Многоканальный аналого-цифровой преобразователь
1Ч: ЖАЯ (м.ЬА,:
40002l
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено,31Х.1971 (№ 1661926/26-9) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 03.Х,1973. Бюллетень ¹ 39
Дата опубликования описания 7.II.1974
М. Кл. Н 03k 13/17
Гасударственный камитвт
Саввта Министров СССР аа делам изаарвтений и открытий
УДК 681.325(088.8) Авторы изобретения
А. И. Воителев и Л. М. Лукьянов
Заявитель
МНОГОКАНАЛЬНЫЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к прецизионной коммутации и преобразованию в код аналоговых сигналов в аналого-цифровых преобразователях.
Известен преобразователь, содержащий коммутатор, выполненный на полупроводниковых коммутирующих элементах с двумя пе,реключаемыми стабилизаторами для токов смещения, аналого-цифровой преобразователь параллельно-последовательного типа, состоящий .из цифро-аналогового преобразователя, соединенного с выходами старших разрядов регистра результирующего кода, дифференциального усилителя постоянного тока, переключател я, узла формирования эталонных уровней, узла сравнивающих устройств, выходы которого подключен ы к шифратору.
Однако известные аналого-цифровые преобразователи (АЦП) обладают довольно низким входным сопротивлением (вплоть до единиц килоом) из-за шунтирующего действия параллельной цепочки сравнивающих устройств. 3ТО приводит к дополнительной погрешности преобразования, поскольку на сопротивлении открытого бесконтактного коммутирующего элемента падает значительная часть преобразуемого входного сипнала, т. е. существенно уменьшается коэффициент передачи каналов входного коммутатора. Можно в значитсльной мере уменьшить погрешность п реобразования, вызванную влиянием небольшого входного сопротивления АЦП, путем введения на входе АЦП развязывающего элемента — повторителя или усилителя постояцного тока — с большим входным сопротивлением. Однако при этом не удается обеспечить высокое быстродействие, так как существенно увеличивается длительность переходных процессов при переключении каналов в коммута10 торе.
Кроме того, развязывающий усилитсль постоянного тока является одним из наиболсс сложных прецизионных элементов, а также источником дополнитсльной погрешности, 15 обусловленной дрейфом, которая нсрсдко соизмерима IIO величине с погрешностью, обусловленной влиянием небольшого входного сопротивления АЦП.
Целью изооретения является повышение
20 точности преобразователя.
Для этого в него введены делитель тока, выполненный в виде дифференциального каскада на cOcTBBHbIx транзисторах, эмиттеры которых соединены через переменный резистор, 2S и узел управления изменением коэффициента деления делителя тока, состоящий из стабплитрона и резисторов, причем коллектор первого составного транзистора соединен непосредственно с выходом коммутатора, коллек30 тор второго составного транзистора — с ши400021
65 ной коммутатора, предназначенной для подачи смещения от стабилизатора тока, выход которого соединен с движком переменного резистора, базовый вход второго составного транзистора соединен с источн иком напряжения смещения, между последним и источником питания стабилизатора тока включена цепочка последовательно соединенных трех резистоp0I3, TlpH этОм. пс1)вый рсзистОр 1)клlо 1си мс)кду базами состаш(ых транзисторов, а к T()ii)0 соединения второго и третьего рсзистора анодом подключен стабилитрон, катод которого сосДинси с выхОДОм Цп(1)1)0-31ld 10Г01)ОГО и1)с о бр азов атсл я.
Изобретение иоясисио черте)ком.
Преобразователь работает следующим образом (см. чертеж) .
Аналоговый сигнал, подлежащий коммутации и преобразованию, подается на вход 1 коммутирующего элемента 2, состоящего из диодного полумоста 3, диоды которого обладают одинаковыми вольт-ампсрными характеристиками, и двух диодно-резисторных псрсключателей 4 и 5, предназначенных для адресного выбора коммутирующего элемента и подключения токов смещения от стабилизато1)ов 6 и 7 тока, являющихся общими для всего коммутатора.
Переключатель 4 подключает ток смещения непосредственно от стабилизатора тока, а переключатель 5 — через дополнительно введенный в схему преобразователя делитель тока 8 на два направления, выполненный в виде дифференциального каскада на двух составных транзисторах 9 и переменном резисторе
10. Сумма коллекторных токов в таком каскаде практически равна току, поступающему в эмиттерные цепи. Регулируя величину эмиттерных резисторов, можно установить коллекторные токи одинаковыми при одинаковых потенциалах на базах составных транзисторов.
