Аналого-цифровий перетворювач

Реферат: Аналого-цифровий перетворювач містить дільник напруги, шину опорної напруги, багатостабільний елемент, імпульсні компаратори, шини імпульсів сканування, суматор, шини коду поля Галуа, інвертуючі імпульсні компаратори та додатково введені RS-тригери. UA 70744 U (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВИЙ ПЕРЕТВОРЮВАЧ UA 70744 U UA 70744 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Аналого-цифровий перетворювач належить до автоматики та обчислювальної техніки, а саме до перетворювачів форми інформації, а також може бути використаний як вхідні перетворювачі сигнальних мультибазисних співпроцесорів, що працюють у теоретикочисловому базисі Галуа. Відомий аналог аналого-цифровий перетворювач (авторське свідоцтво СРСР № 1462477, Η 03 Μ 1/38, 7/00 Бюл. № 8, 1989), який містить вхідну шину, групу компараторів, дільник напруги, шину опорної напруги, групу елементів виключне АБО, регістр зсуву, групу елементів І-НЕ вихідну шину коду поля Галуа. Недоліком аналого-цифрового перетворювача є значна апаратна складність обумовлена k наявністю 2 компонентів: компараторів, елементів виключне АБО, тригерів та елементів І-НЕ. Відомий прототип аналого-цифровий перетворювач (Николайчук Я. М. - Теорія джерел інформації / Видання друге виправлене - Тернопіль: ТзОВ Терно-Граф, 2010. - с. 164, Таблиця 5.2, № 3). Відомий прототип - скануючий аналогово-цифровий перетворювач на імпульсних компараторах, який містить: дільник напруги, вхід якого з'єднаний з шиною опорної напруги і першим входом багатостабільного елемента, а виходи підключені до перших входів відповідних імпульсних компараторів, другий вхід багатостабільного елемента підключений до шини імпульсів сканування, вихід багатостабільного елемента є першим входом суматора, другий вхід суматора є входом пристрою, а вихід з'єднаний з другими входами імпульсних компараторів, виходи імпульсних компараторів підключені до інверторів, виходи яких підключені до вихідної шини коду поля Галуа. Недоліком аналого-цифрового перетворювача є апаратна складність обумовлена наявністю k найбільш апаратно складних та енергоємних 2 /2 компараторів, які формують нульові значення вихідного поля Галуа. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення аналого-цифрового перетворювача шляхом додаткового введення RS тригерів, що дозволить зменшити число найбільш апаратно-складних імпульсних компараторів в залежності від розрядності аналогоцифрового перетворювача. Поставлена задача вирішується тим, що в аналого-цифровий перетворювач, що містить: дільник напруги, вхід якого з'єднаний з шиною опорної напруги і першим входом багатостабільного елемента, а виходи підключені до перших входів відповідних імпульсних компараторів, другий вхід багатостабільного елемента підключений до шини імпульсів сканування, вихід багатостабільного елемента є підключений до першого входу суматора, другий вхід якого є входом пристрою, а вихід з'єднаний з другими входами імпульсних компараторів, виходи відповідних компараторів підключені до вихідної шини коду поля Галуа, згідно з корисною моделлю, вводять додатково інвертуючі імпульсні компаратори і RS-тригери, S-входи якого з'єднані з входом стартових сигналів та шиною, до якої підключені виходи відповідних компараторів нульових значень коду Галуа, що обмежують зі сторони вищого потенціалу їх компактну групу, R-входи тригера з'єднані з шиною відповідних виходів імпульсних компараторів нульових значень коду поля Галуа, які обмежують їх компактну групу зі сторони меншого потенціалу, а виходи тригера з'єднані з вихідною шиною коду поля Галуа. Корисна модель ілюструється кресленням і таблицею. Де на кресл. показана структурна схема аналого-цифрового перетворювача: 1 - дільник напруги (на основі групи резисторів), 2 група імпульсних інвертуючих компараторів (К1- значення "1", і К0-значення "0", штрихпунктиром позначені компаратори, які дана корисна модель виключає зі структури пристрою в прототипі, а К0 - групи компактно розміщених компараторів нульових бітів коду Галуа, які додатково виключаються зі структури згідно з корисною моделлю, 3 - вихідна шина коду поля Галуа, 4 - суматор, 5 - шина імпульсів сканування, 6 - багатостабільний елемент, 7 вхідний сигнал, 8-RS тригер, 9 - шина початкового встановлення тригера в одиничний стан, 10 шина опорної