Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Паралельний аналого-цифровий перетворювач, що містить N компараторів, об'єднані перші входи яких є входом перетворювача, джерело опорної напруги, вихід якого підключений до першого виводу першого резистора подільника напруги, виконаного з N послідовно з'єднаних резисторів одного номінального значення R, другий вивід кожного і-го резистора подільника напруги відповідно підключений до другого входу кожного і-го компаратора, а виходи компараторів підключені до входів дешифратора вихідного коду перетворювача, який відрізняється тим, що другий вхід N-го компаратора підключено через резистор R' до спільної шини, до якої через резистор R" підключений відповідно кожен другий вхід решти компараторів, причому значення опорів резисторів R' та R" вибрані згідно з формулами:

де R - номінальне значення опору кожного резистора подільника напруги;

ζ - коефіцієнт пропорційності, який вибирають меншим одиниці.

Текст

Паралельний аналого-цифровий перетворювач, що містить N компараторів, об'єднані перші входи яких є входом перетворювача, джерело опорної напруги, вихід якого підключений до першого виводу першого резистора подільника напруги, виконаного з N послідовно з'єднаних резисторів одного номінального значення R, другий вивід кожного іго резистора подільника напруги відповідно підключений до другого входу кожного і-го компаратора, а виходи компараторів підключені до входів дешифратора вихідного коду перетворювача, який відрізняється тим, що другий вхід N-го компаратора підключено через резистор R' до спільної шини, до якої через резистор R" підключений відповідно кожен другий вхід решти компараторів, причому значення опорів резисторів R' та R" вибрані згідно з формулами: Винахід стосується галузей автоматики й обчислюваної техніки і може бути використаний також в пристроях інформаційно-вимірювальної техніки. Відомий паралельний аналого-цифровий перетворювач, що містить N компараторів, об'єднані перші входи яких є входом перетворювача, джерело опорної напруги, вихід якого підключений до першого виводу першого резистора дільника напруги, виконаного із N послідовно з'єднаних резисторів одного номінального значення R, другий вивід кожного іго резистора дільника напруги відповідно підключений до другого входу кожного і-го компаратора, а виходи компараторів підключені до входів дешифратора вихідного коду перетворювача [див. "Микроэлектронные устройства автоматики": Учебное пособие для вузов/ А.А. Сазонов, А.Ю. Лукичев, В.Т. Николаев и др., Под ред. А.А. Сазонова.-М.: Энергоатомиздат, 1991.-c. 155]. Недоліком цього пристрою є звужена область використання через неможливість забезпечення логарифмічної характеристики перетворення. В основу винаходу покладено завдання створити паралельний логарифмічний аналогоцифровий перетворювач, нове виконання дільника напруги якого забезпечує одержання логарифмічної характеристики перетворення і за рахунок цього значно розширюється область використання перетворювача: одержання логарифмічних амплітудно-частотних і фазочастотних характеристик, лінеаризація характеристик показникових давачів, обчислення та відтворення функцій, виконання операцій множення та ділення й ін. Поставлене завдання вирішується тим, що в паралельному аналого-цифровому перетворювачі, який містить N компараторів, об'єднані перші входи яких є входом перетворювача, джерело опорної напруги, вихід якого підключений до першого виводу першого резистора дільника напруги, виконаного з N послідовно з'єднаних резисторів одного номінального значення R, ζ ζ R i R" = R, 1- ζ (1- ζ)2 (19) UA (11) 80691 (13) де R - номінальне значення опору кожного резистора подільника напруги; ζ - коефіцієнт пропорційності, який вибирають меншим одиниці. C2 R' = 3 другий вивід кожного і-го резистора дільника напруги відповідно підключений до другого входу кожного і-го компаратора, а виходи компараторів підключені до входів дешифратора вихідного коду перетворювача, згідно винаходу, другий вхід N-го компаратора підключений через резистор R' до спільної шини, до якої через резистор R" підключений кожен другий вхід решти компараторів, причому значення опору резисторів R' та R" вибираються згідно формул z R' = R, (1) 1- z R '' = z R, (2) (1 - z ) 2 де R - номінальне значення опору кожного резистора дільника напруги; z - коефіцієнт пропорційності, який задається меншим одиниці. Виконання резистивного дільника опорної напруги у вигляді резистивної матриці, що складається з набору резисторів двох значень R і R", а також підключення другого входу N-го компаратора через резистор значенням R' до спільної шини при виборі значень резисторів R' і R" згідно формул (1) і (2), забезпечує логарифмічну характеристику перетворення, внаслідок чого значно розширюється область використання запропонованого паралельного аналого-цифрового перетворювача. На рисунку приведена функціональна схема запропонованого паралельного аналогоцифрового перетворювача. Запропонований паралельний аналогоцифровий перетворювач містить джерело опорної напруги 1, мережу резисторів 2, яка містить N резисторів номінального значення R, (N-1) резисторів номінального значення R" та один резистор номінального значення R', значення яких зв'язані співвідношенням (1) та (2), набір N компараторів 3, дешифратор вихідного коду перетворювача 4, входи якого об'єднані з виходами компараторів з набору компараторів З, об'єднані перші входи яких є входом перетворювача, а другий вхід кожного і-го компаратора 3.