аналого-цифровой преобразователь

Формула изобретения

1. Аналого-цифровой преобразователь, содержащий последовательно соединенные усилитель и первый управляемый коммутатор, второй вход которого объединен с входом усилителя и является сигнальным входом преобразователя, последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь промежуточного кода, регистр памяти и сумматор, выход которого является выходом преобразователя, и распределитель, вход которого является входом запуска преобразователя, а его первый выход соединен с тактовым входом регистра памяти, отличающийся тем, что в него дополнительно введены логарифмический усилитель, включенный между выходом первого управляемого коммутатора и первым входом аналого-цифрового преобразователя промежуточного кода, последовательно соединенные компаратор, ключ и RS-триггер и последовательно соединенные блок памяти и второй управляемый коммутатор, выход которого соединен с вторым входом сумматора, а его управляющий вход подключен к управляющему входу первого управляемого коммутатора и выходу RS-триггера, первый вход компаратора подключен к сигнальному входу преобразователя, второй вход - к источнику порогового напряжения, R-вход RS-триггера соединен с входом запуска преобразователя, второй выход распределителя соединен с вторым входом аналого-цифрового преобразователя промежуточного кода, третий выход - с управляющим входом ключа.

2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что аналого-цифровой преобразователь промежуточного кода содержит аналого-цифровой преобразователь последовательного приближения, выход и вход пуска которого являются соответственно выходом и вторым входом аналого-цифрового преобразователя промежуточного кода, и блок тактовых импульсов, входы которых соединены и являются сигнальным входом аналого-цифрового преобразователя последовательного приближения, блок тактовых импульсов состоит из последовательно включенных усилителя-ограничителя, дифференцирующей цепи и первого и второго инверторов и подключен к тактовому входу аналого-цифрового преобразователя последовательного приближения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования в устройствах цифровой обработки сигналов.

Известны устройства аналого-цифрового преобразования (АЦП), в которых для получения одинаковой относительной погрешности во всем динамическом диапазоне входного сигнала используют логарифмическую шкалу квантования [1].

Известны устройства, в которых для расширения динамического диапазона преобразуемого сигнала используют компаратор, определяющий поддиапазон преобразования и воздействующий на триггер, с помощью выходных напряжений которого осуществляется управление процессом преобразования в том или ином поддиапазоне (авт.св. N 1244792, опубл. 15.07.86. Бюл. N 26).

Недостатком известных устройств является наличие погрешности, вызванной нестабильностью компаратора, с помощью которого определяется рабочий диапазон.

Известны устройства аналого-цифрового преобразования, в которых для повышения точности на выходе АЦП подключают узлы суммирования, а на входе используют коммутируемые усилители, преобразование же выполняют за несколько этапов работы АЦП [2].

Недостатком известного устройства является то, что для представления с требуемой точностью сигналов, изменяющихся в широком диапазоне, необходимо большое число разрядов.

Наиболее близким к изобретению является АЦП [3], который выбран в качестве прототипа.

Устройство прототипа содержит усилители на сигнальном входе устройства, управляемые ключи, АЦП промежуточного кода (АЦП ПК), регистры памяти (РП), сумматор, ЦАП и распределитель.

В прототипе входной сигнал при помощи ключей, управляемых от распределителя, подсоединяется к первому входу АЦП ПК либо непосредственно, либо через усилители. Цифровой код, формируемый на выходе АЦП ПК, является промежуточным кодом, который заносится в регистры памяти, после чего кодовые числа, записанные в регистры памяти, складываются с учетом необходимой коррекции в сумматоре, выход которого является выходом всего устройства.

Недостатком известного устройства является неодинаковая относительная погрешность в разных участках динамического диапазона изменения входного сигнала и то, что для представления с требуемой точностью сигналов, изменяющихся в широком диапазоне, необходимо большое число разрядов.