напруги. На таблиці показані коди поля Галуа аналого-цифрового перетворювача: k - розрядність аналого-цифрового перетворювача, X - значення "0" коду поля Галуа, що відповідають групі компактно розміщених інвертуючих імпульсних компараторів К0 (кресл.), які додатково виключаються зі структури згідно з корисною моделлю, Y - значення "1" коду поля Галуа, що відповідають інвертуючому імпульсному компаратору К1 (фіг.), Z - число виключених компараторів у порівнянні з прототипом. Пристрій працює наступним чином. По зростаючому фронту імпульсу синхронізації на вході 5 відбувається запуск аналогоцифрового перетворювача, шина 9 встановлює RS тригери 8, у стан "1" сума вхідної напруги 7 та напруги сканування багатостабільного елемента 6 подається на входи суматора 4, а з виходу 1 UA 70744 U 5 10 15 20 суматора сигнал подається на від'ємні входи всіх компараторів 2. З кожним тактом скануючих імпульсів, які формуються на вході 5 багатостабільний елемент 4 формує додатковий квант скануючої напруги, яка рівна одному кванту аналого-цифрового перетворювача. Отримана скануюча напруга додається до вимірювального сигналу і викликає спрацювання відповідного імпульсного компаратора 2, який формує відповідний біт поля коду Галуа. При цьому на інтервалі компактної групи імпульсних компараторів, які формують нульові значення коду Галуа тригер 8 формує нульовий потенціал на вихідній шині 3 пристрою. Сигналом відповідного компаратора 2, який обмежує вилучену компактну групу компараторів зі сторони вищих потенціалів RS тригери 8 по S входах встановлюються в стан "1". У результаті на вихідній шині 3 аналого-цифрового перетворювача формується код Галуа, який відповідає вимірюваному значенню вхідної напруги. Основною перевагою даної корисної моделі у порівнянні з прототипом на границях компактних груп інвертуючих імпульсних компараторів, які формують нульові біти коду поля Галуа, є додаткове введення в аналого-цифровий перетворювач RS тригерів та інвертуючих імпульсних компараторів, що дозволяє зменшити число найбільш апаратно-складних інвертуючих імпульсних компараторів в залежності від розрядності аналого-цифрового перетворювача k, що забезпечує зменшення їх загального числа на 25 % менше по відношенню k k до прототипу. Тобто число компараторів 2 /2-2 /8, що складає 0,375 відсотків краще від аналогоk цифрового перетворювача з числом компараторів 2 , k - розрядного аналого-цифрового перетворювача. Таблиця 16 32 8 16 6 12 Число виключених компараторів в порівняні з прототипом Z=X-Y 2 4 64 32 24 8 128 64 48 16 Розрядність Кількість Кількість аналогоКод Галуа X - додатково виключені Кількість компараторів № компараторів цифрового компаратори К0 у порівнянні з прототипом, Y компараторів корисної п.п прототипа перетворювача - додатково використаний компаратор К1 аналога 2k моделі 2k/22k/2 (k) 2k/8 1. k=4 2. k=5 3. k=6 4. k=7 11110101100YХХХ0 1111100110100YХХХХ010101110110 × 0 11111101010110011011101101001001110 × 0101111001010 × 0110ХХ0YХХХХХ0 11111110101010011001110111010010110 × 01101111011010110110010010 × 01110ХХ010111110010101110011010 × 010011110 × 01010ХХ0110ХХХ0УХХХХХХ0 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 Аналого-цифровий перетворювач, що містить дільник напруги, вхід якого з'єднаний з шиною опорної напруги і першим входом багатостабільного елемента, а виходи підключені до перших входів відповідних імпульсних компараторів, другий вхід багатостабільного елемента підключений до шини імпульсів сканування, вихід багатостабільного елемента підключений до першого входу суматора, другий вхід якого є входом пристрою, а вихід з'єднаний з другими входами імпульсних компараторів, виходи відповідних компараторів підключені до вихідної шини коду поля Галуа, який відрізняється тим, що додатково введені інвертуючі імпульсні компаратори і додатково введені RS-тригери, S-входи якого з'єднані з входом стартових сигналів та шиною, до якої підключені виходи відповідних компараторів нульових значень коду Галуа, що обмежують зі сторони вищого потенціалу їх компактну групу, R-входи тригера з'єднані з шиною відповідних виходів імпульсних компараторів нульових значень коду поля Галуа, які обмежують їх компактну групу зі сторони меншого потенціалу, а виходи тригера з'єднані з вихідною шиною коду поля Галуа. 2 UA 70744 U Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3