і підключений відповідно до кожного другого виводу резистора R з мережі резисторів 2, яка містить N послідовно з'єднаних резисторів номінального значення R, перший вивід першого з яких об'єднаний з виходом джерела опорної напруги 1, другий вхід N-го компаратора 3.N з набору компараторів 3 підключено через резистор R' з мережі резисторів 2 до спільної шини, до якої через резистор R" з мережі резисторів 2 підключений відповідно кожен другий вхід решти компараторів з набору компараторів 3, причому номінальні значення резисторів R, R' та R" зв'язані співвідношенням (1) і (2). Запропонований паралельний аналогоцифровий перетворювач працює наступним чином. Номінали резисторів R' та R" з мережі резисторів 2 вибираються згідно (1) і (2). 80691 4 Напруга un на другому вході N-го компаратора 3.N з набору компараторів 3 та напруга un-і на другому вході (N-l)-гo компаратора 3.N-1 з набору компараторів 3 зв'язані співвідношенням UN R' = UN-1 R + R ' Прирівняємо це співвідношення до значення коефіцієнта пропорційності: R' =z R + R' Розв'язуючи останнє рівняння, одержимо співвідношення між значеннями опорів R’ і R: z R' = R 1- z Отже, напруга un на другому вході N-го компаратора 3.N з набору компараторів 3 та напруга Un-1 на другому вході (N-l)-ro компаратора 3.N-1 з набору компараторів 3 зв'язані співвідношенням UN = z UN-1 Розглядаючи дільник напруги у вузлі 2, де утворюється друга еталонна напруга UN-2, бачимо, що резистор R’’ включений паралельно до послідовно з'єднаних резисторів R’ i R, внаслідок чого еквівалентний опір між другим вузлом і спільною шиною буде рівний: RE = R '' (R + R ' ) R '' + R + R ' Для забезпечення рівності відношень UN-1 U = N UN-2 UN-1 необхідно, щоб еквівалентний опір між вузлом 2 і спільною шиною RE був рівний R’, тобто R '' (R + R ' ) = R' R '' + R + R ' Підставляючи в останнє рівняння значення опору R’, отримаємо R '' z = R (1 - z ) + R 1 - z Розв'язуючи останнє рівняння, одержимо значення опору R’’, при якому між вузлом 2 і спільною шиною буде мати місце еквівалентний опір RE значенням R’: z R '' = R, (1 - z ) 2 причому відношення еталонних напруг мають значення UN-1 UN = = z UN-2 UN-1 Аналогічно можна показати, що вибраних значеннях R’ і R’’ відношення напруг будь-яких двох сусідніх вузлів дільника напруги U U UN-1 = ... = 2 = 1 = z U3 U2 UN '' 5 На перші входи компараторів з набору компараторів 3 подається вхідна величина ubx, значення якої може знаходитися в межах UN £ Uвх £ Uo . У кожний конкретний момент часу напруга Uвx знаходиться в межах між значеннями двох напруг на других входах двох певних сусідніх компараторів з набору компараторів 3 - 3.L та 3.L1, тобто UL £ Uвх де L =1,2,3,. ..N. При цьому виходи всіх компараторів 3.N-3.L з набору компараторів З будуть у стані логічної одиниці, а виходи всіх решти компараторів (3.L-1 3.1) -у стані логічного нуля. Дешифратор вихідного коду перетворювача 4 перетворює число "L" у двійковий код. Відношення напруг Uo U = o = zL , UL Uвх де L - число, закодоване на виході дешифратора 4. З останнього відношення випливає: U 1 L= × log вх . Uo log z Таким чином, вихідний код L запропонованого паралельного аналого-цифрового перетворювача відповідає числу, що пропорційне логарифму (за основою z ) відношення вхідної напруги до опорної. При цьому похибка квантування U - UL d k = L-1 × 100% Uвх або (із врахуванням Uвх = UL = zUL -1 ) 1- z × 100% z Як видно з останнього виразу похибка квантування не залежить від вхідної величини і має стале значення у всьому діапазоні перетворення. Похибку від температурної нестабільності опорів резистивної мережі 2 можна звести до мінімуму, виготовивши мережу як інтегральну схему. Отже, запропонований паралельний аналогоцифровий перетворювач виконує логарифмічне перетворення. dk = 80691 6

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Parallel analog-to-digital converter

Автори англійською

Mychuda Zynovii Romanovych, Kuzemko Orest Zinoviiovych, Kostruba Oksana Romanivna

Назва патенту російською

Параллельный аналого-цифровой преобразователь

Автори російською

Мичуда Зиновий Романович, Куземко Орест Зиновьевич, Коструба Оксана Романовна

МПК / Мітки

МПК: G06G 7/24, H03M 1/36

Мітки: перетворювач, паралельний, аналого-цифровий

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/3-80691-paralelnijj-analogo-cifrovijj-peretvoryuvach.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Паралельний аналого-цифровий перетворювач</a>

Подібні патенти