В прототипе для преобразования сигнала, изменяющегося в динамическом диапазоне 85 дБ использован 15-разрядный код. Следует учитывать, что погрешность 0,02% обеспечивается в верхней части диапазона изменений входного сигнала U_вх. По мере уменьшения входного сигнала относительная погрешность возрастает: при входном сигнале, равном 0,001U_мах, относительная погрешность достигает 6,1%. При обработке сигналов радиосвязи входные сигналы малых уровней должны быть преобразованы с погрешностью не худшей, чем большие сигналы, чтобы не ухудшить значительно отношение сигнал/помеха.

Целью изобретения является разработка АЦП, обеспечивающего высокую точность преобразования аналоговых сигналов, изменяющихся в широком динамическом диапазоне, при использовании ограниченного числа разрядов.

Поставленная цель достигается тем, что в АЦП, содержащий последовательно соединенные усилитель и первый управляемый коммутатор (УК), второй вход которого объединен с входом усилителя и является сигнальным входом преобразователя, последовательно соединенные АЦП ПК, РП и сумматор, выход которого является выходом преобразователя, и распределитель, вход которого является входом запуска преобразователя, а его первый выход соединен с тактовым входом РП, введены логарифмический усилитель, включенный между выходом первого УК и первым входом АЦП ПК. Также введены последовательно соединенные компаратор, ключ и RS-триггер и последовательно соединенные блок памяти (БП) и второй УК. Выход второго УК соединен с вторым входом сумматора, а его управляющий вход подключен к управляющему входу первого УК и выходу RS-триггера. Первый вход компаратора подключен к сигнальному входу устройства, второй вход - к источнику порогового напряжения. R-вход RS-триггера соединен с входом запуска АЦП. Второй выход распределителя соединен с вторым входом АЦП ПК. Третий выход распределителя подключен к управляющему входу ключа. АЦП ПК содержит аналого-цифровой преобразователь последовательного приближения (АЦП ПП), выход и вход пуска которого являются соответственно выходом и вторым входом АЦП ПК, и блок тактовых импульсов (БТИ), входы которых соединены и являются сигнальным входом АЦП ПП. БТИ состоит из последовательно включенных усилителя-ограничителя, дифференцирующей цепи и первого и второго инверторов и подключен к тактовому входу АЦП ПП.

Предлагаемое техническое решение основано на совместном использовании при преобразовании сигналов, меняющихся в широком диапазоне, как средств для разбиения всего диапазона на поддиапазоны, так и логарифмической шкалы квантования АЦП. При этом удается уменьшить разрядность чисел, формируемых на выходе АЦП, и получить одинаковую относительную погрешность во всем диапазоне преобразования. Требуемая точность преобразования обеспечивается за счет выбора достаточно малого основания логарифма характеристики АЦП и устранения погрешности, вызываемой нестабильностью срабатывания компаратора, определяющего поддиапазон преобразования.

Сущность предложения сводится к следующему.

Весь диапазон возможных значений входного сигнала разделен на два поддиапазона. Если величина входного аналогового сигнала находится в пределах первого (нижнего) поддиапазона, то входной сигнал поступает на логарифмический усилитель, а затем на АЦП промежуточного кода. Цифровой код, формируемый в этом случае в процессе преобразования в АЦП ПК, передается без изменений на выход преобразователя. Если величина входного аналогового сигнала находится в пределах верхнего поддиапазона, то входной сигнал поступает на логарифмический усилитель и затем на АЦП ПК, минуя усилитель. В этом случае к цифровому коду, формируемому в АЦП ПП, добавляется кодовое число для соответствующей коррекции выходного цифрового сигнала.

На фиг. 1 показана функциональная схема предлагаемого АЦП; на фиг. 2 - структурная схема первого УК; на фиг. 3 - структурная схема АЦП ПК; на фиг. 4 - структурная схема распределителя; на фиг. 5 - временные диаграммы напряжений на входе и выходах распределителя; на фиг. 6 - функциональная схема второго УК; на фиг. 7 - принципиальная схема БП; на фиг. 8 - характеристика преобразования предлагаемого АЦП.

