Аналого-цифровой преобразователь

Авторы патента:

H03M1/38 - 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 2527187:

Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" (RU)

Изобретение относится к электронике и может быть использовано в микроэлектронных системах обработки аналоговых сигналов и преобразовании аналоговой информации в цифровую, в частности при разработке аналого-цифровых преобразователей (АЦП) с малым энергопотреблением, многоканальных системах приема и обработки информации с многоэлементных приемников оптического сигнала. Технический результат заявленного изобретения заключается в уменьшении площади кристалла АЦП и уменьшении потребляемой мощности за счет уменьшения суммарной емкости набора конденсаторов. Технический результат достигается за счет введения дополнительных блоков взвешивающих конденсаторов деления с ключами, аналогичных основному блоку взвешивающих конденсаторов деления с ключами, при этом емкость наименьшего конденсатора каждого дополнительного блока не равна удвоенной емкости наибольшего конденсатора основного блока или предыдущего дополнительного блока взвешивающих конденсаторов деления с ключами, а выходы дополнительных блоков взвешивающих конденсаторов деления с ключами объединены с выходом основного блока взвешивающих конденсаторов деления с ключами. 2 ил.

Известен аналого-цифровой преобразователь последовательного приближения на перераспределении зарядов (Патент США №US 005675340 A М. Кл. H03M 1/12, опубликованный 7 апреля 1995 г.), состоящий из модуля n-битного цифроаналогового преобразователя (ЦАП) на перераспределении зарядов, управляемого регистром последовательного приближения, компаратора. Выходное напряжение ЦАП и входное напряжение АЦП поступают на компаратор, генерирующий управляющие воздействия для цифровой логики управления регистра последовательного приближения.

Основными недостатками описанного АЦП являются большая площадь кристалла и высокое энергопотребление вследствие большой суммарной емкости переключаемых конденсаторов.

Известен аналого-цифровой преобразователь последовательного приближения на перераспределении зарядов (Патент США №US 007893860 B2 М. Кл. H03M 1/12, опубликованный 27 мая 2009 г.), представляющий собой модуль преобразования, содержащий набор ключей и конденсаторов различной емкости, компаратор, модуль управления. Емкость каждого последующего конденсатора блока преобразования отличается от емкости предыдущего в два раза.

Основными недостатками описанного АЦП также являются большая площадь кристалла и высокое энергопотребление вследствие большой суммарной емкости переключаемых конденсаторов.

Так же известен аналого-цифровой преобразователь последовательного приближения (F. Lei Gao et al., "A low-power SAR ADC for IRFPA ROIC", Infrared, Millimeter-Wave, and Terahertz Technologies II, Proceedings of SPIE Vol.8562, 2012), состоящий из ЦАП, компаратора и схемы цифрового управления. ЦАП работает по принципу перераспределения зарядов с масштабированием заряда и напряжения и состоит из блока двоично-взвешенных конденсаторов с ключами и блока резистивных делителей, формирующего из внешнего опорного напряжения множество равных поддиапазонов. Выходное напряжение ЦАП и входное напряжение АЦП поступают на компаратор, генерирующий управляющие воздействия для цифровой логики управления регистра последовательного приближения. Преобразование выполняется в две стадии. На первой стадии при помощи блока двоично-взвешенных конденсаторов с ключами и внешнего опорного напряжения определяются старшие разряды, а также поддиапазон резистивного делителя, соответствующий входному напряжению АЦП. Младшие разряды определяются на второй стадии при помощи того же блока двоично-взвешенных конденсаторов с ключами. При этом в качестве опорных используются напряжения соответствующего поддиапазона резистивного делителя.

Основными недостатками данного АЦП являются большая площадь кристалла и высокое энергопотребление вследствие большой суммарной емкости переключаемых конденсаторов. Задание рабочего диапазона напряжений при помощи матрицы резистивных делителей напряжения приводит к понижению температурной стабильности схемы.

