1 RU 176659 U1 RU176659 U1 RU 176659U1 RU 2017119127 U RU2017119127 U RU 2017119127U RU 2017119127 U RU2017119127 U RU 2017119127U RU 176659 U1 RU176659 U1 RU 176659U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
analog
inputs
code
Prior art date
Application number
RU2017119127U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Николаевич Бондарь
Мария Сергеевна Жаворонкова
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет"
Priority to RU2017119127U priority Critical patent/RU176659U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU176659U1 publication Critical patent/RU176659U1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12Analogue/digital converters
    • H03M1/34Analogue value compared with reference values
    • H03M1/38Analogue value compared with reference values sequentially only, e.g. successive approximation type
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12Analogue/digital converters
    • H03M1/34Analogue value compared with reference values
    • H03M1/38Analogue value compared with reference values sequentially only, e.g. successive approximation type
    • H03M1/46Analogue value compared with reference values sequentially only, e.g. successive approximation type with digital/analogue converter for supplying reference values to converter

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к аналого-цифровым преобразователям, и может быть использована в цифровых системах для измерения и контроля аналоговых величин. Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемой полезной модели, сводится к расширению функциональных возможностей, повышению точности или быстродействия или снижению сложности схемы. Расширение функциональных возможностей заключается в обеспечении возможности аналого-цифрового преобразования не только однополярных положительных, но также однополярных отрицательных и двуполярных сигналов. Устройство содержит схему сравнения, цифроаналоговый преобразователь, триггер, генератор импульсов, счетчик, регистр, постоянное запоминающее устройство, блок предсказания, блок определения знака и инвертирования отрицательных напряжений, в состав которого входят аналоговый инвертор, компаратор, два аналоговых ключа. 1 табл., 5 ил.The utility model relates to measuring equipment, in particular to analog-to-digital converters, and can be used in digital systems for measuring and monitoring analog quantities. The technical result that can be achieved using the proposed utility model is to expand the functionality, increase accuracy or speed, or reduce the complexity of the circuit. The expansion of functionality consists in providing the possibility of analog-to-digital conversion of not only unipolar positive, but also unipolar negative and bipolar signals. The device contains a comparison circuit, a digital-to-analog converter, a trigger, a pulse generator, a counter, a register, a read-only memory, a prediction unit, a sign-determining and negative-inverting unit, which includes an analog inverter, a comparator, and two analog keys. 1 tablet, 5 ill.

Description

Область техники, к которой относится полезная модельThe technical field to which the utility model relates.

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к аналого-цифровым преобразователям, и может быть использована в цифровых системах для измерения и контроля аналоговых величин.The utility model relates to measuring equipment, in particular to analog-to-digital converters, and can be used in digital systems for measuring and monitoring analog quantities.

Уровень техникиState of the art

Известен аналого-цифровой преобразователь последовательного приближения, содержащий схему сравнения, регистр последовательной аппроксимации, цифроаналоговый преобразователь, элемент И, генератор тактовых импульсов ([1]. Чернов В.Г. Устройства ввода-вывода аналоговой информации для цифровых систем сбора и обработки данных. - М.: Машиностроение, 1988. - С. 85, рис. 57. Функциональная схема и временные диаграммы АЦП последовательной аппроксимации).Known analog-to-digital Converter sequential approximation, containing a comparison circuit, a register of sequential approximation, digital-to-analog Converter, element And, a clock ([1]. Chernov VG Input-output devices of analog information for digital data acquisition and processing systems. - M.: Mashinostroenie, 1988. - P. 85, Fig. 57. Functional diagram and timing diagrams of the ADC of sequential approximation).

Недостатком устройства является низкое быстродействие, поскольку не учитываются статистические характеристики сигнала, время установления напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя и значения кодов, полученных на предыдущих циклах преобразования, а также, то, что устройство может быть использовано для измерения и контроля лишь однополярных аналоговых сигналов (сигналов положительной полярности).The disadvantage of this device is its low speed, since it does not take into account the statistical characteristics of the signal, the time it takes to establish the voltage at the output of the digital-to-analog converter, and the values of the codes obtained in previous conversion cycles, and also that the device can be used to measure and control only unipolar analog signals (signals positive polarity).

Прототипом заявляемого технического решения является аналого-цифровой преобразователь ([2]. Патент RU 2205500, МПК Н03М 1/26).A prototype of the claimed technical solution is an analog-to-digital converter ([2]. Patent RU 2205500, IPC Н03М 1/26).

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) содержит: схему сравнения; цифроаналоговый преобразователь (ЦАП); триггер; генератор импульсов; счетчик; регистр; постоянное запоминающее устройство (ПЗУ); блок предсказания, причем: на первый вход схемы сравнения, являющийся первым входом устройства, подается входное преобразуемое напряжение, а ко второму входу схемы сравнения подключен выход ЦАП, входы которого соединены с выходами регистра, вторыми входами блока предсказания, третьими входами ПЗУ и являются первыми выходами устройства; второй вход устройства подключен к первому входу регистра и первому входу триггера, выход которого является вторым выходом устройства, а кроме того, соединен с первым входом блока предсказания и входом генератора импульсов, первый выход которого соединен с первым входом счетчика, а второй выход подключен ко второму входу триггера; второй вход счетчика соединен со своим выходом, третьим входом схемы сравнения и вторым входом регистра; выходы блока предсказания соединены с третьими входами регистра и с первыми входами ПЗУ, второй вход которого подключен к выходу схемы сравнения; первые выходы ПЗУ подключены к четвертым входам регистра, вторые выходы ПЗУ подключены к третьим входам счетчика, третий выход ПЗУ подключен к третьему входу триггера.An analog-to-digital converter (ADC) contains: a comparison circuit; digital-to-analog converter (DAC); trigger; pulse generator; counter; register; read-only memory (ROM); prediction unit, moreover: the input conversion voltage is supplied to the first input of the comparison circuit, which is the first input of the device, and the DAC output is connected to the second input of the comparison circuit, the inputs of which are connected to the register outputs, the second inputs of the prediction unit, the third inputs of the ROM and are the first outputs devices the second input of the device is connected to the first input of the register and the first input of the trigger, the output of which is the second output of the device, and in addition, connected to the first input of the prediction unit and the input of the pulse generator, the first output of which is connected to the first input of the counter, and the second output is connected to the second trigger input; the second input of the counter is connected to its output, the third input of the comparison circuit and the second input of the register; the outputs of the prediction block are connected to the third inputs of the register and to the first inputs of the ROM, the second input of which is connected to the output of the comparison circuit; the first outputs of the ROM are connected to the fourth inputs of the register, the second outputs of the ROM are connected to the third inputs of the counter, the third output of the ROM is connected to the third input of the trigger.

Недостатком устройства является возможность осуществления аналого-цифрового преобразования сигналов только положительной полярности.The disadvantage of this device is the ability to perform analog-to-digital conversion of signals of only positive polarity.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемой полезной модели, сводится к расширению функциональных возможностей. The technical result that can be achieved using the proposed utility model is to expand the functionality.

Расширение функциональных возможностей заключается в обеспечении возможности аналого-цифрового преобразования не только однополярных положительных, но так же однополярных отрицательных и двуполярных сигналов.The expansion of functionality consists in providing the possibility of analog-to-digital conversion of not only unipolar positive, but also unipolar negative and bipolar signals.