Предлагаемый АЦП, структурная схема которого показана на фиг. 1, содержит усилитель 1, первый УК 2, логарифмический усилитель 3, АЦП ПК 4, РП 5, сумматор 6, компаратор 7, ключ 8, RS-триггер 9, распределитель 10, второй УК 11, БП 12.

Сигнальным входом АЦП являются объединенные вход усилителя 1, первый вход с1 компаратора 7 и второй вход а2 первого УК 2, первый вход а1 которого соединен с выходом усилителя 1. Выход первого УК 2 через логарифмический усилитель 3 соединен с первым входом b1 АЦП ПК 4, выход которого соединен с информационным входом РП 5. Выход РП 5 соединен с первым входом d1 сумматора 6. Входом запуска АЦП являются объединенные вход распределителя 10 и R-вход RS-триггера 9, выход которого подключен к управляющим входам первого УК 2 и второго УК 11. Входом порогового напряжения является второй вход с2 компаратора 7, выход которого через ключ 8 подсоединен к S-входу RS-триггера. БП 12 соединен через второй УК 11 с вторым входом d2 сумматора 6, выход которого является выходом АЦП. Первый выход распределителя е1 соединен с тактовым входом РП 5, второй выход е2 - с вторым входом b2 АЦП ПК 4 и третий выход е3 - с управляющим входом ключа 8.

Усилитель 1 с коэффициентом усиления К может быть выполнен по схеме (Титце У. и Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. -М.: Мир, 1982, с. 74, рис. 6.9) и реализован, в частности, на операционном усилителе 544 УД2. Первый УК 2 так же, как и ключ 8, могут быть выполнены на аналоговых ключах (Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы /Под ред. С.В.Якубовского. -М.: Радио и Связь, 1985, с. 374 - 376).

На фиг. 2 показан один из вариантов схемы первого УК 2, который содержит два плеча аналогового 4-канального ключа 2.1. и инвертор 2.2., вход и выход которого подключен к разным плечам ключа. Сигнальный вход АЦП соединен с первым плечом, а выход усилителя 1 - с вторым. Выход аналогового 4-канального ключа 2.1. является выходом первого УК. Ключ 8 можно выполнить по этой же схеме, используя одно плечо ключа без инвертора.

Принципы построения логарифмических усилителей известны (Хьюз Р.С. Логарифмические видеоусилители. - М.: Энергия, 1976). Логарифмический усилитель 3 построен на основе метода сложения входных напряжений нескольких включенных параллельно к общему входу усилительных каналов. Это метод логарифмирования отличается наибольшей эффективностью с точки зрения достижимой величины динамического диапазона по входным сигналам и точности логарифмической амплитудной характеристики. Схема такого усилителя описана, например, в книге "Логарифмические видеоусилители", Хьюз Р.С. -М.: Энергия, 1976, с. 31 - 37, рис. 16, с. 32. Логарифмический усилитель 3 реализован, в частности, на микросхемах 435 УН1.

