Быстродействующий аналого-цифровой преобразователь с дифференциальным входом

Авторы патента:

Будяков Петр Сергеевич (RU)

Серебряков Александр Игоревич (RU)

Бутырлагин Николай Владимирович (RU)

Прокопенко Николай Николаевич (RU)

H03M1/36 - Кодирование, декодирование или преобразование кода вообще (с использованием гидравлических или пневматических средств F15C 4/00; оптические аналого-цифровые преобразователи G02F 7/00; кодирование, декодирование или преобразование кода, специально предназначенное для особых случаев применения, см. в соответствующих подклассах, например G01D,G01R,G06F,G06T, G09G,G10L,G11B,G11C;H04B, H04L,H04M, H04N; шифрование или дешифрование для тайнописи или других целей, связанных с секретной перепиской, G09C)

Владельцы патента RU 2513716:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и серсиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") (RU)

Изобретение относится к области измерительной и вычислительной техники, радиотехники и связи. Технический результат заключается в расширении в несколько раз предельного частотного диапазона обрабатываемых входных сигналов АЦП за счет снижения погрешности передачи входных дифференциальных напряжений от источников ко входам компараторов напряжения. Для этого в отличие от известного быстродействующего аналого-цифрового преобразователя с дифференциальным входом в данном изобретении первый источник входного напряжения соединен со входом первого дополнительного буферного усилителя, выход которого связан с первыми входами каждого из компараторов напряжения через соответствующие корректирующие конденсаторы первой группы, а второй источник входного противофазного напряжения связан со входом второго дополнительного буферного усилителя, выход которого связан со вторыми входами каждого из компараторов напряжения через соответствующие корректирующие конденсаторы второй группы. 1 з.п.ф-лы, 8 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной и вычислительной техники, радиотехники, связи и может использоваться в структуре различных устройств обработки аналоговой информации, измерительных приборах, системах телекоммуникаций и т.п.

В современной технике широкое применение находят параллельные аналого-цифровые преобразователи (АЦП) с дифференциальным входом, обеспечивающие наибольшую скорость преобразования аналоговых сигналов (u_вх) в цифровые сигналы [1-9]. С повышением частоты входного напряжения u_вх в таких микроэлектронных АЦП возникают существенные погрешности преобразования, обусловленные влиянием паразитных конденсаторов, образуемых емкостями на подложку активных и пассивных компонентов [8-9]. Дальнейшее повышение быстродействия параллельных АЦП - одна из проблем современной информационно-измерительной техники, решение которой позволит осуществить практическую реализацию новых систем связи и телекоммуникаций с более высокими качественными показателями.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому устройству является параллельный АЦП, описанный в патенте фирмы IHP (Германия) DE 10 2009 002 062 fig.1, fig.2. Анализу его предельного частотного диапазона (f_в.max) входных сигналов, а также попыткам увеличения f_в.max за счет оптимизации абсолютных значений сопротивлений эталонных резисторов посвящены статьи [8-9], в том числе соавтора настоящей заявки [9].

АЦП-прототип фиг.1 содержит первый 1 входной буферный усилитель, вход которого соединен с первым 2 источником входного напряжения, а выход связан с первым 3 источником опорного тока через первую группу N последовательно соединенных эталонных резисторов, в т.ч. первого (4.1) эталонного резистора, второго (4.2) эталонного резистора и N-го (4.N) эталонного резистора, второй 5 входной буферный усилитель, вход которого соединен со вторым 6 источником противофазного входного напряжения, а выход связан со вторым 7 источником опорного тока через вторую группу N последовательно соединенных эталонных резисторов, в т.ч. первого (8.1) эталонного резистора, второго (8.2) эталонного резистора и N-го (8.N) эталонного резистора, первый 9 компаратор напряжения, первый 10 вход которого соединен с выходом первого 1 буферного усилителя, а второй вход 11 подключен к общему узлу второго 7 источника опорного тока и N-го (8.N) эталонного резистора второй группы, второй 12 компаратор напряжения, первый 13 вход которого соединен с общим узлом первого (4.1) и второго (4.2) эталонных резисторов первой группы, а второй вход 14 подключен к общему узлу N-го (8.N) и второго (8.2) эталонных резисторов второй группы, третий 15 компаратор напряжения, первый 16 вход которого соединен с общим узлом второго (4.2) и N-го (4.N) эталонных резисторов первой группы, а второй вход 17 подключен к общему узлу второго (8.2) и первого (8.1) эталонных резисторов второй группы, N-й 18 компаратор напряжения, первый 19 вход которого соединен с общим узлом первого 3 источника опорного тока и N-го (4.N) эталонного резистора первой группы, а второй вход 20 подключен к выходу второго 5 буферного усилителя, паразитные конденсаторы, связанные со входами каждого из компараторов напряжения 9, 12, 15, 18.