Известен аналого-цифровой преобразователь последовательного приближения (Г.И. Волович «Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств», издательский дом «Додэка-XXI», Москва, 2005 г., стр.444, рис.9.11), состоящий из цифровой схемы управления, вход которой соединен с выходом компаратора напряжений, один вход которого является входом аналого-цифрового преобразователя, а другой соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, состоящего из операционного усилителя с замыкаемым ключом конденсатором в отрицательной обратной связи, не инвертирующий вход которого подключен к входу общего опорного напряжения, а инвертирующий вход соединен с выходом основного блока взвешивающих конденсаторов деления с ключами, представляющего собой набор конденсаторов, емкости которых соотносятся как целые степени двух, первая обкладка каждого из которых соединяется с выходом основного блока, и двухпозиционных ключей, выход каждого из которых соединен со второй обкладкой соответствующего ключу конденсатора, первый вход каждого ключа подключен к входу общего опорного напряжения, второй вход каждого ключа подключен к входу опорного напряжения, а вход управления ключа соединен с соответствующим выходом цифровой схемы управления.

Данное устройство является ближайшим к предлагаемому техническому решению.

АЦП работает следующим образом. В начальный момент времени цифровая схема управления принудительно задает на вход ЦАП код, соответствующий половине его шкалы. Эта величина составляет половину возможного диапазона преобразуемых сигналов АЦП. Если входное напряжение больше, чем эта величина, то на выходе компаратора устанавливается логическая единица, если меньше, то логический ноль. В последнем случае схема управления должна переключить старший разряд обратно в состояние нуля. Непосредственно вслед за этим, остаток, таким же образом, сравнивается с ближайшим младшим разрядом. После всех подобных выравнивающих шагов в регистре последовательного приближения оказывается двоичное число, из которого после цифроаналогового преобразования получается напряжение, соответствующее входному преобразуемому напряжению с точностью до младшего разряда. Выходное число может быть считано с цифровой схемы управления в виде параллельного двоичного кода.

Основными недостатками описанного АЦП являются большая площадь кристалла и высокое энергопотребление. Действительно, основой АЦП является ЦАП на коммутируемых конденсаторах с суммированием заряда, содержащий набор конденсаторов, емкости которых соотносятся как целые степени двух (Г.И. Волович «Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств», издательский дом «Додэка-XXI», Москва, 2005 г., стр.400, рис.8.16). Для увеличения разрядности АЦП на один бит требуется удвоение суммарной емкости набора конденсаторов и, соответственно, занимаемой ими площади на кристалле. Большая суммарная емкость набора конденсаторов приводит к большому суммарному заряду, необходимому для их зарядки и разрядки, а следовательно, и большой потребляемой мощности.

Техническим результатом изобретения является уменьшение площади кристалла АЦП, а также уменьшение потребляемой мощности.

Технический результат достигается тем, что аналого-цифровой преобразователь, состоящий из цифровой схемы управления, вход которой соединен с выходом компаратора напряжений, один вход которого является входом аналого-цифрового преобразователя, а другой вход соединяется с выходом цифроаналогового преобразователя, состоящего из операционного усилителя с замыкаемым ключом конденсатором в отрицательной обратной связи, не инвертирующий вход которого подключен к входу общего опорного напряжения, а инвертирующий вход подключен к выходу основного блока взвешивающих конденсаторов деления с ключами, представляющего собой набор конденсаторов, причем емкость каждого следующего конденсатора равна удвоенной емкости предыдущего, первая обкладка каждого конденсатора соединяется с выходом основного блока, а вторая обкладка с выходом соответствующего конденсатору двухпозиционного ключа, первый вход каждого ключа соединен со входом общего опорного напряжения, второй вход каждого ключа соединен со входом опорного напряжения основного блока, а вход управления ключа соединяется с соответствующим выходом цифровой схемы управления, при этом преобразователь содержит дополнительные блоки взвешивающих конденсаторов деления с ключами, аналогичных основному блоку взвешивающих конденсаторов деления с ключами, при этом емкость наименьшего конденсатора каждого дополнительного блока не равна удвоенной емкости наибольшего конденсатора основного блока или предыдущего дополнительного блока взвешивающих конденсаторов деления с ключами, а выходы дополнительных блоков взвешивающих конденсаторов деления с ключами объединены с выходом основного блока взвешивающих конденсаторов деления с ключами.