Структурная схема АЦП ПК 4 приведена на фиг. 3. Она содержит БТИ 4.1 для формирования тактовых импульсов из входного аналогового сигнала и собственно АЦП ПП 4.2. Выход БТИ 4.1. соединен с тактовым входом АЦП ПП 4.2. Вход БТИ 4.1. соединен с сигнальным входом АЦП ПП 4.2. и является первым входом b1 АЦП ПК 4. Выход АЦП ПП 4.2. является выходом АЦП ПК 4. Вход пуска АЦП ПП 4.2. является вторым входом b2 АЦП ПУ 4. Структурная схема АЦП ПП 4.2. описана в книге "Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы"./Под ред.С.В. Якубовского. -М.: Радио и Связь, 1985, с. 361, рис. 6.88. АЦП ПП 4.2. может быть реализован на интегральной микросхеме К1108ПВ1. БТИ 4.1. состоит из последовательно соединенных усилителя-ограничителя 4.1.1., дифференцирующей цепи С1, R1 4.1.2. и формирователя импульса на двух инверторах 4.1.3. и 4.1.4. Вход усилителя-ограничителя 4.1.1. является входом БТИ 4.1. Выход второго инвертора 4.1.4. соединен с тактовым входом АЦП ПП 4.2. Усилитель-ограничитель может быть выполнен по схеме Титце У. и Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. -М.: Мир, 1982, с. 244, рис. 15.13. Расчет дифференцирующей цепи R1, C1 приведен в книге "Радиотехнические цепи и сигналы" С.И.Баскаков -М.: Высш. школа, 1983, с. 252.

РП 5 осуществляет запись и хранение параллельного кода, являющегося промежуточным кодом преобразуемого сигнала, РП выполнен по схеме, описанной в книге "Применение интегральных микросхем в электронной вычислительной технике". /Под ред. Б.Н.Файзулаева и Б.В.Тарабрина. -М.: Радио и Связь, 1987, с. 109, рис. 5.44. В той же книге на с. 114, рис. 5.58 представлена структурная схема одноразрядного сумматора, на основе которой выполнен сумматор 6, как совокупность "n" (по числу разрядов суммируемых чисел) параллельно включенных одноразрядных сумматоров. Сумматор 6 может быть реализован на микросхемах К155 ИМЗ, РП 5 - на микросхемах К155ТМ5. Аналоговые компараторы описаны, например, в упомянутой уже книге "Полупроводниковая схемотехника" Титце У. и Шенк К. -М.: Мир, 1982, с. 286 - 288. Компаратор 7 может быть реализован на микросхеме 521 САЗ. RS-триггер 8 является триггером с раздельными входами и описан в книге "Функциональные узлы на потенциальных элементах". И.С.Потемкин. -М. : Энергия, 1976, с. 24 - 28 и реализован, в частности, на микросхеме К555ТР2, а также в книге "Популярные цифровые микросхемы". В.Л.Шило -Челябинск. , Металлургия, 1989, с. 73, рис. 1.53. Структурная схема распределителя 10 показана на фиг 4. Распределитель содержит последовательно соединенные одновибратор 10.1, формирователь импульса по заднему фронту (ФИЗФ) 10.2 и цепь задержки 10.3. Вход одновибратора 10.1. является входом запуска устройства, а его выход - третьим выходом е3 распределителя 10. Выход ФИЗФ 10.2. является вторым е2 выходом распределителя 10, а выход цепи задержки 10.3. - третьим е3. ФИЗФ 10.2. состоит из последовательно соединенной дифференцирующей цепи (ДЦ) 10.2.1. и инвертора 10.2.2. Вход ДЦ 10.2.1. соединен с выходом одновибратора 10.1, а выход инвертора 10.2.2. является выходом ФИЗФ 10.2. На фиг. 5 представлены временные диаграммы напряжений, поясняющие работу распределителя 10. Одновибратор 10.1. описан в книге "Полупроводниковая схемотехника". Титце У. и Шенк К. -М.: Мир, 1982, с. 98, рис. 8.14. Цепи задержки описаны в книге "Радиотехнические цепи и сигналы". С.И. Баскаков -М.: Высш.школа, 1983, с. 518.