Правый выход делителя тока непосредственно соединен с выходом коммутатора, а левый— с общей шиной соединения переключателей 5 всех коммутирующих элементов коммутатора.
Для автоматического изменения коэффициента деления делителя тока в устройство введен узел 11 управления изменен ием коэффициента деления в делителе тока, который проще всего выполнить в виде двухрезисто рного делителя, образованного резисторами 12, 13 с входной цепью смещения, состоящей из стабил итрона 14 и резистора 15. Сигнал напря)кения, образованный на резисторе 12, пепосредственно подается между базами транзисторов
9 делителя тока 8. Вход узла 11 (катод сгабилитрона 14) соединен непосредственно с выходом цифро-аналогового преобразователя 16, являющегося неотъемлемым узлом параллельно-последовательного аналого-цифрового преобразователя 17, который выполнен двухтактным. Поэтому входы преобразователя 16 соединены только с выходами регистра 18, в котором формируются старшие разряды кода
4 результата преобразования 19 во время пер. вого такта преобразования.
1lервый такт преобразования характерен тем, что на входы блока 20 сравнивающих устройств подключают при помощи переключателя 2! аналоговых сигналов напряжения непосредственно выход коммутатора, 1аким образом, к началу второго такта преобразования при помощи узла ll изменяются токи смещения, протекающие через диоды полумоста 3 в соотистс)вии с кодом, записанным и регистре lb, Й результате этого происходит компенсация влияш1я входного сопротивления АЦГ1 н а коэффициент передачи подключенного канала коммутатора, поскольку коэффициент деления делителя, образованного резисторами 12 и 13, устанавливается в соответствии с величиной входного сопротивления АЦП.
Во втором (последнем) такте преобразования выходные сигналы узла 22 формирования уровней сравнения сравниваются в блоке 20 с выходным сигналом дифференциального усилителя постоянного тока 23, поступающим через переключатель 21. Величина этого сигнал а пропорциональна разности между выходными сигналами коммутатора и цифро-аналогового преобразователя. Код второго такта преобразования записывается с выходов шифратора 24 в регистр 25 младших разрядов.
Управление работой АЦП и коммутатора осуществляют от устройства управления 26 с узлом формирования сигналов адресного выбора кандалов в коммутаторе. Сигналы 27, 28, 29 и 30 обеспечивают матричный выбор каналов коммутатора и подсоединены к диодам соответствующих переключателей 4 и 5.
Связь многоканального АЦП с цифровой частью управляющей вычислительной машины производится при помощи сигналов 31, формируемых и воспринимаемых устройством управления 26.
Предмет изобретения
Многоканальный аналого-цифровой преобразователь, содержащий коммутатор, выполненный на полупроводниковых коммутирующих элементах с двумя переключаемыми стабилизаторами для токов смещения, аналогоцифровой преобразователь параллельно-последовательного типа, состоящий из цифро-аналогового п реобразователя, соединенного с выходами старших разрядов регистра результирующего кода, дифференциального усилителя постоянного тока, переключателя, узла формирования эталонн ых уровней, узла сравнивающих устройств, выходы которого подключены к шифратору, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены делигель тока, выполненный в виде дифференциального каскада на составных транзисторах, эмиттеры которых соединены через переменный резистор, и узел управления измен ением коэффициента деления делителя тока, состоящий из ста400021
Составитель А. Кузнецов
Техред Л. Грачева
Корректор О. Тюрина
Редактор A. Зиньковский
Заказ 189/11 Изд. № 50 Тираж 780 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5
Типография, пр. Сапунова, 2 билитрона и резисторов, причем коллектор первого составного транзистора соединен непосредственно с выходом коммутатора, коллектор второго составного транзистора — с шиной коммутатора, предназначенной для подачи тока смещения от стабилизатора тока, выход которого соединен с движком переменного резистора, базовый вход второго составного транзистора соединен с источником папряжения смещения, между ним и источником питания стабилизатора тока включена цепочка последовательно соединенных трех резисторов, при этом первый резистор включен между базами составных транзисторов, а к точке соединения второго и третьего резистора анодом подключен стабилитрон, катод которого соединен с выходом цифро-аналогового преобразователя.