Технических решений, содержащих признаки, сходные с отличительными, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна".

Предлагаемый преобразователь имеет существенное отличие от прототипа. Существенным отличием является то, что преобразователь содержит дополнительные блоки, каждый из которых представляет собой набор из конденсаторов, емкости которых в пределах дополнительного блока соотносятся как целые степени двух, первая обкладка каждого из которых соединяется с выходом дополнительного блока, и двухпозиционных ключей, выход каждого из которых соединен со второй обкладкой соответствующего ключу конденсатора, первый вход каждого ключа соединен со входом общего опорного напряжения, второй вход каждого ключа соединен со входом дополнительного опорного напряжения дополнительного блока, а вход управления ключа соединяется с соответствующим выходом цифровой схемы управления, причем выходы дополнительных блоков взвешивающих конденсаторов деления с ключами объединены с выходом основного блока взвешивающих конденсаторов деления с ключами, а величина дополнительного опорного напряжения $V_{r e f_{p}}$ дополнительного p-го блока определяется выражением:

$V_{r e f}_{p} = V_{c o m} - \frac{C_{о с} \cdot (V_{c o m} - V_{r e f_{0}})}{C 1_{p} \cdot 2^{(1 + H)}}, г д е (1)$

p - номер дополнительного блока, 1≤p≤m;

m - количество дополнительных блоков;

V_com - общее опорное напряжение;

C_oc- емкость конденсатора обратной связи;

$V_{r e f_{0}}$ - опорное напряжение основного блока взвешивающих конденсаторов деления с ключами;

i₀- количество конденсаторов в основном блоке взвешивающих конденсаторов деления с ключами;

i_p - количество конденсаторов в p-м дополнительном блоке;

C1_p - емкость наибольшего конденсатора p-го дополнительного блока;

H - суммарное количество конденсаторов в основном блоке взвешивающих конденсаторов деления с ключами и в дополнительных блоках до p-го включительно;

Основой АЦП является ЦАП на коммутируемых конденсаторах с суммированием заряда, содержащий набор конденсаторов, емкости которых соотносятся как целые степени двух. Так как минимальная емкость взвешивающего конденсатора ограничена рядом физических и технологических параметров, ранее для увеличения разрядности АЦП на один бит требовалось удвоение суммарной емкости набора конденсаторов и, соответственно, занимаемой ими площади на кристалле. Большая суммарная емкость набора конденсаторов приводила к большому суммарному току, необходимому для их зарядки и разрядки, а следовательно, и большой потребляемой мощности. Уменьшение занимаемой площади и потребляемой мощности достигается следующим образом. Работа ЦАП основана на перераспределении зарядов, а заряд k-го конденсатора определяется выражением qk=Ck·(V_com-V_ref). В предлагаемом преобразователе тот же заряд при меньшей емкости конденсатора достигается путем уменьшения соответствующего опорного напряжения V_ref.

Тем самым, новая совокупность признаков позволяет сделать заключение о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

На фиг.1 представлена структурная схема заявляемого n-битного АЦП последовательного приближения.

На фиг.2 представлена структурная схема блоков взвешивающих конденсаторов деления с ключами ЦАП на перераспределении зарядов.

На фиг.1 и 2 изображено: 1 - цифроаналоговый преобразователь, 2 - операционный усилитель, 3 - конденсатор обратной связи с ключом, C_oc - конденсатор обратной связи, S_oc - ключ конденсатора обратной связи, 4 - основной блок взвешивающих конденсаторов деления с ключами, C1₀…Ck₀…Ci₀ - взвешивающие конденсаторы деления, при этом емкость k-го конденсатора определяется выражением $C k_{0} = \frac{C_{о с}}{2^{k}}$ , где 1≤k≤i₀, S1₀…Sk₀…Si₀ - ключи взвешивающих конденсаторов деления, 5 - дополнительные блоки взвешивающих конденсаторов деления с ключами, C1₁, C2₁…Ck₁…Ci₁ - взвешивающие конденсаторы деления первого дополнительного блока, при этом емкость k-го конденсатора определяется выражением $C k_{1} = \frac{C 1_{1}}{2^{k - 1}}$ где 1≤k≤i_1, а i₁ - количество конденсаторов в первом дополнительном блоке, S1₁…Sk₁…Si₁ - ключи взвешивающих конденсаторов деления, 6 - компаратор напряжений, 7 - цифровая схема управления.