Технический результат достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь содержащий: схему сравнения; цифроаналоговый преобразователь (ЦАП); триггер; генератор импульсов; счетчик; регистр; постоянное запоминающее устройство (ПЗУ); блок предсказания, причем ко второму входу схемы сравнения подключен выход ЦАП, входы которого соединены с выходами регистра, вторыми входами блока предсказания, третьими входами ПЗУ; второй вход устройства подключен к первому входу регистра и первому входу триггера, выход которого соединен с первым входом блока предсказания и входом генератора импульсов, первый выход которого соединен с первым входом счетчика, а второй выход подключен ко второму входу триггера; второй вход счетчика соединен со своим выходом, третьим входом схемы сравнения и вторым входом регистра; выходы блока предсказания соединены с третьими входами регистра и с первыми входами ПЗУ, второй вход которого подключен к выходу схемы сравнения; первые выходы ПЗУ подключены к четвертым входам регистра, вторые выходы ПЗУ подключены к третьим входам счетчика, третий выход ПЗУ подключен к третьему входу триггера, введен блок определения знака и инвертирования отрицательных напряжений (БОЗ и ИОН), причем вход БОЗ и ИОН служит входом устройства, первый выход БОЗ и ИОН служит первым выходом устройства, второй выход БОЗ и ИОН подключен к первому входу схемы сравнения; входы ЦАП соединены со вторыми выходами устройства, а выход триггера является третьим выходом устройства.The technical result is achieved by the fact that in an analog-to-digital Converter containing: a comparison circuit; digital-to-analog converter (DAC); trigger; pulse generator; counter; register; read-only memory (ROM); a prediction block, and a DAC output connected to the second input of the comparison circuit, the inputs of which are connected to the outputs of the register, the second inputs of the prediction block, and the third inputs of the ROM; the second input of the device is connected to the first input of the register and the first input of the trigger, the output of which is connected to the first input of the prediction unit and the input of the pulse generator, the first output of which is connected to the first input of the counter, and the second output is connected to the second input of the trigger; the second input of the counter is connected to its output, the third input of the comparison circuit and the second input of the register; the outputs of the prediction block are connected to the third inputs of the register and to the first inputs of the ROM, the second input of which is connected to the output of the comparison circuit; the first outputs of the ROM are connected to the fourth inputs of the register, the second outputs of the ROM are connected to the third inputs of the counter, the third output of the ROM is connected to the third input of the trigger, a unit for determining the sign and inverting negative voltages (BOS and ION) is introduced, and the input of the BOS and ION serves as the input of the device, the first output of the BOS and ION serves as the first output of the device, the second output of the BOS and ION is connected to the first input of the comparison circuit; DAC inputs are connected to the second outputs of the device, and the trigger output is the third output of the device.

В качестве блока предсказания может быть использован обычный регистр. Для реализации более точного (линейного) алгоритма предсказания блок предсказания (БПр) может содержать два регистра и блок вычитания, причем к первому входу БПр подключены входы управления первого и второго регистров, вторые входы БПр служат информационными входами первого регистра, выходы которого соединены с информационными входами второго регистра и, с учетом сдвига на один разряд в сторону старших разрядов, соединены с первой группой входов блока вычитания, вторая группа входов которого соединена с выходами второго регистра, выходы блока вычитания служат выходами БПр.As a prediction block, a conventional register may be used. To implement a more accurate (linear) prediction algorithm, the prediction block (BPR) may contain two registers and a subtraction block, and the control inputs of the first and second registers are connected to the first input of the BPR, the second inputs of the BPR serve as information inputs of the first register, the outputs of which are connected to information inputs the second register and, taking into account the shift by one bit towards the higher digits, are connected to the first group of inputs of the subtraction unit, the second group of inputs of which are connected to the outputs of the second register, the output subtractor outputs are BDP.

БОЗ и ИОН содержит аналоговый инвертор, компаратор, первый (нормально замкнутый) аналоговый ключ, второй (нормально разомкнутый) аналоговый ключ; вход БОЗ и ИОН подключен одновременно к входу аналогового инвертора, первому (неинвертирующему) входу компаратора, сигнальному входу второго (нормально разомкнутого) аналогового ключа; второй (инвертирующий) вход компаратора «заземлен»; выход компаратора одновременно подключен к первому выходу БОЗ и ИОН и входам управления аналоговых ключей, выходы которых соединены со вторым выходом БОЗ и ИОН.BOS and ION contains an analog inverter, a comparator, a first (normally closed) analog key, a second (normally open) analog key; input BOS and ION is connected simultaneously to the input of the analog inverter, the first (non-inverting) input of the comparator, the signal input of the second (normally open) analog key; the second (inverting) input of the comparator is “grounded”; the output of the comparator is simultaneously connected to the first output of the BOS and ION and the control inputs of analog keys, the outputs of which are connected to the second output of the BOS and ION.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг. 1, приведена структурная схема аналого-цифрового преобразователя.In FIG. 1, a block diagram of an analog-to-digital converter is shown.

На фиг. 2 - структурная схема блока предсказания.In FIG. 2 is a block diagram of a prediction block.

На фиг. 3 - структурная схема блока определения знака и инвертирования отрицательных напряжений.In FIG. 3 is a block diagram of a unit for determining the sign and inverting negative voltages.

На фиг. 4 - временные диаграммы, поясняющие работу блока определения знака и инвертирования отрицательных напряжений.In FIG. 4 is a timing diagram explaining the operation of the unit for determining the sign and inverting negative voltages.

На фиг. 5 - алгоритмы процедуры подбора кода.In FIG. 5 - algorithms for the code selection procedure.

Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation

Аналого-цифровой преобразователь содержит схему сравнения 1, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 2, триггер 3, генератор импульсов 4, счетчик 5, регистр 6, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 7, блок предсказания (БПр) 8, блок определения знака и инвертирования отрицательных напряжений (БОЗ и ИОН) 9, причем: вход БОЗ и ИОН 9 служит входом устройства («Uвх»), первый выход БОЗ и ИОН 9 служит первым выходом устройства («код знака»), второй выход БОЗ и ИОН 9 подключен к первому входу схемы сравнения 1; ко второму входу схемы сравнения 1 подключен выход ЦАП 2, входы которого соединены с выходами регистра 6, вторыми входами Бпр 8, третьими входами ПЗУ 7 и являются вторыми выходами устройства («код амплитуды»); второй вход устройства («пуск») подключен к первому входу регистра 6 и первому входу триггера 3, выход которого является третьим выходом устройства («завершение преобразования»), а кроме того, соединен с первым входом Бпр 8 и входом генератора импульсов 4, первый выход которого соединен с первым входом счетчика 5, а второй выход подключен ко второму входу триггера 3; второй вход счетчика 5 соединен со своим выходом, третьим входом схемы сравнения 1 и вторым входом регистра 6; выходы Бпр 8 соединены с третьими входами регистра бис первыми входами ПЗУ 7, второй вход которого подключен к выходу схемы сравнения 1; первые выходы ПЗУ 7 подключены к четвертым входам регистра 6, вторые выходы ПЗУ 7 подключены к третьим входам счетчика 5, третий выход ПЗУ 7 подключен к третьему входу триггера 3.The analog-to-digital converter contains a comparison circuit 1, a digital-to-analog converter (DAC) 2, a trigger 3, a pulse generator 4, a counter 5, a register 6, a read-only memory (ROM) 7, a prediction unit (BPR) 8, a sign determination and negative inversion unit voltages (BOS and ION) 9, moreover: the input of BOS and ION 9 serves as the input of the device ("U I "), the first output of BOS and ION 9 serves as the first output of the device ("sign code"), the second output of BOS and ION 9 is connected to the first input of the comparison circuit 1; to the second input of the comparison circuit 1 is connected the output of the DAC 2, the inputs of which are connected to the outputs of the register 6, the second inputs of the Bpr 8, the third inputs of the ROM 7 and are the second outputs of the device ("amplitude code"); the second input of the device (“start”) is connected to the first input of register 6 and the first input of trigger 3, the output of which is the third output of the device (“completion of conversion”), and in addition, connected to the first input of Bpr 8 and the input of the pulse generator 4, the first the output of which is connected to the first input of the counter 5, and the second output is connected to the second input of the trigger 3; the second input of the counter 5 is connected to its output, the third input of the comparison circuit 1 and the second input of the register 6; the outputs of Bpr 8 are connected to the third inputs of the register bis the first inputs of the ROM 7, the second input of which is connected to the output of the comparison circuit 1; the first outputs of the ROM 7 are connected to the fourth inputs of the register 6, the second outputs of the ROM 7 are connected to the third inputs of the counter 5, the third output of the ROM 7 is connected to the third input of the trigger 3.