Существенный недостаток АЦП-прототипа (фиг.1) состоит в том, что его предельный частотный диапазон преобразования входных аналоговых сигналов в цифру (даже при реализации на сверхвысокочастотных транзисторах с f_max=200 ГГц техпроцесса SGB25H1, IHP, Германия [8,9]) ограничен из-за уменьшения на высоких частотах коэффициента передачи сигнала со входов АЦП 2 и 6 до входов компараторов напряжения 9, 12, 15, 18.

Основная задача предполагаемого изобретения состоит в расширении в несколько раз предельного частотного диапазона обрабатываемых входных сигналов АЦП за счет снижения погрешности передачи входных дифференциальных напряжений от источников 2, 6 ко входам компараторов напряжения 9, 12, 15, 18.

Поставленная задача достигается тем, что в аналого-цифровом преобразователе фиг.1, содержащем первый 1 входной буферный усилитель, вход которого соединен с первым 2 источником входного напряжения, а выход связан с первым 3 источником опорного тока через первую группу N последовательно соединенных эталонных резисторов, в т.ч. первого (4.1) эталонного резистора, второго (4.2) эталонного резистора и N-го (4.N) эталонного резистора, второй 5 входной буферный усилитель, вход которого соединен со вторым 6 источником противофазного входного напряжения, а выход связан со вторым 7 источником опорного тока через вторую группу N последовательно соединенных эталонных резисторов, в т.ч. первого (8.1) эталонного резистора, второго (8.2) эталонного резистора и N-го (8.N) эталонного резистора, первый 9 компаратор напряжения, первый 10 вход которого соединен с выходом первого 1 буферного усилителя, а второй вход 11 подключен к общему узлу второго 7 источника опорного тока и N-го (8.N) эталонного резистора второй группы, второй 12 компаратор напряжения, первый 13 вход которого соединен с общим узлом первого (4.1) и второго (4.2) эталонных резисторов первой группы, а второй вход 14 подключен к общему узлу N-го (8.N) и второго (8.2) эталонных резисторов второй группы, третий 15 компаратор напряжения, первый 16 вход которого соединен с общим узлом второго (4.2) и N-го (4.N) эталонных резисторов первой группы, а второй вход 17 подключен к общему узлу второго (8.2) и первого (8.1) эталонных резисторов второй группы, N-й 18 компаратор напряжения, первый 19 вход которого соединен с общим узлом первого 3 источника опорного тока и N-го (4.N) эталонного резистора первой группы, а второй вход 20 подключен к выходу второго 5 буферного усилителя, паразитные конденсаторы, связанные со входами каждого из компараторов напряжения 9, 12, 15, 18, предусмотрены новые элементы и связи -первый 2 источник входного напряжения соединен со входом первого 21 дополнительного буферного усилителя, выход которого связан с первыми 10,13.16,19 входами каждого их компараторов напряжения 9, 12, 15, 18 через соответствующие корректирующие конденсаторы первой группы 22, 23, 24, 25, а второй 6 источник входного противофазного напряжения связан со входом второго 26 дополнительного буферного усилителя, выход которого связан со вторыми 11, 14, 17, 20 входами каждого из компараторов напряжения 9, 12, 15, 18 через соответствующие корректирующие конденсаторы второй группы 27, 28, 29, 30.

На фиг.1 приведена схема АЦП-прототипа.

На фиг.2 приведена схема заявляемого устройства в соответствии с п.1 формулы изобретения.

На фиг.3 и фиг.4 показаны секции заявляемого устройства фиг.2 в соответствии с п.2 формулы изобретения.