Как показано на фиг.1 и 2, вход цифровой схемы управления 7 соединен с выходом V_co компаратора 6, на один вход которого подается входное преобразуемое напряжение V_in, а на другой - напряжение с выхода V_cmp цифроаналогового преобразователя 1, состоящего из операционного усилителя 2 с замыкаемым ключом конденсатором в отрицательной обратной связи 3, на не инвертирующий вход которого подается общее опорное напряжение V_com, а на инвертирующий вход подается сигнал с выхода основного блока взвешивающих конденсаторов деления с ключами V_oa, представляющего собой набор из конденсаторов C1₀…Ck₀…Ci₀, емкости которых соотносятся как целые степени двух, первая обкладка каждого из которых соединяется с выходом блока, и двухпозиционных ключей S1₀…Sk₀…Si₀, выход каждого из которых соединен со второй обкладкой соответствующего ключу конденсатора, на первый вход каждого ключа подается общее опорное напряжение V_com, на второй вход каждого ключа подается опорное напряжение $V_{r e f_{0}}$ , а на вход управления ключа поступает сигнал с соответствующего выхода цифровой схемы управления 7, также цифроаналоговый преобразователь содержит m дополнительных блоков 5, каждый из которых представляет собой набор из конденсаторов C1_p…Ck_p…Ci_p, емкости которых в пределах дополнительного блока соотносятся как целые степени двух, первая обкладка каждого из которых соединяется с выходом дополнительного блока, и двухпозиционных ключей S1_p…Sk_p…Si_p, выход каждого из которых соединен со второй обкладкой соответствующего ключу конденсатора, на первый вход каждого ключа подается общее опорное напряжение V_com, на второй вход каждого ключа подается дополнительное опорное напряжение дополнительного блока $V_{r e f_{p}}$ , а на вход управления ключа поступает сигнал с соответствующего выхода цифровой схемы управления 7, причем выходы дополнительных блоков взвешивающих конденсаторов деления с ключами объединены с выходом основного блока взвешивающих конденсаторов деления с ключами V_oa, а величина дополнительного опорного напряжения $V_{r e f_{p}}$ дополнительного p-го блока определяется выражением 1.

В случае идентичных основного блока взвешивающих конденсаторов деления с ключами и дополнительных блоков взвешивающих конденсаторов деления с ключами, количество конденсаторов в каждом блоке i=i₀=i_p При емкости C_oc=2×C1_p устройство работает следующим образом. При диапазоне входных преобразуемых напряжений АЦП от V_min до V_max, на входы опорных напряжений АЦП подаются опорные напряжения:

V_com=V_min - общее опорное напряжение;

$V_{r e f_{0}} = V_{m i n} - \frac{V_{m a x} - V_{m i n}}{2^{0}}$ - опорное напряжение основного блока взвешивающих конденсаторов деления с ключами;

$V_{r e f_{1}} = V_{m i n} - \frac{V_{m a x} - V_{m i n}}{2^{i}}$ - дополнительное опорное напряжение первого дополнительного блока конденсаторов;

$V_{r e f_{2}} = V_{m i n} - \frac{V_{m a x} - V_{m i n}}{2^{2 \cdot i}}$ - дополнительное опорное напряжение второго дополнительного блока конденсаторов;

$V_{r e f_{p}} = V_{m i n} - \frac{V_{m a x} - V_{m i n}}{2^{i \cdot p}}$ - дополнительное опорное напряжение p-го дополнительного блока конденсаторов.

На вход V_in компаратора 6 подается входное преобразуемое напряжение.