БПр 8 содержит первый и второй регистры 10 и 11, блок вычитания 12, причем к первому входу БПр 8 подключены входы управления регистров 10 и 11, вторые входы БПр 8 служат информационными входами регистра 10, выходы которого соединены с информационными входами регистра 11 и, с учетом сдвига на один разряд в сторону старших разрядов, соединены с первой группой входов блока вычитания 12, вторая группа входов которого соединена с выходами регистра 11, выходы блока вычитания служат выходами БПр 8.BPR 8 contains the first and second registers 10 and 11, a subtraction block 12, and the control inputs of the registers 10 and 11 are connected to the first input of the BPR 8, the second inputs of the BPR 8 serve as information inputs of the register 10, the outputs of which are connected to the information inputs of the register 11 and, with taking into account the shift by one bit in the direction of the higher digits, they are connected to the first group of inputs of the subtraction unit 12, the second group of inputs of which is connected to the outputs of the register 11, the outputs of the subtraction block serve as the outputs of Bpr 8.

БОЗ и ИОН 9 содержит аналоговый инвертор 13, компаратор 14, первый (нормально замкнутый) аналоговый ключ 15, второй (нормально разомкнутый) аналоговый ключ 16; вход БОЗ и ИОН 9 подключен одновременно к входу аналогового инвертора 13, первому (неинвертирующему) входу компаратора 14, сигнальному входу второго (нормально разомкнутого) аналогового ключа 16; второй (инвертирующий) вход компаратора 14 «заземлен»; выход компаратора 14 одновременно подключен к первому выходу БОЗ и ИОН 9 и входам управления аналоговых ключей 15 и 16, выходы которых соединены со вторым выходом БОЗ и ИОН 9.BOS and ION 9 contains an analog inverter 13, a comparator 14, a first (normally closed) analog key 15, a second (normally open) analog key 16; input BOS and ION 9 is connected simultaneously to the input of the analog inverter 13, the first (non-inverting) input of the comparator 14, the signal input of the second (normally open) analog key 16; the second (inverting) input of the comparator 14 is “grounded”; the output of the comparator 14 is simultaneously connected to the first output of the BOS and ION 9 and the control inputs of the analog keys 15 and 16, the outputs of which are connected to the second output of the BOS and ION 9.

Аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом.An analog-to-digital converter operates as follows.

БОЗ и ИОН 9 призван определить знак (полярность) уровня напряжения входного сигнала и ретранслировать входной сигнал далее с единичным коэффициентом передачи, а в случае отрицательной полярности подвергнуть транслируемый сигнал инверсии, то есть сформировать модуль входного сигнала. ([3]. Патент RU 2356163, МПК Н03М 1/34; [4]. Хорольский В.Я., Бондарь С.Н, Бондарь М.С. Повышение эффективности высокоскоростных аналого-цифровых преобразователей за счет введения блока определения знака и инвертирования отрицательных напряжений // Известия высших учебных заведений. Северо-кавказский регион. Технические науки. - 2007. - №3. - С. 15-17.). В частности:BOS and ION 9 is designed to determine the sign (polarity) of the voltage level of the input signal and relay the input signal further with a unit transmission coefficient, and in the case of negative polarity, expose the translated inversion signal, that is, form the input signal module. ([3]. Patent RU 2356163, IPC Н03М 1/34; [4]. Khorolsky V.Ya., Bondar S.N., Bondar M.S. Increasing the efficiency of high-speed analog-to-digital converters by introducing a sign and inverting block negative stresses // News of Higher Educational Institutions. North Caucasian Region. Technical Sciences. - 2007. - No. 3. - P. 15-17.). In particular:

1) в случае поступления на вход БОЗ и ИОН 9 (устройства) сигнала положительной полярности (интервалы времени [t1; t2], [t3; t4], (фиг. 4)):1) if a signal of positive polarity (time intervals [t 1 ; t 2 ], [t 3 ; t 4 ], (Fig. 4)) is received at the input of BOS and ION 9 (device):

- компаратор 14 формирует сигнал с уровнем логической единицы (фиг. 4б);- the comparator 14 generates a signal with a logical unit level (Fig. 4b);

- на первом выходе БОЗ и ИОН 9 (первом выходе устройства («код знака»)) формируется сигнал с уровнем логической единицы (фиг. 4ж);- at the first output of the BOZ and ION 9 (the first output of the device ("sign code")) a signal is generated with the level of a logical unit (Fig. 4g);

- (нормально разомкнутый) аналоговый ключ 16 переводится в замкнутое состояние;- (normally open) analog switch 16 is put into a closed state;

- (нормально замкнутый) аналоговый ключ 15 переводится в разомкнутое состояние;- (normally closed) analog key 15 is put into an open state;

- входной сигнал транслируется, через замкнутый аналоговый ключ 16 (фиг. 4в), на второй выход БОЗ и ИОН 9 (фиг. 4е);- the input signal is transmitted, through a closed analog key 16 (Fig. 4B), to the second output of the BOS and ION 9 (Fig. 4E);

2) в случае поступления на вход БОЗ и ИОН 9 (устройства) сигнала отрицательной полярности (интервалы времени [t2; t3], [t4; t5], (фиг. 4)):2) in the case of a negative polarity signal (time intervals [t 2 ; t 3 ], [t 4 ; t 5 ], (Fig. 4)), received at the input of the BOS and ION 9 (device):

- компаратор 14 формирует сигнал с уровнем логического нуля (фиг. 4б);- the comparator 14 generates a signal with a logic level of zero (Fig. 4B);

- на первом выходе БОЗ и ИОН 9 (первом выходе устройства («код знака»)) формируется сигнал с уровнем логического нуля (фиг. 4ж);- at the first output of the BOZ and ION 9 (the first output of the device ("sign code")) a signal is generated with a logic zero level (Fig. 4g);

- (нормально разомкнутый) аналоговый ключ 16 переводится в разомкнутое состояние;- (normally open) analog switch 16 is put into an open state;

- (нормально замкнутый) аналоговый ключ 15 переводится в замкнутое состояние;- (normally closed) analog key 15 is put into a closed state;

- входной сигнал, инвертированный посредством аналогового инвертора 13 (фиг. 4г), транслируется, через замкнутый аналоговый ключ 15 (фиг. 4д), на второй выход БОЗ и ИОН 9 (фиг. 4е).- the input signal inverted by means of an analog inverter 13 (Fig. 4d) is transmitted, through a closed analog key 15 (Fig. 4e), to the second output of the BOS and ION 9 (Fig. 4e).

Таким образом, БОЗ и ИОН 9 фактически формирует модуль (1) (фиг. 4е) и знак (2) (фиг. 4ж) транслируемого сигнала.Thus, BOS and ION 9 actually forms the module (1) (Fig. 4e) and the sign (2) (Fig. 4g) of the transmitted signal.

Figure 00000001
Figure 00000001

где

Figure 00000002
,
Figure 00000003
- выходное напряжение БОЗ и ИОН 9 на первом и втором выходах (Uвых1, Uвых2 - фиг. 4е, 4ж);Where
Figure 00000002
,
Figure 00000003
- the output voltage of the BOZ and ION 9 at the first and second outputs (U o1 , U oo2 - Fig. 4e, 4g);

U1 и U0 - высокий и низкий уровни напряжения - уровни логической единицы и нуля.U 1 and U 0 - high and low voltage levels - logical unit and zero levels.

Схема сравнения 1 предназначена для сравнения модуля входного преобразуемого напряжения |Uвх| и напряжения с выхода ЦАП 2 - UЦАП. В случае |UBX|>UЦАП на выходе схемы сравнения 1 появится сигнал, соответствующий логической единице, в противном случае - логическому нулю. В качестве схемы сравнения 1 используется стробируемый компаратор. При подаче нулевого уровня на его третий (стробирующий) вход напряжение на выходе схемы сравнения 1 фиксируется.Comparison circuit 1 is intended to compare the module of the input converted voltage | U I | and voltage from the output of the DAC 2 - U DAC . In the case | U BX |> U, the DAC, at the output of the comparison circuit 1, a signal appears corresponding to a logical unit, otherwise, to a logical zero. As a comparison circuit 1, a gated comparator is used. When applying a zero level to its third (gate) input, the voltage at the output of the comparison circuit 1 is fixed.