На фиг.5 представлена схема заявляемого АЦП фиг.2 в среде Cadence на моделях SiGe транзисторов (npn 200-n; техпроцесс SG25H1, IHP, Ik.max=4 мА. A high-performance 0.25 µm technology with npn-HBTs up to f_T/f_max=180/220 GHz) при использовании идеальных источников опорного тока 3 и 7 (фиг.2).

На фиг.6 приведена логарифмическая амплитудно-частотная характеристика коэффициентов передачи аналоговой секции АЦП фиг.5 со входов 2 и 6 ко входам компараторов напряжения 9, 12, 15, 18 (K1, К2, К3, К4). Из данных графиков следует, что за счет введения новых связей существенно (с 0,6 ГГц до 10,4 ГГц, т.е. в 17 раз) расширяется диапазон рабочих частот, в пределах которого коэффициент передачи по напряжению аналоговой секции отличается от низкочастотного значения не более чем на 1 дБ. На данных графиках также показано, что в схеме АЦП-прототипа коэффициент передачи начинает существенно ухудшаться при f>0,6ГГц. При этом наблюдается несимметрия коэффициентов передачи к разным компараторам (K1, К2 и К3, К4). Данный эффект в заявляемом устройстве отсутствует.

На фиг.7 представлена схема заявляемого устройства фиг.2 в среде Cadence на моделях SiGe транзисторов (npn 200-n; техпроцесс SG25H1, IHP, Ik.max=4 мА. A high-performance 0.25 µm technology with npn-HBTs up to f_T/f_max=180/220 GHz) для случая, когда учитываются паразитные емкости источников опорного тока (С_п=300 фФ), что соответствует сумме емкостей на подложку и емкости коллектор-база реальных транзисторов данной схемы.

На фиг.8 приведена логарифмическая амплитудно-частотная характеристика коэффициентов передачи аналоговых секций АЦП фиг.7 со входов 2 и 6 ко входам компараторов напряжения 9, 12, 15, 18 (K1, К2, К3, К4). Из данных графиков следует, что при больших емкостях источников опорного тока (300 фФ) диапазон рабочих частот заявляемого АЦП расширяется с 0,19 ГГц до 4,0 ГГц, т.е. более, чем в 21 раз. При этом коэффициенты передачи ко входам каждого компаратора (K1, К2, К3, К4) незначительно отличаются друг от друга в широком диапазоне частот.

Таким образом, из графиков фиг.6 и фиг.8 следует, что при разных сочетаниях паразитных емкостей (т.е. в зависимости от применяемых технологии и свойств пассивных и активных компонентов) предлагаемое техническое решение обеспечивает расширение предельного диапазона рабочих частот обрабатываемых АЦП входных сигналов.

Быстродействующий аналого-цифровой преобразователь с дифференциальным входом фиг.2 содержит первый 1 входной буферный усилитель, вход которого соединен с первым 2 источником входного напряжения, а выход связан с первым 3 источником опорного тока через первую группу N последовательно соединенных эталонных резисторов, в т.ч. первого (4.1) эталонного резистора, второго (4.2) эталонного резистора и N-го (4.N) эталонного резистора, второй 5 входной буферный усилитель, вход которого соединен со вторым 6 источником противофазного входного напряжения, а выход связан со вторым 7 источником опорного тока через вторую группу N последовательно соединенных эталонных резисторов, в т.ч. первого (8.1) эталонного резистора, второго (8.2) эталонного резистора и N-го (8.N) эталонного резистора, первый 9 компаратор напряжения, первый 10 вход которого соединен с выходом первого 1 буферного усилителя, а второй вход 11 подключен к общему узлу второго 7 источника опорного тока и N-го (8.N) эталонного резистора второй группы, второй 12 компаратор напряжения, первый 13 вход которого соединен с общим узлом первого (4.1) и второго (4.2) эталонных резисторов первой группы, а второй вход 14 подключен к общему узлу N-го (8.N) и второго (8.2) эталонных резисторов второй группы, третий 15 компаратор напряжения, первый 16 вход которого соединен с общим узлом второго (4.2) и N-го (4.N) эталонных резисторов первой группы, а второй вход 17 подключен к общему узлу второго (8.2) и первого (8.1) эталонных резисторов второй группы, N-й 18 компаратор напряжения, первый 19 вход которого соединен с общим узлом первого 3 источника опорного тока и N-го (4.N) эталонного резистора первой группы, а второй вход 20 подключен к выходу второго 5 буферного усилителя, паразитные конденсаторы, связанные со входами каждого из компараторов напряжения 9, 12, 15, 18. Первый 2 источник входного напряжения соединен со входом первого 21 дополнительного буферного усилителя, выход которого связан с первыми 10,13.16,19 входами каждого их компараторов напряжения 9, 12, 15, 18 через соответствующие корректирующие конденсаторы первой группы 22, 23, 24, 25, а второй 6 источник входного противофазного напряжения связан со входом второго 26 дополнительного буферного усилителя, выход которого связан со вторыми 11, 14, 17, 20 входами каждого из компараторов напряжения 9, 12, 15, 18 через соответствующие корректирующие конденсаторы второй группы 27, 28, 29, 30. Конденсаторы 31÷34 в схеме фиг.2 моделируют влияние на работу схемы АЦП паразитных емкостей на подложку используемых эталонных резисторов 4.1, 4.2, 4.N и входных емкостей компараторов 9, 12, 15, 16.