В начальный момент времени цифровая схема управления принудительно задает на вход ЦАП код, соответствующий половине его шкалы. Эта величина составляет половину возможного диапазона преобразуемых сигналов АЦП. Если входное напряжение больше, чем эта величина, то на выходе компаратора устанавливается логическая единица, если меньше, то логический ноль. В последнем случае схема управления должна переключить старший разряд обратно в состояние нуля. Непосредственно вслед за этим остаток таким же образом сравнивается с ближайшим младшим разрядом. После всех подобных выравнивающих шагов в регистре последовательного приближения оказывается двоичное число, из которого после цифроаналогового преобразования получается напряжение, соответствующее входному преобразуемому напряжению с точностью до младшего разряда. Выходное число может быть считано с цифровой схемы управления в виде параллельного двоичного кода.

Эталонное напряжение на выходе ЦАП генерируется следующим образом. Преобразование состоит из двух фаз. В первой фазе ключи S₁…S_i всех блоков находятся в положении 1, замыкая выход с входом 1 и подключая нижнюю обкладку конденсатора к источнику общего опорного напряжения V_com. Ключ S_oc замкнут. Во второй фазе ключ S_oc размыкается, и если k-й бит d_k входного i-разрядного слова на входе управления k-го ключа принимает значение логической "1", то соответствующий ключ S_k переключается в положение 2, замыкая выход с входом 2 и подключая нижнюю обкладку конденсатора к источнику дополнительного опорного напряжения $V_{r e f_{p}}$ , или остается в положении 1, если d_k принимает значение логического "0". Суммарный заряд конденсаторов р-го блока составит:

$q_{p} = (V c o m - V_{r e f_{p}}) \cdot \sum_{k = 1}^{i_{p}} C k_{p} \cdot d k_{p}, (2)$

а напряжение на выходе ЦАП составит:

$V_{c m p} = V_{c o m} + \frac{\sum_{p = 0}^{m} q_{p}}{C_{о с}}$ .

Преимущества предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом заключаются в уменьшение площади кристалла и энергопотребления за счет уменьшения суммарной емкости блоков переключаемых конденсаторов. Данное улучшение достигается путем ввода дополнительных блоков взвешивающих конденсаторов деления с ключами с дополнительными опорными напряжениями.

При одинаковой доступной площади кристалла, по сравнению с прототипом, предложенный АЦП можно легко масштабировать, что позволяет в разы увеличить разрядность, а соответственно и точность преобразования.

Поскольку минимальный размер конденсатора ограничен рядом параметров, как физических, так и технологических, для получения требуемого числа разрядов в подобных ЦАП и АЦП обычной практикой является увеличение емкости конденсатора обратной связи и добавление взвешенных конденсаторов большей емкости. Так как генерация эталонного напряжения на выходе ЦАП для сравнения с входным преобразуемым напряжением происходит при помощи перераспределения заряда на взвешенных конденсаторах, для получения минимального кванта заряда можно прибегнуть не только к уменьшению емкостей конденсаторов, но и соответствующих опорных напряжений, заряжающих конденсаторы.

Пример предлагаемого решения. Имеется n-разрядный преобразователь по схеме прототипа и нам необходимо создать (n+1) разрядное АЦП. Минимальная емкость C_min в наборе взвешенных конденсаторов определяется используемой технологией и не может быть уменьшена. Следовательно, по схеме прототипа, (n+1) разряд АЦП можно получить, добавив к набору взвешенных конденсаторов емкость величиной C_min·2ⁿ⁺¹ , иначе говоря, удвоив суммарную емкость конденсаторов. В предлагаемой схеме можно ввести в исходную схему дополнительный блок взвешенных конденсаторов с ключами, состоящий лишь из одного конденсатора минимальной емкости C_min, и подать на этот дополнительный блок дополнительное опорное напряжение вполовину величины опорного напряжения. Тем самым ЦАП будет в состоянии формировать уменьшенные в 2 раза напряжения, чем и достигается увеличение разрядности АЦП. Однако при этом суммарная емкость конденсаторов и занимаемая ими площадь практически не изменится.

Емкости минимальных конденсаторов различных дополнительных блоков могут и отличаться, однако должно выполняться соотношение зарядов конденсаторов:

$q_{i_{p}} = 2 \cdot q_{1_{p + 1}}$ , где:

$q_{i_{p}}$ - заряд i-го (наименьшего) конденсатора р-го дополнительного блока;

$q_{1_{p + 1}}$ - заряд первого (наибольшего) конденсатора р+1-го дополнительного блока.