Счетчик 5 предназначен для формирования интервала времени, соответствующего времени установления напряжения на выходе ЦАП 2 для текущего кода. Для этого в счетчик 5 записывается некоторое число и его переводят в режим вычитания. При подаче на первый вход счетчика импульсов содержимое его уменьшается. По достижении содержимым счетчика нулевого значения на его выходе устанавливается уровень логического нуля, который сигнализирует об окончании заданного интервала времени. Уровень логического нуля с выхода счетчика 5 поступает на его второй вход, и он переходит в режим записи. С приходом положительного фронта на первый вход счетчика 5 в него записывается информация, поданная на его третьи (информационные) входы. При этом на выходе счетчика 5 устанавливается уровень логической единицы, он переходит в режим вычитания и к формированию следующего временного отрезка. Пусть для данного кода К (поданного на вход ЦАП 2) время установления выходного напряжения ЦАП 2 составляет Ti, а период импульсов, поступающих с генератора 4, составляет Δt, то для формирования временного интервала Ti в счетчик необходимо записать код, равный NCЧi=Ti/Δt. При описании работы устройства будем считать, что величина задержки пропорциональна разнице между предыдущим кодом и следующим (задержка установления напряжения на выходе ЦАП 2) плюс один импульс на время срабатывания схемы сравнения 1. Например, если после кода 8 (1000) на вход ЦАП 2 подается код 6 (0110), то в счетчик 5 необходимо записать число 3 (3=8-6+1).The counter 5 is designed to form a time interval corresponding to the time of establishing the voltage at the output of the DAC 2 for the current code. To do this, a certain number is recorded in counter 5 and it is transferred to the subtraction mode. When applied to the first input of the pulse counter, its content decreases. After the contents of the counter reach a zero value, a logic zero level is set at its output, which signals the end of a specified time interval. The logical zero level from the output of the counter 5 goes to its second input, and it goes into recording mode. With the arrival of a positive front at the first input of the counter 5, information is recorded in it, submitted to its third (information) inputs. At the same time, at the output of counter 5, the level of the logical unit is set; it goes into subtraction mode and forms the next time interval. Suppose that for a given code K (fed to the input of the DAC 2), the time to establish the output voltage of the DAC 2 is T i , and the period of pulses coming from the generator 4 is Δt, then for the formation of the time interval T i it is necessary to write a code into the counter equal to N CЧi = T i / Δt. When describing the operation of the device, we assume that the delay is proportional to the difference between the previous code and the next (delay to establish the voltage at the output of DAC 2) plus one pulse for the duration of the comparison circuit 1. For example, if after code 8 (1000), the input of DAC 2 code 6 (0110), then in the counter 5 you need to write the number 3 (3 = 8-6 + 1).

Регистр 6 предназначен для хранения текущего значения выходного кода преобразования. При подаче импульса на первый вход регистра 6 в него записывается информация, поданная на его третьи входы с выхода БПр 8. По положительному фронту импульса, поданного на второй вход регистра 6, в него записывается информация, поданная на его четвертые входы с первых выходов ПЗУ 7.Register 6 is designed to store the current value of the output conversion code. When a pulse is applied to the first input of register 6, information is written to it, fed to its third inputs from the output of PDU 8. On the positive edge of the pulse fed to the second input of register 6, information is written to it, which is fed to its fourth inputs from the first outputs of ROM 7 .

ПЗУ 7 предназначено для хранения цифровых кодов, используемых в процессе выполнения процедуры подбора выходного кода, соответствующего модулю входного аналогового напряжения |Uвх|. В ПЗУ 7 также хранятся значения задержек для всех используемых кодов (соответствующих времени установления напряжения на выходе ЦАП 2).ROM 7 is intended for storing digital codes used in the process of selecting the output code corresponding to the input analog voltage module | U I |. The ROM 7 also stores the delay values for all used codes (corresponding to the time of establishing the voltage at the output of the DAC 2).

БПр 8 предназначен для выбора процедуры поиска в зависимости от кодов, полученных на предыдущих циклах преобразования. В качестве БПр 8 может быть использован обычный регистр. Он будет использоваться для запоминания кода, полученного на предыдущем цикле преобразования (алгоритм нулевого предсказания). При этом предполагается, что входная преобразуемая величина изменится незначительно за время всего цикла преобразования и соответственно значение выходного кода на следующем цикле преобразования будет близко к значению кода на предыдущем цикле.BPR 8 is designed to select a search procedure depending on the codes obtained in previous conversion cycles. As BPR 8, a conventional register can be used. It will be used to memorize the code obtained in the previous conversion cycle (zero prediction algorithm). It is assumed that the input converted value will change slightly during the entire conversion cycle and, accordingly, the value of the output code in the next conversion cycle will be close to the value of the code in the previous cycle.

Для реализации более точного (линейного) алгоритма предсказания структура БПр 8 может иметь вид, показанный на фиг. 2. В регистре 10 хранится значение кода, полученное в конце последнего цикла преобразования Ki. Этот код будет записан в регистр 10 БПр 8 с выходов регистра 6 устройства при появлении отрицательного перепада на первом входе БПр 8 (с выхода триггера 3, в конце очередного цикла преобразования). Одновременно в регистр 11 будет переписан код с выхода регистра 10, т.е. код предыдущего цикла преобразования Ki-1. Определим разность между текущим и предыдущим значением кода согласно (3)To implement a more accurate (linear) prediction algorithm, the structure of the BPR 8 may have the form shown in FIG. 2. In register 10, the code value obtained at the end of the last conversion cycle K i is stored. This code will be written to the register 10 BPR 8 from the outputs of the register 6 of the device when a negative drop appears at the first input of the BPR 8 (from the output of trigger 3, at the end of the next conversion cycle). At the same time, the code from the output of register 10, i.e. code of the previous conversion cycle K i-1 . Define the difference between the current and previous code value according to (3)

Figure 00000004
Figure 00000004

В соответствии с алгоритмом линейного предсказания следующее ожидаемое значение кода определяется согласно (4):In accordance with the linear prediction algorithm, the following expected code value is determined according to (4):

Figure 00000005
Figure 00000005

Вычисление по формуле (4) производится с помощью блока вычитания 12, при этом значение Ki подается на первые входы блока вычитания 12 с выхода регистра 10 со сдвигом на один разряд в сторону старших разрядов. Таким образом реализуется умножение Ki на два. На вторые входы блока вычитания 12 подается код с выходов регистра 11.The calculation according to the formula (4) is performed using the subtraction block 12, and the value of K i is supplied to the first inputs of the subtraction block 12 from the output of the register 10 with a shift by one bit towards the higher digits. Thus, the multiplication of K i by two is realized. At the second inputs of the subtraction unit 12, a code is supplied from the outputs of the register 11.

Следует отметить, что на первые входы ПЗУ 7 и третьи входы регистра 6 подаются М старших разрядов результата вычисления по формуле (4) с выхода блока вычитания 12 (и соответственно с выходов БПр 8, фиг. 2). В общем случае 1≤М≤N, где N - разрядность АЦП. При M=N необходимо составить оптимальную процедуру поиска для всех возможных кодов N разрядного АЦП. Это потребует применения ПЗУ 7 значительного объема. Учитывая неточность алгоритма предсказания, целесообразно использовать значение М, меньшее N, т.е. одну оптимальную процедуру подбора кода использовать для группы выходных кодов, значения которых близки друг к другу. Конкретное значение М определяют, исходя из точности алгоритма предсказания, эффективности процедуры подбора кода и исходя из ограничений, накладываемых на емкость ПЗУ 7. Отметим также, что при M<N, на свободные (младшие) третьи входы регистра 6 подается уровень логического нуля.It should be noted that the first inputs of the ROM 7 and the third inputs of the register 6 are supplied with M high order bits of the calculation result by formula (4) from the output of the subtraction unit 12 (and, accordingly, from the outputs of the BPR 8, Fig. 2). In the general case, 1≤M≤N, where N is the resolution of the ADC. For M = N, it is necessary to make an optimal search procedure for all possible N codes of the bit ADC. This will require a significant amount of ROM 7. Given the inaccuracy of the prediction algorithm, it is advisable to use a value of M less than N, i.e. use one optimal code selection procedure for a group of output codes whose values are close to each other. The specific value of M is determined based on the accuracy of the prediction algorithm, the effectiveness of the code selection procedure, and on the basis of the restrictions imposed on the ROM capacity 7. Note also that for M <N, the free (lower) third inputs of register 6 are supplied with a logic zero level.