Второй УК 11 выполнен на основе схемы мультиплексора и показан на фиг. 6. На n-разрядный информационных вход второго УК 11 поступает n-разрядное кодовое слово от БП 12, где n=1,2,3... - разрядность кода. Каждый из n разрядов слова поступает во второй УК 11 на первый из входов первой из двух ячеек И каждого из логических элементов 2И-ИЛИ (11.1-11.n). На второй вход каждого из этих элементов И поступает входное управляющее напряжение второго УК 11 от RS-триггера 9. Если на управляющем входе второго УК 11 высокий потенциал, то открыты все первые верхние логические элементы И, поэтому на выходе элементов ИЛИ каждого из узлов 11.1-11.n присутствует соответствующий разряд входного кодового слова. Выходы элементов ИЛИ 11.1-11.n соединены с вторым входом сумматора. Если на управляющем входе второго УК 11 низкий потенциал, тогда высокий потенциал присутствует на выходе инвертора 11.(n+1), выход которого соединен с вторыми входами вторых (нижних) элементов И каждой логической схемы 2И-ИЛИ 11.1. -11.n/ Первые же входы этих логических элементов И заземлены, поэтому в этом случае на выходах схем 11.1-11.n все разряды равны нулю. Таким образом, при одном значении управляющего напряжения на выход второго УК 11 проходит n-разрядный код от БП 12, а при противоположном значении на выходе второго УК 11 присутствует нулевой код.

БП 12 может быть выполнен, например, из набора n тумблеров по числу разрядов кодового слова. Положение тумблеров устанавливается до начала работы в соответствии со значением разрядов в кодовом слове (фиг. 7).

Предлагаемый АЦП работает следующим образом.

При поступлении импульса "Запуск" на вход распределителя 10 в нем срабатывает одновибратор 10.1 (фиг. 1 ) и одновременно устанавливается в исходное положение RS-триггер 9 (на его выходе - низкий потенциал). На третьем выходе е3 распределителя 10 формируется напряжение (фиг. 5), которое воздействует на управляющий вход ключа 8, в результате чего ключ 8 замыкается. Длительность импульса на третьем выходе е3 распределителя 10 определяется временем работы одновибратора 10.1. В течение этого времени (диаграммы на фиг. 5) к S-входу RS-триггера 9 подключен выход компаратора 7, с помощью которого происходит определение того, в каком из поддиапазонов находится величина входного сигнала.

Входной аналоговый сигнал поступает на первый вход с1 компаратора 7 и сравнивается в нем с пороговым напряжением Uпор, поступающим на второй вход с2 компаратора 7. Если напряжение входного аналогового сигнала меньше порогового напряжения Uпор, компаратор 7 не срабатывает, это означает, что величина аналогового сигнала лежит в нижнем поддиапазоне. При этом RS-триггер 9 остается в исходном положении, когда напряжение на его выходе обеспечивает управление первым УК 2 и вторым УК 11 таким образом, что первый УК 2 находится в положении, при котором к входу логарифмического усилителя 3 проходит сигнал с выхода усилителя 1, а второй УК 11 - в положении, когда на его выходе присутствует нулевой код (выход БП 12 отключен).

По заднему фронту импульса, формируемого одновибратором 10.1. (в распределителе 10) выделителем заднего фронта 10.2. (фиг. 4 и 5) формируется импульс, поступающий на второй выход е2 распределителя 10 и далее на второй вход b2 АЦП ПК - вход пуска АЦП ПП 4.2. (фиг. 3). Таким образом, пуск АЦП ПП 4.2. осуществляется с задержкой Тз по отношению к входному импульсу "Запуск". Время Тз задается длительностью импульса, вырабатываемого одновибратором 10.1. и определяется суммарным временем, необходимым для срабатывания компаратора 7, RS-триггера 9 и первого УК 2.

По сигналу "Пуск" на втором входе b2 АЦП ПК 4 начинается преобразование налогового сигнала, поступающего на его первый вход b1. Код, полученный в результате преобразования, с выхода АЦП ПК 4 поступает на информационный вход РП 5. Тактовый импульс для РП 5 формируется на первом выходе е1 распределителя 10 с задержкой по отношению к импульсу пуска АЦП ПП 4.2. на время ₁ , определяемое временем, затрачиваемым на процесс преобразования в АЦП ПП 4.2.