На чертежах фиг.3 и фиг.4, в соответствии с п.2 формулы изобретения, последовательно с каждым корректирующим конденсатором первой (22, 23, 24, 25) и второй (27, 28, 29, 30) групп включены соответствующие дополнительные корректирующие резисторы 35, 36, 37, 38 (фиг.3) и 39, 40, 41, 42 (фиг.4).

На фиг.4 конденсаторы 43, 44, 45, 46 моделируют паразитные емкости на входах компараторов напряжения 9, 12, 15, 18 (фиг.2).

Рассмотрим работу АЦП-прототипа фиг.1 в области высоких частот входных сигналов.

В АЦП-прототипе фиг.1 быстродействие аналоговой части (ее предельный частотный диапазон f_в.max) определяется паразитными емкостями 31÷34 и 43÷44. Практически верхняя граничная частота по уровню -1 дБ АЦП-прототипа не превышает 700 МГц (фиг.6, С_к=0), в то время как быстродействие применяемых компараторов 9, 12, 15, 18, реализованных на СВЧ SiGe транзисторах [8,9] с f_T=200 ГГц, позволяет работать в более широком частотном диапазоне.

В заявляемом устройстве фиг.2 за счет введения корректирующих конденсаторов 22, 23, 24, 25 и 27, 28, 29, 30 диапазон рабочих частот аналоговой секции АЦП расширяется более чем на порядок (фиг.6). Это позволяет обеспечить аналого-цифровое преобразование более высокочастотных входных сигналов.

Формирование цифрового эквивалента входного дифференциального напряжения в рассматриваемом АЦП обеспечивается традиционным методом путем анализа выходных логических уровней компараторов напряжения 9, 12, 15, 18.

Введение последовательно с корректирующими конденсаторами первой (22, 23, 24, 25) и второй (27, 28, 29, 30) групп дополнительных корректирующих резисторов (фиг.3, фиг.4) позволяет оптимизировать неравномерность амплитудно-частотной характеристики аналоговой части АЦП, что создает условия для дальнейшего расширения его предельного частотного диапазона (фиг.8).

Рассмотренный АЦП обеспечивает еще больший относительный выигрыш по частотному диапазону (с 0,19 ГГц до 4,0 ГГц) при использовании источников опорного тока 3 и 7 с повышенной емкостью на подложку С_п=300 фФ.

Таким образом, заявляемое устройство характеризуется существенными преимуществами в сравнении с прототипом по частотному диапазону обрабатываемых сигналов.

Источники информации

1. Патент US 5.589.831.

2. Патент US 5.231.399.

3. Патент US 6.437.724 fig.4.

4. Патент US 7.394.420 fig.2.

5. Патентная заявка US 2008/0036536 fig.43.

6. Патент US 4.763.106.

7. Патент US 4.912.469 fig.1.