Задача построения оптимальной процедуры подбора кода в процессе аналого-цифрового преобразования соответствует известной задаче построения оптимальных программ диагностирования, т.е. поиску в объекте контроля единственного неисправного элемента ([5]. Пашковский Г.С. Задачи оптимального обнаружения и поиска отказов в РЭА / Под. ред. И.А. Ушакова. - М.: Радио и связь, 1981. - С. 50-84). В данном случае необходимо найти единственное значение кода, наиболее соответствующее входному преобразуемому напряжению. Пусть в соответствии с используемым алгоритмом предсказания наиболее вероятным следующим значением кода является значение 8 (1000). Тогда оптимальная процедура подбора кода может иметь вид, показанный на фиг. 5.The task of constructing the optimal code selection procedure in the process of analog-to-digital conversion corresponds to the well-known task of constructing optimal diagnostic programs, i.e. search in the control object for a single faulty element ([5]. G. Pashkovsky. Tasks of Optimal Detection and Search of Failures in CEA / Edited by I. A. Ushakov. - M.: Radio and Communications, 1981. - P. 50 -84). In this case, it is necessary to find the only code value that is most suitable for the input converted voltage. Let, in accordance with the prediction algorithm used, the most probable next code value is the value 8 (1000). Then the optimal code selection procedure may be as shown in FIG. 5.

В соответствии с фиг. 5 первым должен быть проверен код, равный 8 (1000). Если напряжение на выходе ЦАП 2 будет больше модуля входного напряжения (|UBX|<UЦАП) то следующим должен быть проверен код 6 (0110) - переход производится по левой ветви графа, выходящей из первой вершины и помеченной цифрой 0. Если напряжение на выходе ЦАП 2 будет меньше входного напряжения (|UBX|>UЦАП), то следующим должен быть проверен код 10 (1010) - переход производится по правой ветви графа, выходящей из первой вершины и помеченной цифрой 1. При достижении висячей вершины или вершины, у которой отсутствует левая ветвь, процесс подбора кода заканчивается. При этом в качестве результата преобразования берется код, указанный на фиг. 5 в прямоугольнике (к которому подходят стрелки). В прямоугольниках справа от вершин графа указана задержка для данного кода. Заметим, что коды, наиболее близкие к наиболее вероятному (например коды 6, 7, 9, 10), могут быть получены за меньшее число шагов, чем значения кодов, менее вероятные (например коды 0, 1, 14, 15).In accordance with FIG. 5 the first code to be checked is 8 (1000). If the voltage at the output of DAC 2 is greater than the input voltage module (| U BX | <U DAC ), then the following code 6 should be checked (0110) - the transition is made along the left branch of the graph, leaving the first vertex and marked with the number 0. If the voltage is the output of DAC 2 will be less than the input voltage (| U BX |> U DAC ), then the next code 10 (1010) should be checked - the transition is made on the right branch of the graph, leaving the first vertex and marked with the number 1. When reaching a hanging vertex or vertex , which has no left branch, the code selection process has ended etsya. In this case, the code indicated in FIG. 5 in the rectangle (to which the arrows fit). The rectangles to the right of the vertices of the graph indicate the delay for this code. Note that the codes closest to the most probable (for example, codes 6, 7, 9, 10) can be obtained in fewer steps than the values of the codes, less likely (for example, codes 0, 1, 14, 15).

Содержимое области ПЗУ 7 для этой процедуры подбора кода приведено в таблице.The contents of the ROM area 7 for this code selection procedure are shown in the table.

Процедура подбора кода записана в ПЗУ 7 в виде последовательности слов. Адреса слов приведены во втором столбце "Адрес". Значение адреса приведено как в десятичной форме, так и в двоичной (в скобках). Адрес состоит из трех частей. В двоичном представлении адреса в таблице отдельные части отделены пробелами. Старшая часть адреса поступает с выхода БПр 8 и для данной процедуры подбора кода она имеет одно и то же значение. Средняя часть адреса (1 бит) формируется сигналом с выхода схемы сравнения 1. Младшая часть адреса определяется кодом, поступающим с выхода регистра 6.The code selection procedure is recorded in ROM 7 as a sequence of words. Addresses of words are given in the second column "Address". The address value is given both in decimal and in binary (in brackets). The address consists of three parts. In the binary representation of the address in the table, the individual parts are separated by spaces. The older part of the address comes from the output of BPR 8 and for this code selection procedure it has the same value. The middle part of the address (1 bit) is formed by the signal from the output of the comparison circuit 1. The smallest part of the address is determined by the code coming from the output of register 6.

Каждое слово имеет три поля. Первое поле "Код" содержит текущий код, используемый на данном шаге подбора выходного кода (в таблице приведено десятичное значение этого кода и в скобках - его двоичное представление). Поле "Задержка" содержит число, пропорциональное времени установления ЦАП 2 и срабатывания схемы сравнения 1 для соответствующего кода из поля "Код" (в данном случае принято, что это время равно разности между текущим кодом и предыдущим плюс единица на срабатывание схемы сравнения 1). Поле "Признак окончания" определяет момент времени окончания процедуры подбора кода. Выполнение процедуры подбора кода заканчивается, если это поле будет содержать единицу.Each word has three fields. The first field "Code" contains the current code used at this step of selecting the output code (the table shows the decimal value of this code and in brackets its binary representation). The “Delay” field contains a number proportional to the time it takes to establish the DAC 2 and the comparison circuit 1 for the corresponding code from the “Code” field (in this case, it is assumed that this time is equal to the difference between the current code and the previous one plus one for the operation of the comparison circuit 1). Field "End sign" defines the time point for the end of the code selection procedure. The code selection procedure ends if this field contains one.

Рассмотрим работу устройства при следующих исходных данных. Разрядность АЦП - 4. Диапазон для модуля двухполярного входного напряжения составляет 10 В (в случае симметричности двухполярного входного напряжения, диапазон входных сигналов может достигать 20 В). Для 4-разрядного АЦП в этом случае ступень квантования равна ΔU=10 В /24=10 В/16=0,625 В. Это означает, что при подаче на вход ЦАП 2 кода, например, равного 4, на его выходе будет напряжение UЦАП=4⋅0,625=2,5 В. Предположим, что модуль входного напряжения (напряжение поступающее со второго выхода БОЗ и ИОН 9 на вход схемы сравнения 1) составляет 2,6 В (|UBX|=2,6 В), а в качестве блока предсказания используется обычный регистр (нулевое предсказание).Consider the operation of the device with the following initial data. The resolution of the ADC is 4. The range for the bipolar input voltage module is 10 V (in the case of a bipolar input voltage symmetry, the input signal range can reach 20 V). For a 4-bit ADC, in this case, the quantization step is ΔU = 10 V / 2 4 = 10 V / 16 = 0.625 V. This means that when a code is input to the DAC 2, for example, equal to 4, the voltage U DAC = 4⋅0.625 = 2.5 V. Suppose that the input voltage module (the voltage coming from the second output of the BOS and ION 9 to the input of the comparison circuit 1) is 2.6 V (| U BX | = 2.6 V), and as a prediction block, a regular register (zero prediction) is used.