Кодовое число, полученное в результате преобразования, с выхода РП 5 подается на первый вход d1 сумматора 6.

В рассмотренном выше случае преобразования аналогового сигнала, величина которого принадлежала первому поддиапазону, в сумматоре 6 к промежуточному коду, сформированному в АЦП ПК 4, добавляется нулевой код, т.е. результат преобразования не изменяется.

Если величина входного аналогового сигнала при сравнении с пороговым напряжением компаратора 7 оказывается больше установленного порога Uпор, то компаратор срабатывает. Напряжение на его выходе проходит через замкнутый ключ 8 к S-входу RS-триггера 9, в результате чего триггер 9 перебрасывается из исходного положения в рабочее, когда на его выходе формируется логическая 1. Напряжение на выходе RS-триггера 9 воздействует на первый УК 2 и второй УК 11 таким образом, что первый УК 2 переводится в положение, при котором к входу логарифмического усилителя 3 подключается входной аналоговый сигнал, минуя усилитель 1, а второй УК 11 переводится в положение, при котором выход БП 12 подключается к второму входу d2 сумматора 6. В БП 12 хранится записанное заранее кодовое число Yдоб, которое поступает на второй вход d2 сумматора 6 через второй УК 11. В этом случае к промежуточному кодовому числу, полученному в результате преобразования в АЦП ПК 4, будет добавлено дополнительное кодовое число Yдоб для коррекции окончательного результата преобразования на выходе устройства.

На фиг. 8 показана характеристика предлагаемого АЦП По оси абсцисс отложены значения входного аналогового сигнала U_вх, по оси ординат - выходные сигналы Y в виде цифровых кодов.

Если аналоговое напряжение на сигнальном входе АЦП U_вх1 меньше напряжения срабатывания компаратора 7, то значение цифрового результата на выходе АЦП подчиняется соотношению

Y₁=log_aKU_вх1= Iog_aK+Iog_aU_вх1 при U_вх1<Uпор (1)

где

а - основание логарифмической характеристики усилителя 3, К - коэффициент усиления усилителя 1. Как только аналоговое напряжение на сигнальном входе АЦП U_вх2 становится больше напряжения порога Uпор компаратора 7, результат преобразования описывается соотношением

Y₂=Iog_aU_вх2+Yдоб при U_вх2>Uпор (2)

где

Yдоб=Iog_aK (3)

Значение входного напряжения, равное U₂ (фиг. 8), соответствует входному аналоговому сигналу, в результате преобразования которого на выходе АЦП вырабатывается цифровой код, равный коду наибольшего числа, которое может быть сформировано выбранным АЦП ПП 4.2. Преобразование входных сигналов, превышающих значение U₂, происходит уже без участия в работе усилителя 1 с добавлением к цифровому промежуточному коду на выходе АЦП ПП 4.2. числа Yдоб, чтобы скомпенсировать в окончательном результате отсутствие усиления в усилителе 1. Напряжение срабатывания компаратора 7 Uпор желательно выбирать как можно ближе к значению U₂, чтобы полнее реализовать динамический диапазон АЦП ПП 4.2. Диапазон входных напряжений, при котором предлагаемый АЦП работает с участием усилителя 1, простирается от U₁ до U₂ (фиг. 8), где U₁ - напряжение начала работы преобразователя. Диапазон входных напряжений, при которых АЦП работает без участия усилителя 1, размещается от U₁", до U₂", причем , где U_k - область нестабильности срабатывания компаратора. Как видно из графика на фиг. 8, напряжение срабатывания Uпор компаратора 7 задается соотношением

Uпор=(U₁"+U₂)/2, (4)

а коэффициент усиления К усилителя 1 может быть определен из равенства

Yдоб=Iog_aU₁" (5)

Учитывая равенство (3), получаем K=U₁". Характеристика, показанная на фиг. 8, позволяет также проиллюстрировать повышение точности преобразования, обеспечиваемое предлагаемым техническим решением за счет устранения погрешности, вызываемой температурной нестабильностью компаратора и возможной неточностью установки порогового напряжения.

