АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к электроизмерительной и вычислительной технике и может быть использована в системах контроля, сбора и обработки информации.
Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий последовательно включенные входное устройство, генератор пилообразного напряжения и блок сравнения, а также блок управления и генератор опорной частоты, причем в преобразователь введены арифметический сумматор с аккумулятором, информационный вход которого подключен к выходу сумматора, вход первого операнда сумматора подключен к выходу блока сравнения, вход второго операнда сумматора подключен к выходу аккумулятора, один из выходов блока управления подключен к генератору пилообразного напряжения, другой - к генератору опорной частоты, выход которого подключен к управляющему входу аккумулятора, а третий - к установочному входу аккумулятора, а блок сравнения выполнен как многопороговое устройство. (см. патент РФ №2110886, по МПК Н03М 1/34, опубл. 10.05.98 г.)
Недостатком известного аналого-цифрового преобразователя является малое быстродействие.
Наиболее близким по технической сущности является аналого-цифровой преобразователь, содержащий преобразователь напряжение - частота, на вход которого подается измеряемое напряжение, а выход подключен к входу счетчика, и таймер, выход которого подключен к входу разрешения счета счетчика, причем в преобразователь введен один дополнительный канал, содержащий преобразователь напряжение - частота и счетчик, и сумматор, а входы первого и дополнительного преобразователей напряжение - частота объединены, выход дополнительного преобразователя напряжение - частота подключен к входу дополнительного счетчика, второй вход дополнительного счетчика соединен с выходом таймера, а выходы счетчика соединены с входами сумматора (см. патент РФ №2231922 по МПК Н03М 1/60, опубл. 27.06.2004 г.).
Недостатками известного аналого-цифрового преобразователя являются низкое быстродействие, недостаточная линейность и высокий уровень шумов.
Техническим результатом предлагаемого аналого-цифрового преобразователя является повышенное быстродействие, увеличение линейности и низкий уровень шума в рабочей полосе частот.
Технический результат достигается тем, что в аналого-цифровом преобразователе, содержащем преобразователи напряжения, на входы которых подается измеряемое напряжение, а также содержащий генератор тактовых импульсов, генератор опорного напряжения, блоки тактирования и цифровой сумматор, согласно полезной модели каждый из преобразователей напряжения, имеющих одинаковую конструкцию, состоит из генератора электрического шумового сигнала, аналогового сумматора и компаратора, причем выход генератора электрического шумового сигнала соединен с первым входом аналогового сумматора, а выход аналогового сумматора соединен с первым входом компаратора, при этом второй вход аналогового сумматора является входом преобразователя напряжения, входы всех преобразователей напряжения соединены в одной точке, которая является входом аналого-цифрового преобразователя, вторые входы компараторов всех преобразователей напряжения соединены с выходом генератора опорного напряжения, выход компаратора каждого преобразователя напряжения является выходом этого преобразователя напряжения и соединен с входом соответствующего блока тактирования, причем все блоки тактирования запитаны от общего генератора тактовых импульсов, а выходы всех блоков тактирования соединены с соответствующими входами цифрового сумматора, выход которого является выходом аналого-цифрового преобразователя.
Сущность полезной модели поясняется функциональной блок-схемой аналого-цифрового преобразователя.
Аналого-цифровой преобразователь содержит преобразователи напряжения 1, генератор тактовых импульсов 2, генератор опорного напряжения 3, блоки тактирования 4 и цифровой сумматор 5. Каждый преобразователь напряжения состоит из генератора электрического шумового сигнала 6, аналогового сумматора 7 и компаратора 8. Выход генератора электрического шумового сигнала 6 соединен с первым входом аналогового сумматора 7, выход которого соединен с первым входом компаратора 8. Второй вход аналогового сумматора 7 является входом преобразователя напряжения 1. Входы всех преобразователей напряжения 1 соединены в одной точке, которая является входом аналого-цифрового преобразователя, вторые входы компараторов 8 всех преобразователей напряжения соединены с выходом генератора опорного напряжения 3. Выход компаратора 8 каждого преобразователя напряжения 1 является выходом этого преобразователя напряжения 1 и соединен с входом соответствующего блока тактирования 4, причем все блоки тактирования 4 запитаны от общего генератора тактовых импульсов 2. Выходы всех блоков тактирования 4 соединены с соответствующими входами цифрового сумматора 5, выход которого является выходом аналого-цифрового преобразователя.
Аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом.
Входной аналоговый сигнал, поступая на вход аналого-цифрового преобразователя, подается одновременно на входы всех преобразователей напряжении 1, входящих в его состав. Поступая на вход аналогового сумматора 7 каждого преобразователя напряжения 1, входной аналоговый сигнал складывается с шумовым сигналом, вырабатываемым генератором электрического шумового сигнала 6 этого преобразователя напряжения 1. Сумма этих сигналов, поступая с выхода аналогового сумматора 7 соответствующего преобразователя напряжения 1 далее на вход компаратора 8, сравнивается с опорным напряжением, получаемым с генератора опорного напряжения 3. В результате этого на выходе преобразователя напряжения 1 получается однобитный цифровой сигнал. Полученные однобитные цифровые сигналы с выходов преобразователей напряжения 1 поступают далее на входы соответствующих блоков тактирования 4, где фиксируются с временной привязкой к тактовым импульсам в целях дальнейшей передачи и обработки, для чего на блоки тактирования 4 подается также сигнал с выхода генератора тактовых импульсов 2. Зафиксированные однобитные цифровые сигналы подаются с выходов блоков тактирования 4 на соответствующие входы цифрового сумматора 5, где происходит их арифметическое сложение с образованием на выходе аналого-цифрового преобразователя выходного цифрового кода, состоящего из нескольких бит, количество которых зависит от количества преобразователей напряжения.
Предлагаемый аналого-цифровой преобразователь позволяет повысить быстродействие, увеличить линейность и снизить уровень шума в рабочей полосе частот.