Допустим также, что с выходов БПр 8 на третьи входы регистра 6 поступает код 8 (1000). Это означает, что в предыдущем цикле преобразования, при использовании нулевого алгоритма предсказания, был получен код 8 (1000). (При использовании линейного алгоритма предсказания код 8 (1000) может быть получен, например, если на двух предыдущих тактах преобразования были получены коды 6 и 7 или 4 и 6 и т.д.). Код 8 (1000) также поступит на первые (старшие) входы адреса ПЗУ 7, т.е. будет выбрана область памяти ПЗУ 7, где записана процедура подбора кода для случая, когда наиболее вероятным значением на следующем цикле аналого-цифрового преобразования шага является код 8 (1000).Suppose also that from the outputs of the BPR 8 to the third inputs of the register 6 receives the code 8 (1000). This means that in the previous conversion cycle, using the zero prediction algorithm, code 8 (1000) was received. (When using the linear prediction algorithm, code 8 (1000) can be obtained, for example, if codes 6 and 7 or 4 and 6, etc., were received on the two previous conversion clocks). Code 8 (1000) will also go to the first (senior) inputs of the ROM address 7, i.e. the memory area of ROM 7 will be selected, where the code selection procedure is written for the case when the most probable value in the next cycle of analog-to-digital step conversion is code 8 (1000).

В счетчик 5 в конце предыдущего цикла преобразования должны быть записаны код, в общем случае равный разности выходного кода, полученного в предыдущем цикле преобразования, и значения кода, который будет первым применяться в процедуре поиска на следующем цикле преобразования. Если для каждого предсказанного кода составляется своя программа поиска (все разряды блока предсказания 8 подключаются к первым входам ПЗУ 7, т.е. M=N) и используется нулевой алгоритм предсказания, то содержимое счетчика 5 должно быть равно единице, поскольку значение кода на входе ЦАП 2 не изменится и нет необходимости вводить для ЦАП 2 задержку, необходимо лишь учесть задержку срабатывания схемы сравнения 1. (При включении устройства счетчик 5 должен содержать максимальное значение, а регистр 6 - произвольное - это можно обеспечить специальными схемами предварительной установки, на фиг. 1 не показанными).At counter 5, at the end of the previous conversion cycle, a code should be written that is generally equal to the difference between the output code obtained in the previous conversion cycle and the value of the code that will be used first in the search procedure on the next conversion cycle. If a different search program is compiled for each predicted code (all bits of prediction block 8 are connected to the first inputs of ROM 7, i.e., M = N) and a zero prediction algorithm is used, then the contents of counter 5 should be equal to one, since the value of the code at the input DAC 2 will not change and there is no need to introduce a delay for DAC 2, you only need to take into account the delay of the operation of comparison circuit 1. (When you turn on the device, counter 5 must contain the maximum value, and register 6 must be arbitrary - this can be achieved by special and preset circuits not shown in Fig. 1).

В исходном состоянии триггер 3 находится в нулевом состоянии. Для запуска очередного цикла аналого-цифрового преобразования на второй вход устройства "Пуск" подают кратковременный импульс, который поступает на первый вход регистра 6, благодаря чему в него будет записан код с выхода БПр 8, в данном случае код 8 (1000). Код числа 8 (1000) с выхода регистра 6 поступит на вход ЦАП 2 и на его выходе установится напряжение UЦАП=8⋅0,625=5 В. Это напряжение поступит на второй вход схемы сравнения 1, на первый вход которого подан модуль входного преобразуемого напряжения (для примера принято |UBX|=2,6V). Поскольку |UBX|<UЦАП, на выходе схемы сравнения 1 появится уровень, соответствующий логическому нулю.In the initial state, trigger 3 is in the zero state. To start the next cycle of analog-to-digital conversion, a short pulse is applied to the second input of the Start device, which is fed to the first input of register 6, due to which the code from the output of BPD 8 will be written into it, in this case code 8 (1000). The code of the number 8 (1000) from the output of register 6 will go to the input of the DAC 2 and the voltage U of the DAC will be set at its output = 8ится0.625 = 5 V. This voltage will go to the second input of the comparison circuit 1, the first input of which is supplied with the input conversion voltage module (for example, | U BX | = 2.6V). Since | U BX | <U DAC , the output corresponding to the logic zero will appear at the output of the comparison circuit 1.

Импульс запуска со второго входа устройства "Пуск" также поступит на первый вход триггера 3, под воздействием которого триггер 3 перейдет в единичное состояние. На выходе триггера 3 установится уровень логической единицы, который поступит на третий выход устройства, сигнализируя о начале очередного цикла преобразования. Единичный сигнал с выхода триггера 3 поступит также на управляющий вход генератора импульсов 4, который начнет генерировать прямоугольные импульсы. Импульсы с первого выхода генератора импульсов 4 начнут поступать на первый вход счетчика 5. Поскольку содержимое счетчика 5 отлично от нуля (как было сказано ранее содержимое счетчика 5 в начале цикла преобразования равно единице), сигнал логической единицы с его выхода поступает на его второй вход, т.е. для счетчика 5 установлен режим вычитания. По положительному фронту очередного импульса с выхода генератора импульсов 4 содержимое счетчика 5 уменьшится на единицу и станет равным нулю. В течение этого времени переходные процессы в схеме сравнения 1 закончатся. Нулевой уровень с выхода счетчика 5 поступит на третий (стробирующий) вход схемы сравнения 1, фиксируя значение сигнала на его выходе с тем, чтобы исключить его изменение при перезаписи информации из ПЗУ 7 в регистр 6 и счетчик 5.The start pulse from the second input of the Start device will also go to the first input of trigger 3, under the influence of which trigger 3 will go into a single state. At the output of trigger 3, the level of the logical unit is set, which will go to the third output of the device, signaling the beginning of the next conversion cycle. A single signal from the output of trigger 3 will also go to the control input of the pulse generator 4, which will begin to generate rectangular pulses. The pulses from the first output of the pulse generator 4 will begin to arrive at the first input of counter 5. Since the contents of counter 5 are nonzero (as mentioned earlier, the contents of counter 5 at the beginning of the conversion cycle is unity), the signal of a logical unit from its output goes to its second input, those. counter 5 is set to subtract. On the positive front of the next pulse from the output of the pulse generator 4, the contents of the counter 5 will decrease by one and become equal to zero. During this time, transients in comparison scheme 1 will end. The zero level from the output of counter 5 will go to the third (gating) input of the comparison circuit 1, fixing the value of the signal at its output so as to exclude its change when overwriting information from ROM 7 in register 6 and counter 5.

Таким образом, на адресных входах ПЗУ 7 будет сформирован код 264 (1000 0 1000). При этом на первых выходах ПЗУ 7 появится код числа 6 (0110), на вторых выходах - код числа 3 (0011) и на третьем выходе - нулевой уровень (9-я строка в таблице). Поскольку при обнулении счетчика 5 он переходит в режим записи, с приходом очередного импульса с первого выхода генератора импульсов 4 на первый вход счетчика в него будет записан код числа 3 (0011) со вторых выходов ПЗУ 7. Содержимое счетчика 5 станет отличным от нуля и на его выходе сформируется положительный перепад напряжения, по которому в регистр 6 будет записан код числа 6 с первых выходов ПЗУ 7. На фиг. 5 это соответствует переходу от кода 8 к коду 6 при |UBX|<UЦАП.Thus, at the address inputs of the ROM 7 will be generated code 264 (1000 0 1000). In this case, at the first outputs of ROM 7, the code of the number 6 (0110) will appear, at the second outputs - the code of the number 3 (0011) and at the third output - the zero level (9th line in the table). Since when counter 5 is reset to zero, it goes into recording mode, with the arrival of the next pulse from the first output of the pulse generator 4 to the first input of the counter, the code of the number 3 (0011) from the second outputs of the ROM 7 will be written into it. The contents of counter 5 will become non-zero and A positive voltage drop will be formed at its output, according to which a code of 6 will be written in register 6 from the first outputs of the ROM 7. In FIG. 5, this corresponds to the transition from code 8 to code 6 for | U BX | <U DAC .