В известных устройствах, использующих компараторы для определения поддиапазона (например, упомянутый выше аналог авт.св. 12447932), если компаратор срабатывает точно при равенстве входного напряжения Uвх и порогового Uпор, преобразование осуществляется без упомянутой выше погрешности. При этом преобразование может характеризоваться кривой acbd на фиг. 8. Реально же компаратор срабатывает в некотором диапазоне напряжений входного сигнала, на фиг. 8 этот диапазон обозначен как интервал U_k , причем ширина его соответствует максимально возможным отклонениям напряжения срабатывания компаратора.

При изменении напряжения срабатывания компаратора в сторону увеличения, например до значения U₂, будет иметь место ситуация, когда на выходе устройства все младшие разряды уже имеют значение 1, напряжение на сигнальном входе устройства выше, чем Uпор компаратора, но пока он не сработает, кодовое число на выходе АЦП сохраняется неизменным.

И лишь при достижении входным напряжением величины U₂ компаратор 7 сработает, и одновременно произойдет увеличение выходного кода, например в старшем разряде выходного кодового слова будет сформирована 1. Характеристика преобразования будет иметь разрыв, показанный на фиг. 8, а преобразование входных сигналов больших, чем U₂, будет происходить в соответствии с кривой b"d" (фиг. 8).

При изменении напряжения срабатывания компаратора в сторону снижения напряжения, например до значения U₁" (фиг. 8), будет иметь место ситуация, когда появление 1 в старшем разряде кода на выходе устройства будет происходить раньше, чем входной сигнал достигнет значения Uпор. Как и в предыдущем случае в характеристике образуется разрыв, а преобразование сигналов больших, чем U₁", будет осуществляться в соответствии с кривой c"d"" (фиг. 8). Разрывы и изломы характеристики отражают наличие погрешностей преобразования.

Исключение влияния нестабильности срабатывания компаратора на точность преобразования осуществляется путем использования для получения выходного кода некоторого добавочного числа, значение которого выбрано с учетом величины коэффициента усиления усилителя 1 и основания логарифма "а" логарифмического усилителя 3.

При выборе добавочного числа Y_доб=Iog_aU₁" получаем, что в случае срабатывания компаратора, например, при Uвх=U_х (фиг. 8) и выключении усилителя рабочая точка х остается на участке кривой cb, практически не смещаясь: при выключении усилителя точка х переходит в положение точки х", но за счет добавления к коду Y_х" добавочного числа Y_доб получаем окончательное значение выходного кода Y_х+Y_доб, что соответствует положению точки х на участке cd кривой преобразования.

Предлагаемый АЦП обеспечивает погрешность 0,4% во всем динамическом диапазоне 90 дБ. Известный же АЦП обеспечивает высокую точность работы в верхней части диапазона и имеет существенное ухудшение точности при входных сигналах в нижней области диапазона: относительная погрешность увеличивается примерно в 10 раз на каждые 20 дБ снижения входного сигнала.

Кроме того, следует учитывать преимущества, получаемые за счет уменьшения разрядности выходных чисел. Для этого сравним, как может происходить обработка чисел, получающихся в результате преобразования, например, в радиоприемнике коротковолновой связи. Уже при решении задачи обнаружения радиосигнала возникает необходимость складывать большое количество отсчетов входного сигнала, что приводит к увеличению разрядности чисел, которыми оперирует ЭВМ, выполняющее цифровую обработку. Предлагаемый АЦП, перекрывающий динамический диапазон входных сигналов 90 дБ при использовании 11 разрядов, позволяет решать эту задачу даже с помощью одноплатных микро-ЭВМ с разрядностью чисел не выше 16, что при использовании прототипа, имеющего 15 разрядов, невозможно.