При этом $q_{i_{p}}$ определяется выражением $q_{i_{p}} = C_{i_{p}} \cdot (V_{c o m} - V_{r e f_{p}})$ , из которого следует выражение 2, и означающее, что заряд, формируемый на наименьшей емкости предыдущего блока, должен быть в два раза больше заряда, формируемого на наибольшем конденсаторе последующего блока.

В случае не идентичных блоков появляется дополнительная возможность оптимизации схемы по количеству и структуре каждого дополнительного блока в зависимости от параметров используемой технологии и возможности внешних устройств задания множества опорных напряжений необходимой точности.

В случае многоканального АЦП, устройство задания множества опорных напряжений может быть одно для всех каналов.

Аналого-цифровой преобразователь, состоящий из цифровой схемы управления, вход которой соединен с выходом компаратора напряжений, один вход которого является входом аналого-цифрового преобразователя, а другой вход соединяется с выходом цифроаналогового преобразователя, состоящего из операционного усилителя с замыкаемым ключом конденсатором в отрицательной обратной связи, не инвертирующий вход которого подключен к входу общего опорного напряжения, а инвертирующий вход подключен к выходу основного блока взвешивающих конденсаторов деления с ключами, представляющего собой набор конденсаторов, причем емкость каждого следующего конденсатора равна удвоенной емкости предыдущего, первая обкладка каждого конденсатора соединяется с выходом основного блока, а вторая обкладка с выходом соответствующего конденсатору двухпозиционного ключа, первый вход каждого ключа соединен со входом общего опорного напряжения, второй вход каждого ключа соединен со входом опорного напряжения основного блока, а вход управления ключа соединяется с соответствующим выходом цифровой схемы управления, отличающийся тем, что в него введены дополнительные блоки взвешивающих конденсаторов деления с ключами, аналогичных основному блоку взвешивающих конденсаторов деления с ключами, при этом емкость наименьшего конденсатора каждого дополнительного блока не равна удвоенной емкости наибольшего конденсатора основного блока или предыдущего дополнительного блока взвешивающих конденсаторов деления с ключами, а выходы дополнительных блоков взвешивающих конденсаторов деления с ключами объединены с выходом основного блока взвешивающих конденсаторов деления с ключами.

Изобретение относится к области измерительной и вычислительной техники, радиотехники, связи. Технический результатом является расширение в несколько раз предельного частотного диапазона обрабатываемых сигналов АЦП за счет снижения погрешности передачи входных дифференциальных напряжений ко входам компараторов напряжения.

Цифро-аналоговый преобразователь // 2523950

Изобретение относится к области измерительной и вычислительной техники, радиотехники, связи и может использоваться в структуре различных устройств обработки информации, измерительных приборах, системах телекоммуникаций.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

Формирователь временных интервалов // 2528141

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники. Технический результат - упрощение конструкции устройства. Формирователь временных интервалов содержит блок регистров, блок коммутаторов, блок памяти, блок делителей частоты, блок формирователей команд, блок формирователей импульсов, генератор импульсов и делитель частоты, при этом формирователь команд блока содержит семь триггеров, два элемента ИЛИ и два инвертора, формирователь импульсов блока содержит триггер, делитель частоты и инвертор. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство для измерения динамических характеристик навигационных приборов, в состав которых входит вращающийся трансформатор // 2530311

Изобретение относится к области измерения и может быть использовано при метрологических исследованиях навигационных приборов, содержащих вращающийся трансформатор. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения динамических характеристик. Существенным отличием предложенного изобретения является то, что в устройство для измерения навигационных приборов, в состав которых входит вращающийся трансформатор, содержащее коммутатор, дополнительно введены два канала преобразования, каждый из которых содержит генератор, реверсивный счетчик и последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь, фазовращатель, усилитель мощности, выход которого является выходом устройства для подключения обмоток вращающегося трансформатора проверяемого навигационного прибора, счетный вход реверсивного счетчика подключен к генератору, выход подключен к цифровому входу цифроаналогового преобразователя, вход опорного напряжения которого подключен к выходу коммутатора, вход которого подключен к источнику питания переменного тока. 1 ил.