8. Y.Borokhovych. 4-bit, 16 GS/s ADC with new Parallel Reference Network / Y.Borokhovych, H. Gustat, C.Scheytt // COMCAS 2009 - 2009 IEEE International Conference on Microwaves, Communications, Antennas and Electronic Systems.

9. Серебряков А.И. Метод повышения быстродействия параллельных АЦП / А.И.Серебряков, Е.Б. Борохович // Твердотельная электроника. Сложные функциональные блоки РЭА: Материалы научно-технической конференции. - М.: МНТОРЭС им. А.С. Попова, 2012. - С.150-155.

1. Быстродействующий аналого-цифровой преобразователь с дифференциальным входом, содержащий первый (1) входной буферный усилитель, вход которого соединен с первым (2) источником входного напряжения, а выход связан с первым (3) источником опорного тока через первую группу N последовательно соединенных эталонных резисторов, в том числе первого (4.1) эталонного резистора, второго (4.2) эталонного резистора и N-го (4.N) эталонного резистора, второй (5) входной буферный усилитель, вход которого соединен со вторым (6) источником противофазного входного напряжения, а выход связан со вторым (7) источником опорного тока через вторую группу N последовательно соединенных эталонных резисторов, в том числе первого (8.1) эталонного резистора, второго (8.2) эталонного резистора и N-го (8.N) эталонного резистора, первый (9) компаратор напряжения, первый (10) вход которого соединен с выходом первого (1) буферного усилителя, а второй вход (11) подключен к общему узлу второго (7) источника опорного тока и N-го (8.N) эталонного резистора второй группы, второй (12) компаратор напряжения, первый (13) вход которого соединен с общим узлом первого (4.1) и второго (4.2) эталонных резисторов первой группы, а второй вход (14) подключен к общему узлу N-го (8.N) и второго (8.2) эталонных резисторов второй группы, третий (15) компаратор напряжения, первый (16) вход которого соединен с общим узлом второго (4.2) и N-го (4.N) эталонных резисторов первой группы, а второй вход (17) подключен к общему узлу второго (8.2) и первого (8.1) эталонных резисторов второй группы, N-ый (18) компаратор напряжения, первый (19) вход которого соединен с общим узлом первого (3) источника опорного тока и N-го (4.N) эталонного резистора первой группы, а второй вход (20) подключен к выходу второго (5) буферного усилителя, паразитные конденсаторы, связанные со входами каждого из компараторов напряжения (9), (12), (15), (18), отличающийся тем, что первый (2) источник входного напряжения соединен со входом первого (21) дополнительного буферного усилителя, выход которого связан с первыми (10), (13), (16), (19) входами каждого из компараторов напряжения (9), (12), (15), (18) через соответствующие корректирующие конденсаторы первой группы (22, 23, 24, 25), а второй (6) источник входного противофазного напряжения связан со входом второго (26) дополнительного буферного усилителя, выход которого связан со вторыми (11), (14), (17), (20) входами каждого из компараторов напряжения (9), (12), (15), (18) через соответствующие корректирующие конденсаторы второй группы (27, 28, 29, 30).

2. Быстродействующий аналого-цифровой преобразователь с дифференциальным входом по п.1, отличающийся тем, что последовательно с каждым корректирующим конденсатором первой (22, 23, 24, 25) и второй (27, 28, 29, 30) групп включены дополнительные корректирующие резисторы.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при создании систем автоматического управления (САУ). Технический результат заключается в осуществлении работы в широком диапазоне температур в полях ионизирующего излучения, резервировании, кодовом управлении выходным током и радиационной стойкости с временем работы при изменении в широком диапазоне температур окружающей среды, возникновении катастрофических и параметрических отказов отдельных элементов источника и при изменении нагрузки в условиях действия ионизирующего излучения.

Цифроаналоговый преобразователь // 2510979

Изобретение относится к области электроники, а именно к цифроаналоговым преобразователям. Техническим результатом является упрощение конструкции и повышение быстродействия цифроаналогового преобразователя при сохранении точности преобразования за счет формирования двухполярного выходного сигнала.

Псевдослучайная кодовая шкала // 2510572

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аналого-цифровому преобразованию, а именно к кодовым шкалам преобразователей угла поворота вала в код.

