|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы задаваемая генератором тактовых импульсов и соизмеримая с быстродействием элементной базы. Однако это достигается благодаря существенному усложнению схемы ПНК (по сравнению со схемой на рис. 3.41), которое заключено в устройстве управления. Типовая функциональная схема устройства управления в ПНК с поразрядным кодированием представлена на рис. 3.43. Пример выполнения такого устройства на серийных отечественных интегральных микросхемах приведен в [20]. В этой схеме последовательная □
Рис. 3.43. функциональная схема ПНК с поразрядным кодированием установка разрядов основного регистра памяти в единичное состояние осуществляется с помощью управляющего регистра сдвига, на вход которого записывается 1 в момент начала преобразования (в этот же момент происходит установка в 1 старшего разряда основного регистра и обнуление всех остальных его разрядов). На каждом такте преобразования (задаваемом генератором G) сигнал с выхода схемы сравнения, вырабатываемый в случае превышения эталонным напряжением входного (т. е. при f/g > f/вх). проходит только через ту схему совпадений, на второй вход которой подается разрешающий сигнал с одного из разрядов сдвигающего регистра. При этом происходит сброс соответствующего разряда основного регистра в нулевое состояние. Затем происходит сдвиг разрешающего сигнала на вход следующего (младшего) разряда, который в момент переключения этого сигнала (т. е. в момент сдвига) устанавливается в 1. Если на данном такте управления не выполняется условие V > U, то сигнал сброса не вырабатывается схемой сравнения и соответствующий разряд регистра остается в единичном состоянии. В течение п тактов происходит последовательная установка в 1 или в О всех разрядов регистра в соответствии с графом переходов на рис. 3.42, б. Операция преобразования заканчивается в момент перехода управляющего единичного сигнала в последний разряд сдвигающего регистра, так как при этом с помощью триггера Т вырабатывается сигнал запрета на схему совпадений, пропускающую тактовые импульсы на вход регистра сдвига. Двоичное число Л, пропорциональное входному напряжению f/g, снимается в виде параллельного кода {,an ia„ 2 ... Ojao} с выходного регистра после окончания преобразования. Таким образом, в рассмотренной схеме ПНК с поразрядным кодированием сокращение времени преобразования достигается усложнением схемы управления процедурой последовательного изменения во времени эталонного напряжения, формируемого цифровым способом. ТТ;-1 г- wrV (m-l)R... R Рис. 3.44. Функциональная схема параллельного ПНК Повысить скорость преобразования в ПНК можно также, используя параллельный набор возможных значений эталонного напряжения вместо их последовательного чередования, характерного для обоих рассмотренных принципов преобразования. Это приводит к так называемому параллельному принципу преобразования, именуемому также принципом считывания. По принципу считывания схема ПНК, приведенная на рис. 3.44, содержит т резистивных делителей эталонного напряжения и столько же схем сравнения. Число т определяется количеством дискретных значений преобразуемого напряжения в полном диапазоне преобразования, т. е. если максимальное значение напряжения 11 д, а допустимая погрешность преобразования Ду, то m = UJAu-1. Напряжения эталонных делителей удовлетворяют соотношению Ugi = = Ug-il{m -f 1) = Aui для всех / = [1, mJ. Следовательно, если напряжение бвх превышает значение Ugi, то происходит срабатывание тех схем сравнения, на которые подаются эталонные напряжения Ugt, Ua.i-u э1. так как всегда Ugt > Иэ.г-х > ... > Ui-Выходные сигналы схем сравнения устанавливают в единичное состояние соответствующие элементы /п-разрядного запоминающего регистра RG (предварительно все элементы регистра устанавливаются в «О» в момент начала преобразования /„). Таким образом, в регистре RG образуется число, пропорциональное t/, в виде единичного позиционного кода. В случае необходимости выполняется операция преобразования этого кода в параллельный двоичный код (для этого в схему на рис. 3.44 включен кодовый преобразователь, осуществляю- щий преобразование m-разрядного единичного кода в «-разрядный двоичный код при условии т = 2"-1). Ясно, что рассмотренный параллельный преобразователь обладает теоретически предельным быстродействием, так как входное напряжение за один шаг преобразования сравнивается с полным набором эталонных дискретных значений на всем интервале изменения преобразуемого напряжения. Длительность такой операции преобразования определяется временем срабатывания сравнивающих устройств и быстродействием цифровых элементов, составляющих запоминающий регистр и кодовый преобразователь. Однако, это преимущество параллельных ПНК достигается ценой больших аппаратурных затрат, так как количество прецизионных IhKI 1 - Т * I пкн1 Yi+)-i-iXT- пнк2 ... пкн1 пнк2 Рис. 3.45. Структура двухэтапного последовательно-параллельного ПНК делителей напряжения, схем сравнения и элементов памяти в таких ПНК растет пропорционально 2", если п - число двоичных разрядов преобразователя. Поэтому на практике параллельный принцип преобразования применяется только для построения быстродействующих ПНК малой разрядности. Многоразрядные ПНК с высоким быстродействием строятся чаще всего по последовательно-параллельному принципу, основанному на так называемом обобщенном методе считывания [20]. Этот принцип поясняется рис. 3.45 на примере двухэтапного последовательно-параллельного ПНК. Первый этап преобразования выполняется параллельным пнк1, имеющим щ двоичных разрядов. В силу известной погрешности дискретизации пнк1 после первого этапа преобразования образуется остаточное напряжение е, = - - Unu где - результат обратного преобразования «гразряд-ного числа в напряжение (на рис, 3.45 эта операция выполняется с помощью пкн1). Остаток ее/, не превышает величины дискрета преобразования Ду, = 63/2". Этот остаток усиливается в /С - 2! раз и подается на второй параллельный преобразователь (пнк2), имеющий «2 двоичных разрядов. Посредством пнк2 выполняется второй этап преобразования, результатом которого является двоичное Число, представляющее младшие разряды выходного числа Л, в котором старшие разряды образуются в результате первого этапа преобразования. Погрешность преобразования после второго этапа не превышает значения Ду, = Ди,/2" = U э/2"+"». 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 [ 39 ] 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 |