Преобразователь угол-код // 2530336

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к аналого-цифровому преобразованию, а именно к преобразователям угла поворота вала в код. Технический результат - повышение информационной надежности преобразователя угол-код. Преобразователь угол-код содержит: псевдослучайную кодовую шкалу с информационной дорожкой, n информационных считывающих элементов, k корректирующих считывающих элементов, n сумматоров по модулю два на два входа, выходы n считывающих элементов соединены с первыми входами n сумматоров по модулю два на два входа, k сумматоров по модулю два, выходы k корректирующих считывающих элементов соединены с первыми входами k сумматоров по модулю два, выходы m считывающих элементов соединены с соответствующими входами i-го сумматора по модулю два, дешифратор, i-й вход которого соединен с выходом i-го сумматора по модулю два, j-й выход которого соединен со вторым входом соответствующего сумматора по модулю два на два входа, выходы которых являются информационными выходами преобразователя, сумматор по модулю два, (n+k+1) входов которого соединены с выходами n считывающих элементов, выходами k корректирующих считывающих элементов и выходом контрольного считывающего элемента, элемент ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с выходом (n+k+1) входового сумматора по модулю два, а второй вход соединен с нулевым выходом дешифратора, j-е выходы которого и выход элемента ИЛИ-НЕ являются служебными выходами преобразователя. 1 ил., 7 табл.

Цифровой преобразователь угла // 2533305

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может найти применение как в цифровых системах наведения и управления огнем, так и в системах определения углового положения. Достигаемый технический результат - повышение точности преобразования углового положения ротора двухфазного индукционного датчика угла в цифровой код при значительном расширении рабочего температурного диапазона. Цифровой преобразователь угла содержит генератор напряжения возбуждения, выход которого соединен с обмоткой возбуждения двухфазного датчика угла типа СКВТ; СКВТ-приемник, преобразователь напряжение-частота, реверсивный счетчик, первый выпрямитель, второй выпрямитель, сумматор, усилитель, аналого-цифровой преобразователь и контроллер, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом реверсивного счетчика и выходом аналого-цифрового преобразователя, а выход соединен с шиной выходного кода. 1 ил.

Преобразователь угла поворота вала в код // 2534971

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством. Техническим результатом является обеспечение возможности измерения мгновенных значений угла и работы в режиме усреднения временных интервалов. Устройство содержит генератор импульсов, делитель частоты, блок преобразования угла поворота вала в последовательность временных интервалов, дешифратор, формирователи тактовых импульсов, формирователи грубого отсчета, регистры, вычислительный блок, дополнительные регистры, сумматоры, блоки элементов И, счетчики, триггеры и элементы И. 2 ил.

Сверхбыстродействующий параллельный дифференциальный аналого-цифровой преобразователь // 2535458

Изобретение относится к области измерительной и вычислительной техники. Технический результат - расширение частотного диапазона обрабатываемых сигналов АЦП. Сверхбыстродействующий параллельный дифференциальный аналого-цифровой преобразователь, каждая из N секций которого содержит компаратор напряжения, первый вход которого соединен с первым источником входного напряжения через первый эталонный резистор, а второй вход компаратора подключен ко второму источнику входного противофазного напряжения через второй эталонный резистор, причем первый вход компаратора связан с первым источником опорного тока и первым паразитным конденсатором, второй вход компаратора связан со вторым источником опорного тока и вторым паразитным конденсатором, а первый источник опорного тока выполнен в виде первого биполярного транзистора, коллектор которого является выходом первого источника опорного тока, база подключена к источнику вспомогательного напряжения, а эмиттер через первый дополнительный токостабилизирующий двухполюсник связан с шиной источника питания, причем между первым источником входного напряжения и эмиттером первого биполярного транзистора включен первый дополнительный конденсатор. 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

Способ синхронизации аналого-цифровых преобразователей с избыточной частотой дискретизации // 2535481