Способ и устройство для выявления нелинейных искажений, вносимых аналого-цифровым преобразователем // 2507681

Изобретение относится к области радиоизмерений и предназначено для контроля работы аналого-цифровых преобразователей без применения специальных тестовых сигналов.

Способ повышения точности измерения аналогового сигнала, устройство для измерения аналогового сигнала // 2506697

Изобретение относится к аналого-цифровой измерительной технике для измерения аналогового сигнала. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения аналогового сигнала за счет измерения скорости изменения аналогового сигнала с предварительно установленным пороговым значением.

Способ преобразования ±[mj]f(+/-)min→±uцапf([mj]) минимизированной структуры позиционно-знаковых аргументов ±[mj]f(+/-)min троичной системы счисления f(+1,0,-1) в аргумент аналогового напряжения ±uцапf([mj]) (вариант русской логики) // 2501160

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах контроля и управления в совокупности с арифметическими устройствами, которые реализуют различные арифметические процедуры над минимизированными позиционно-знаковыми структурами аргументов ±[mj]f(+/-)min троичной системой счисления f(+1,0,-1) с последующим преобразованием ее в аргумент аналогового сигнала напряжения ±UЦАПf([mj]) посредством функциональной структуры цифро-аналогового преобразования f1(ЦАП).

Способ цифроаналогового преобразования // 2497276

Изобретение относится к измерительной технике, автоматике, а также к технике преобразования цифровых величин в аналоговые и может быть использовано при создании высокоточных аналого-цифровых преобразователей и систем контроля параметров изделий электронной техники.

Кодовая шкала // 2497275

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аналого-цифровому преобразованию, и может быть использовано для преобразования угла поворота вала в код.

Интегрирующий аналого-цифровой преобразователь // 2496228

Изобретение относится к области вычислительной техники и может использоваться в системах управления технологическими процессами, в частности в автоматизированном электроприводе.

Скоростной преобразователь "аналог - цифра - аналог" с бестактовым поразрядным уравновешиванием // 2491715

Изобретение относится к области вычислительной техники и может использоваться в системах автоматизации для прямого и обратного преобразования аналогового сигнала в цифровой код.

Устройство цифрового преобразования и устройство преобразования энергии // 2513913

Группа изобретений относится к аналого-цифровым преобразователям и может быть использована в устройствах преобразования энергии для силовой электроники. Техническим результатом является повышение быстродействия. Устройство содержит множество блоков хранения информационных сигналов, выполненных с возможностью выборки информационных сигналов с задержкой, равной предопределенному времени, причем информационных сигналов, указывающих мгновенно изменяющееся значение, и сохранения этих выбранных значений одновременно с выборкой каждого из сигналов; блок удаления, выполненный с возможностью удаления максимального значения и минимального значения среди значений, хранящихся в множестве блоков хранения информационных сигналов; блок усреднения, выполненный с возможностью усреднения значений, которые не удалены с помощью блока удаления; и преобразователь, выполненный с возможностью осуществления аналого-цифрового преобразования значения, выводимого из блока усреднения, и выведения преобразованного с помощью АЦ преобразования значения в качестве цифровой информации. 4 н. и 4 з.п. ф-лы, 14 ил.

Цифровой датчик угла со знаковым разрядом // 2515965

Изобретение относится к области автоматики и робототехники и может быть использовано в следящих приводах с цифровыми датчиками угла (ЦДУ), работающих в диапазоне углов, больших чем ±180°, в которых задается знак направления движения. Технический результат - возможность формирования знакового разряда, информация о котором сохраняется после снятия напряжения питания и восстанавливается при возобновлении работы. Цифровой датчик угла содержит индукционный датчик угла типа синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ), аналого-цифровой преобразователь сигналов СКВТ в код угла (АЦП ВТ) следящего типа с дополнительными сервисными сигналами НВ (направление вращения) и Fсчет. (импульсы смены единицы младшего разряда), микропроцессорный контроллер (МПК), двоичный реверсивный счетчик с числом разрядов на один старший (знаковый) больше, чем у АЦП ВТ, цифровой компаратор с числом разрядов, равным числу разрядов АЦП ВТ, устройство установки нулевого кода с числом разрядов, равным числу разрядов цифрового компаратора. 1 ил.