На выходе ЦАП 2 появится напряжение UЦАП=6⋅0,625=3,75 В и поскольку |UBX|<UЦАП на выходе схемы сравнения 1 установится уровень логического нуля. На адресных входах ПЗУ 7 установится код числа 262 (1000 0 0110) и на первых выходах ПЗУ 7 появится код 4 (0100), а на вторых выходах код 3 (0011) (7-я строка в таблице). После обнуления счетчика 5 код 4 (0100) будет записан в регистр 6, а содержимое счетчика 5 станет равным 3 (0011).At the output of the DAC 2, the voltage U DAC = 6 В0.625 = 3.75 V will appear and since | U BX | <U the DAC , the logic zero level will be established at the output of the comparison circuit 1. The code 262 (1000 0 0110) will be set on the address inputs of the ROM 7 and the code 4 (0100) will appear on the first outputs of the ROM 7, and the code 3 (0011) on the second outputs (7th line in the table). After resetting counter 5, code 4 (0100) will be recorded in register 6, and the contents of counter 5 will become 3 (0011).

На выходе ЦАП 2 при этом появится напряжение UЦАП=4⋅0,625=2,5 В. Поскольку в данном случае |UBX|>UЦАП, на выходе схемы сравнения 1 установится уровень логической единицы. На адресных входах ПЗУ 7 установится код числа 276 (1000 1 0100) и на первых выходах ПЗУ 7 появится код 5 (0101), а на вторых выходах код 2 (0010) (21-я строка в таблице). После обнуления счетчика 5 код 5 (0101) будет записан в регистр 6, а содержимое счетчика 5 станет равным 1 (0001).At the output of DAC 2, the voltage U DAC = 4⋅0.625 = 2.5 V. will appear. Since in this case | U BX |> U DAC , the level of the logical unit will be established at the output of comparison circuit 1. On the address inputs of the ROM 7, the code number 276 (1000 1 0100) will be set and on the first outputs of the ROM 7 the code 5 (0101) will appear, and on the second outputs the code 2 (0010) (the 21st line in the table). After resetting counter 5, code 5 (0101) will be recorded in register 6, and the contents of counter 5 will become equal to 1 (0001).

На выходе ЦАП 2 при этом появится напряжение UЦАП=5⋅0,625=3,125 В. Поскольку в данном случае |UBX|<UЦАП, на выходе схемы сравнения 1 установится уровень логического нуля. На адресных входах ПЗУ 7 установится код числа 261 (1000 0 0101) и на первых выходах ПЗУ 7 появится код 4 (0100), а на вторых выходах код 1 (0001) (6-я строка в таблице). После обнуления счетчика 5 код 4 (0100) будет записан в регистр 6, а содержимое счетчика 5 станет равным 1 (0001).At the output of DAC 2, the voltage U DAC = 5⋅0.625 = 3.125 V appears. Since in this case | U BX | <U DAC , the logic zero level is set at the output of comparison circuit 1. On the address inputs of ROM 7, the code of the number 261 (1000 0 0101) will be set, and code 4 (0100) will appear on the first outputs of ROM 7, and code 1 (0001) on the second outputs (6th line in the table). After resetting counter 5, code 4 (0100) will be recorded in register 6, and the contents of counter 5 will become equal to 1 (0001).

При этом на третьем выходе ПЗУ 3 установится уровень логической единицы (6-я строка в таблице, столбец "Признак окончания"), который поступит на третий вход регистра 3, благодаря чему с приходом импульса со второго выхода генератора импульсов 4 триггер 3 перейдет в нулевое состояние. На выходе триггера 3 установится нулевой логический уровень, который поступит на третий выход устройства, сигнализируя об окончании очередного цикла аналого-цифрового преобразования. По отрицательному перепаду на выходе триггера 3 в БПр 8 будет записан результат последнего преобразования, в данном случае код 4 (0100). При использовании алгоритма нулевого предсказания код 4 (0100) с выхода блока предсказания 8 будет подан на старшие разряды ПЗУ 7, и таким образом в следующем цикле преобразования будет использоваться процедура подбора кода из другой области памяти ПЗУ 7.At the same time, the logical unit level (the 6th row in the table, the column "End sign") will be set at the third output of ROM 3, which will go to the third input of register 3, so that with the arrival of the pulse from the second output of the pulse generator 4, trigger 3 will go to zero state. At the output of trigger 3, a logic level of zero will be established, which will go to the third output of the device, signaling the end of the next cycle of analog-to-digital conversion. According to the negative difference at the output of trigger 3, the result of the last conversion, in this case code 4 (0100), will be recorded in BPR 8. When using the zero prediction algorithm, code 4 (0100) from the output of prediction block 8 will be fed to the upper bits of the ROM 7, and thus, in the next conversion cycle, the code selection procedure from another memory area of the ROM 7 will be used.

Нулевой уровень с выхода триггера 3 также приостановит работу генератора импульсов 4. При этом содержимое счетчика 5 будет равно 1 (0001), т.е. устройство будет подготовлено к следующему циклу аналого-цифрового преобразования.The zero level from the output of trigger 3 will also suspend the operation of pulse generator 4. In this case, the contents of counter 5 will be 1 (0001), i.e. the device will be prepared for the next analog-to-digital conversion cycle.

Определим время преобразования для предложенного АЦП. На фиг. 5 рядом с вершинами графа (справа) приведены значения задержек для каждой проверяемой комбинации (значения задержек заключены в прямоугольник). Значения задержек определены как количество импульсов, которое должно прийти с выхода генератора импульсов 4 на счетчик 5 для проверки данного кода. Оно равно значению задержек, приведенных в таблице для каждого кода, плюс один импульс, необходимый для перезаписи информации из ПЗУ 7 в счетчик 5 и регистр 6. При заданных выше условиях и использовании процедуры подбора, граф которой приведен на фиг. 5, наибольшая задержка будет, если следующими выходными кодами будут 0, 1, 14 или 15. Так, для кода 0 необходимо будет проверить коды 8, 6, 4, 3, 2, 1. Общая задержка составит 2+4+4+3+3+3=19 импульсов.We determine the conversion time for the proposed ADC. In FIG. 5 next to the vertices of the graph (on the right) are the delay values for each tested combination (the delay values are enclosed in a rectangle). The delay values are defined as the number of pulses that should come from the output of the pulse generator 4 to counter 5 to verify this code. It is equal to the value of the delays shown in the table for each code, plus one pulse necessary for overwriting information from ROM 7 into counter 5 and register 6. Under the above conditions and using the selection procedure, the graph of which is shown in FIG. 5, the greatest delay will be if the following output codes are 0, 1, 14 or 15. So, for code 0, you will need to check codes 8, 6, 4, 3, 2, 1. The total delay will be 2 + 4 + 4 + 3 + 3 + 3 = 19 pulses.

При использовании обычного АЦП последовательного приближения, при любом выходном коде, необходимо проверить четыре кода для 4-разрядного АЦП. Задержка составит 15⋅4=60 импульсов. В предлагаемом устройстве - 15 импульсов.When using a conventional sequential approximation ADC, for any output code, it is necessary to check four codes for a 4-bit ADC. The delay is 15⋅4 = 60 pulses. In the proposed device - 15 pulses.

Устройство АЦП, служащее прототипом, ориентировано на работу с однополярными сигналами (сигналами положительной полярности). Благодаря введению в состав устройства БОЗ И ИОН 9, предлагаемое устройство АЦП может работать как с однополярными сигналами (причем как положительной так и отрицательной полярности), так и двуполярными сигналами, то есть имеет место расширение функциональных возможностей предлагаемого устройства АЦП относительно прототипа.The ADC device, which serves as a prototype, is focused on working with unipolar signals (signals of positive polarity). Due to the introduction of BOS AND ION 9 into the device, the proposed ADC device can work with both unipolar signals (both positive and negative polarity) and bipolar signals, that is, there is an extension of the functionality of the proposed ADC device relative to the prototype.