Изобретение относится к области гидроакустики, радиотехники и электротехники и может быть использовано для построения синхронных многоканальных систем аналого-цифрового преобразования при использовании аналого-цифровых преобразователей с избыточной частотой дискретизации (АЦП-ИЧД). Технический результат - автоматизация процесса восстановления синхронизации АЦП-ИЧД. Предложен способ синхронизации АЦП-ИЧД, содержащий подачу на входы начальной установки всех АЦП-ИЧД импульсов начальной установки, подачу на входы тактовой частоты всех АЦП-ИЧД периодического сигнала тактовой частоты, выработку АЦП-ИЧД сигнала готовности данных, в котором каждое АЦП снабжают узлом следящей синхронизации, импульсы готовности данных от каждого АЦП подают на один вход узла следящей синхронизации, соединенного с этим АЦП, а на второй вход всех узлов следящей синхронизации подают периодические импульсы контроля синхронизации, выработанные дополнительным опорным генератором, периодические импульсы контроля синхронизации по времени поступления в каждом узле следящей синхронизации сравнивают с импульсами готовности данных и, в случае превышения установленного предела рассогласования, в узле следящей синхронизации, в котором произошло превышение установленного предела рассогласования, вырабатывают импульс начальной установки, который через схему ИЛИ подают на вход начальной установки соединенного с ним АЦП. 2 ил.

Сверхбыстродействующий параллельный аналого-цифровой преобразователь с дифференциальным входом // 2536377

Изобретение относится к аналого-цифровым преобразователям. Технический результат заключается в расширении предельного частотного диапазона обрабатываемых сигналов. Преобразователь 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 подключен ко второму источнику входного противофазного напряжения через второй эталонный резистор, причем первый вход компаратора связан с первым источником опорного тока и первым паразитным конденсатором, второй вход компаратора связан со вторым источником опорного тока и вторым паразитным конденсатором. Первый источник опорного тока выполнен в виде первого биполярного транзистора, коллектор которого является выходом первого источника опорного тока, база подключена к источнику вспомогательного напряжения, а эмиттер через первый дополнительный двухполюсник связан с первой шиной источника питания, причем первый вход компаратора соединен с базой первого дополнительного транзистора, коллектор которого подключен ко второй шине источника питания, эмиттер соединен с первой шиной источника питания через второй дополнительный двухполюсник и связан с эмиттером первого биполярного транзистора через первый корректирующий конденсатор. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Фотоэлектрический преобразователь угловых перемещений // 2538293

Фотоэлектрический преобразователь угловых перемещений относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использован в оптико-электронных приборах. Технический результат заключается в повышении уровня рабочего сигнала за счет установки индикаторного диска между источником излучения и конденсором, в результате чего каждая щель поля считывания стала самостоятельным источником излучения, а рабочий сигнал стал суммой сигналов всех щелей. Содержит источник излучения, индикаторный диск, конденсор, подвижный измерительный диск, установленный на поворотной опоре, фотоприемник, электронный блок управления. На индикаторном диске выполнены поля считывания, каждое из которых имеет пространственный сдвиг относительно предыдущего на 1/4 периода кодовой маски измерительного диска. Конденсор установлен между индикаторным и измерительным дисками с возможностью перемещения вдоль оптической оси. Измерительный диск выполнен гибким и закреплен на поворотной опоре между двух колец, одно из которых упругое, а другое кольцо жесткое. На индикаторном диске выполнено не менее двух полей считывания с щелями разной ширины, наибольшая ширина щели в поле считывания равна щели кодовой маски измерительного диска, а ширина остальных щелей рассчитывается по формуле. 1 ил.

Нейросетевой преобразователь кода в частоту // 2540823

Изобретение относится к области устройств преобразования кода в частоту. Техническим результатом является реализация различных функциональных зависимостей выходной частоты от входного кода и улучшение способности преобразователя корректировать мультипликативную составляющую погрешности датчиков. Устройство содержит два сумматора, два элемента ИЛИ, два элемента задержки, счетчик, дешифратор, память кодов, четыре элемента И, блок памяти весовых коэффициентов, блок обучения, блок памяти весовых коэффициентов, блок обучения, умножитель, блок выбора функции активации. 2 табл., 1 ил.