Способ расширения полосы частот оценки спектров сигналов // 2516763

Изобретение относится к радиотехнике. Техническим результатом является расширение полосы анализа сигналов и возможность проведения анализа в режиме реального времени. Сущность способа заключается в том, что используют обработку исходного сигнала параллельно на нескольких аналого-цифровых преобразователях с различными частотами дискретизации, вычисляют амплитудный спектр по каждой оцифрованной последовательности, далее производят развертку полученных спектров на единую ось частот в зоны Найквиста в порядке, обратном их наложению при дискретизации, выделяют сигналы в спектральной области путем сравнения с заданным порогом амплитудных спектров от каждого АЦП, выбирают спектральные линии от всех АЦП, совпадающих по частотному положению; принятие решения о существовании на этой частоте узкополосного сигнала производят при нахождении линий, совпадающих по положению на частотной оси от всех АЦП. 4 ил.

Цифровой преобразователь угла // 2517055

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, а именно к элементам систем цифрового управления, представляющим в виде двоичного кода точную информацию о текущем угловом положении подвижной части объекта регулирования. Технический результат - возможность амплитудного преобразования следящего типа углового положения ротора СКВТ α в выходной двоичный код N с максимальным значением методической погрешности преобразования менее 2 угл.с. Технический результат достигается за счет применения в основном канале простейших функциональных цифроаналоговых преобразователей с базовой функцией вида f(x)=(1+К)x/(l+кx), а в корректирующем канале - формирователя определенного напряжения, используемого в качестве дополнительной составляющей сигнала цепи рассогласования текущих значений угла α и двоичного кода N. 4 ил.

Сверхбыстродействующий параллельный аналого-цифровой преобразователь с дифференциальным входом // 2518997

Изобретение относится к области измерительной и вычислительной техники, радиотехники и связи. Технический результат: расширение в несколько раз частотного диапазона обрабатываемых сигналов АЦП за счет снижения погрешности передачи входных дифференциальных напряжений от источников входных напряжений ко входам компараторов напряжения. Для этого предложен сверхбыстродействующий параллельный аналого-цифровой преобразователь с дифференциальным входом, который содержит N идентичных по архитектуре секций. Каждая из секций включает компаратор напряжения, первый вход которого соединен с первым источником входного напряжения через первый эталонный резистор, а второй вход компаратора напряжения подключен ко второму источнику входного противофазного напряжения через второй эталонный резистор, причем первый вход компаратора напряжения связан с первым источником опорного тока и первым паразитным конденсатором, второй вход компаратора напряжения связан со вторым источником опорного тока и вторым паразитным конденсатором. Первый источник опорного тока выполнен в виде первого токового зеркала, согласованного с первой шиной источника питания, и первого вспомогательного источника опорного тока, соединенного со входом первого токового зеркала, причем выход первого токового зеркала является выходом первого источника опорного тока, а второй источник входного противофазного напряжения связан со входом первого токового зеркала через первый корректирующий конденсатор. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Аналого-цифровой преобразователь // 2519523

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в качестве входного устройства цифровых вычислительных комплексов для регистрации быстропротекающих электрических процессов. Технический результат - улучшение эксплуатационных характеристик аналого-цифрового преобразователя (АЦП), а именно надежности работы и массогабаритных характеристик. Аналого-цифровой преобразователь содержит n-разрядный приоритетный шифратор, триггер Тг0, схему И И0, n-разрядный регистр, n триггеров Тг1, …, Тгn со схемами И И1, …, Иn, n-разрядный преобразователь код-напряжение, схему сравнения, шину запуска, n аналоговых компараторов напряжения K1, …, Kn, n блоков эталонных напряжений Uэт1, …, Uэтn, n-разрядный демультиплексор и генератор тактовых импульсов. 2 ил.