Figure 00000006
Figure 00000006

Claims (1)

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий: схему сравнения; цифроаналоговый преобразователь (ЦАП); триггер; генератор импульсов; счетчик; регистр; постоянное запоминающее устройство (ПЗУ); блок предсказания, причем ко второму входу схемы сравнения подключен выход ЦАП, входы которого соединены с выходами регистра, вторыми входами блока предсказания, третьими входами ПЗУ; второй вход устройства подключен к первому входу регистра и первому входу триггера, выход которого соединен с первым входом блока предсказания и входом генератора импульсов, первый выход которого соединен с первым входом счетчика, а второй выход подключен ко второму входу триггера; второй вход счетчика соединен со своим выходом, третьим входом схемы сравнения и вторым входом регистра; выходы блока предсказания соединены с третьими входами регистра и с первыми входами ПЗУ, второй вход которого подключен к выходу схемы сравнения; первые выходы ПЗУ подключены к четвертым входам регистра, вторые выходы ПЗУ подключены к третьим входам счетчика, третий выход ПЗУ подключен к третьему входу триггера, отличающийся тем, что в устройство введен блок определения знака и инвертирования отрицательных напряжений (БОЗ и ИОН), причем вход БОЗ и ИОН служит входом устройства, первый выход БОЗ и ИОН служит первым выходом устройства, второй выход БОЗ и ИОН подключен к первому входу схемы сравнения; входы ЦАП соединены со вторыми выходами устройства, а выход триггера является третьим выходом устройства; БОЗ и ИОН содержит аналоговый инвертор, компаратор, первый (нормально замкнутый) аналоговый ключ, второй (нормально разомкнутый) аналоговый ключ; вход БОЗ и ИОН подключен одновременно к входу аналогового инвертора, первому (неинвертирующему) входу компаратора, сигнальному входу второго (нормально разомкнутого) аналогового ключа; второй (инвертирующий) вход компаратора «заземлен»; выход компаратора одновременно подключен к первому выходу БОЗ и ИОН и входам управления аналоговых ключей, выходы которых соединены со вторым выходом БОЗ и ИОН; выход аналогового инвертора подключен к сигнальному входу первого (нормально замкнутого) аналогового ключа.An analog-to-digital converter, comprising: a comparison circuit; digital-to-analog converter (DAC); trigger; pulse generator; counter; register; read-only memory (ROM); a prediction block, and a DAC output connected to the second input of the comparison circuit, the inputs of which are connected to the outputs of the register, the second inputs of the prediction block, and the third inputs of the ROM; the second input of the device is connected to the first input of the register and the first input of the trigger, the output of which is connected to the first input of the prediction unit and the input of the pulse generator, the first output of which is connected to the first input of the counter, and the second output is connected to the second input of the trigger; the second input of the counter is connected to its output, the third input of the comparison circuit and the second input of the register; the outputs of the prediction block are connected to the third inputs of the register and to the first inputs of the ROM, the second input of which is connected to the output of the comparison circuit; the first outputs of the ROM are connected to the fourth inputs of the register, the second outputs of the ROM are connected to the third inputs of the counter, the third output of the ROM is connected to the third input of the trigger, characterized in that a unit for determining the sign and inverting negative voltages (BOS and ION) is introduced into the device, and the input of the BOS and ION serves as the input of the device, the first output of the BOS and ION serves as the first output of the device, the second output of the BOS and ION is connected to the first input of the comparison circuit; the DAC inputs are connected to the second outputs of the device, and the trigger output is the third output of the device; BOS and ION contains an analog inverter, a comparator, a first (normally closed) analog key, a second (normally open) analog key; input BOS and ION is connected simultaneously to the input of the analog inverter, the first (non-inverting) input of the comparator, the signal input of the second (normally open) analog key; the second (inverting) input of the comparator is “grounded”; the comparator output is simultaneously connected to the first output of the BOS and ION and the control inputs of analog keys, the outputs of which are connected to the second output of the BOS and ION; the output of the analog inverter is connected to the signal input of the first (normally closed) analog switch.
RU2017119127U 2017-05-31 2017-05-31 ANALOG-DIGITAL CONVERTER RU176659U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017119127U RU176659U1 (en) 2017-05-31 2017-05-31 ANALOG-DIGITAL CONVERTER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017119127U RU176659U1 (en) 2017-05-31 2017-05-31 ANALOG-DIGITAL CONVERTER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU176659U1 true RU176659U1 (en) 2018-01-24

Family

ID=61024357

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017119127U RU176659U1 (en) 2017-05-31 2017-05-31 ANALOG-DIGITAL CONVERTER

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU176659U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU199113U1 (en) * 2020-03-12 2020-08-17 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" BIPOLAR VOLTAGE TO BINARY SERIAL SERIAL CONVERTER
RU2833416C1 (en) * 2024-05-08 2025-01-21 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) Device for calculating deviations of cumulative sums and determining their number in binary sequence

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5241312A (en) * 1992-03-09 1993-08-31 Long Christopher R High resolution analog to digital converter
RU2205500C1 (en) * 2001-11-27 2003-05-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет Analog-to-digital converter
RU2245000C2 (en) * 2003-02-11 2005-01-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и проектный институт геофизических методов разведки океана" (ФГУДП "НИПИокеангеофизика") Successive-action analog-to-digital converter
RU58825U1 (en) * 2006-07-17 2006-11-27 Ставропольский военный институт связи ракетных войск ANALOG-DIGITAL CONVERTER
RU2356163C1 (en) * 2007-12-17 2009-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский военный институт связи ракетных войск" (СВИСРВ) Method for generation of signal absolute value and device for its realisation
US20170093418A1 (en) * 2015-09-24 2017-03-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Successive approximation register analog-to-digital converter and semiconductor device including the same

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5241312A (en) * 1992-03-09 1993-08-31 Long Christopher R High resolution analog to digital converter
RU2205500C1 (en) * 2001-11-27 2003-05-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет Analog-to-digital converter
RU2245000C2 (en) * 2003-02-11 2005-01-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и проектный институт геофизических методов разведки океана" (ФГУДП "НИПИокеангеофизика") Successive-action analog-to-digital converter
RU58825U1 (en) * 2006-07-17 2006-11-27 Ставропольский военный институт связи ракетных войск ANALOG-DIGITAL CONVERTER
RU2356163C1 (en) * 2007-12-17 2009-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский военный институт связи ракетных войск" (СВИСРВ) Method for generation of signal absolute value and device for its realisation
US20170093418A1 (en) * 2015-09-24 2017-03-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Successive approximation register analog-to-digital converter and semiconductor device including the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU199113U1 (en) * 2020-03-12 2020-08-17 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" BIPOLAR VOLTAGE TO BINARY SERIAL SERIAL CONVERTER
RU2833416C1 (en) * 2024-05-08 2025-01-21 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) Device for calculating deviations of cumulative sums and determining their number in binary sequence

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3506813A (en) Signal-to-noise ratio enhancement methods and means
US3737893A (en) Bipolar conversion analog-to-digital converter
RU176659U1 (en) ANALOG-DIGITAL CONVERTER
RU58825U1 (en) ANALOG-DIGITAL CONVERTER
US3371334A (en) Digital to phase analog converter
US6803868B2 (en) Method and apparatus of producing a digital depiction of a signal
RU2205500C1 (en) Analog-to-digital converter
RU2656989C1 (en) Analogue-to-digital converter
RU182312U1 (en) ANALOG-DIGITAL CONVERTER
RU162372U1 (en) MICROCONTROLLER ADC USING THE TRANSITION PROCESS IN THE RC CIRCUIT
RU2204884C1 (en) Analog-to-digital converter
RU176650U1 (en) ANALOG-DIGITAL CONVERTER
SU1096658A1 (en) Digital instrument system
SU1072070A1 (en) Device for monitoring single electric pulses
SU1311021A1 (en) Analog-to-digital converter with self-checking
RU2646356C1 (en) Analogue-to-digital converter
RU174894U1 (en) ANALOG-DIGITAL CONVERTER
SU894860A1 (en) Analogue-digital converter
SU922765A1 (en) Device for determining probability distribution laws
SU1267615A1 (en) Stochastic analog-to-digital converter
SU1376241A2 (en) Apparatus for digital support of recurrent signal phase
SU1322365A1 (en) Control device for linear segment indicator
SU411453A1 (en)
SU1008747A1 (en) Device for determination of non-linear object nuclei
SU903893A1 (en) Digital correlometer

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20180601