Аналого-цифровой преобразователь и способ его калибровки // 2520421

Изобретение относится к электронике и может быть использовано при разработке быстродействующих аналого-цифровых преобразователей (АЦП). Технический результат - повышение точности калибровки N-разрядного комбинированного АЦП путем уменьшения погрешности преобразования АЦП за счет снижения влияния рассогласования параметров элементов с помощью калибровки. N-разрядный комбинированный АЦП содержит входной параллельный М-разрядный АЦП1 и М-разрядный цифроаналоговый преобразователь (ЦАП1), использующие общий последовательный резистивный делитель, источник опорного напряжения Vref, устройство выборки и хранения (УВХ) разностного сигнала входа АЦП и выходного напряжения ЦАП и конвейерный (М-М+1)-разрядный АЦП2. При калибровке вычисляют и загружают в ЦАП2к код калибровки CR, а также коды CSi калибровки каждого сегмента, используемые во время нормальной работы как аддитивные поправки к выходному коду АЦП, при этом за счет единичного коэффициента передачи первого каскада конвейера АЦП2 формируется близкий к нулю сигнал. В АЦП, использующих УВХ и АЦП2 с двойной выборкой, ЦАП2к и источник Vref2 сдвоенные и формируют напряжения Vref2A и Vref2B индивидуально для каждого из двух семплеров А и В. 6 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

Аналого-цифровой преобразователь и способ калибровки смещения нуля // 2520427

Изобретение относится к электронике и может быть использовано в системах обработки аналоговых сигналов и, в частности, в быстродействующих аналого-цифровых преобразователях (АЦП). Технический результат - уменьшение погрешности преобразования АЦП за счет устранения расслоения смещения нуля по семплерам путем введения калибровки смещения нуля индивидуально для каждого семплера. N-разрядный комбинированный АЦП включает входной параллельный М-разрядный АЦП1, М-разрядный цифроаналоговый преобразователь (ЦАП1), устройство выборки и хранения (УВХ) и конвейерный (N-М+1)-разрядный АЦП2. М-разрядные АЦП1 и ЦАП1 используют общий последовательный резистивный делитель. УВХ с двойной выборкой, состоящее из усилителя и двух семплеров, формирует разностный сигнал входного напряжения АЦП и выходного напряжения ЦАП. Весь аналоговый тракт АЦП выполнен дифференциальным. В АЦП реализована индивидуальная калибровка смещения нуля для разных семплеров, для чего используют два идентичных ЦАПа калибровки и коммутатор, подающий на усилитель УВХ сигнал калибровки, соответствующий семплеру, находящемуся в режиме хранения, от одного из ЦАПов калибровки. При калибровке на вход УВХ подают нулевой дифференциальный сигнал с синфазным уровнем, равным или близким к синфазному уровню входного сигнала. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Микроконтроллерный ацп с использованием переходного процесса в rc-цепи // 2523208

Изобретение относится к области аналого-цифровых преобразователей. Техническим результатом является повышение точности и скорости преобразования. Микроконтроллерный АЦП с использованием переходного процесса в RC-цепи содержит первый резистор 1, второй резистор 2, третий резистор 3, четвертый резистор 4, конденсатор 5 и микроконтроллер 6. Сопротивления резисторов 2 и 3 равны. Резистор 1 и конденсатор 5 первыми выводами подключены к первому входу аналогового компаратора (АК) микроконтроллера 6, первые выводы резистора 2 и резистора 3 подключены ко второму входу АК микроконтроллера 6, вторые выводы резисторов 1, 2, 3 и конденсатора 5 подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому дискретным выходам микроконтроллера 6, первый вывод резистора 4 подключен к источнику входного напряжения, второй вывод резистора 4 подключен ко второму выводу резистора 3. 1 ил.

Источник стабильного тока // 2523916

Источник стабильного тока относится к автоматике и вычислительной технике и может использоваться в составе систем автоматического управления, работающих в экстремальных условиях и полях ионизирующего излучения. Достигаемый технический результат - обеспечение долговременной стабильности выходных параметров при работе непосредственно на нагрузку в широком диапазоне температур в полях ионизирующего излучения. Источник стабильного тока содержит последовательно включенные фильтр, трансформатор с включенным в первичную обмотку транзистором-прерывателем и выпрямляющим диодом во вторичной обмотке, после которого установлен фильтр нижних частот с измерительным шунтом в выходной токовой цепи, измерительные выходы которого подключены к преобразователю напряжения в частоту, выходная частота которого поступает через элемент гальванической развязки на вход частотно-импульсного модулятора, управляющего частотой переключения транзистора-прерывателя. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.