Аналого-цифровой преобразователь

291337 ОП И САНИ ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт, свидетельстваЗаявлено 07.т 1.1969 (Лое 1344434/18-24)с присоединением заявкиПриоритетОпубликовано 06.1.1971. Бюллетень ЪЪДата опубликования описания 4.111.197 1 ПК Н 031 13 у 17 Н 031 с 13/20 омитет по делам изобретений и открытий при Совете Ыииистров СССР681.325 (088,Авторыизобретения И. Воителев и Л, М. Лукьянов явител ПРЕОБРАЗОВАТ НАЛОГО-ЦИфРО В современных системах автоматического управления с применением управляющих вычислительных машин (УВМ) значительная часть информации о состоянии управляемого объекта передается с помощью электрических аналоговых сигналов. Поэтому в составе устройства связи с объектом (УСО) большинства УВМ имеется многоканальный аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Наличие коммутатора аналоговых сигналов в многоканальном 10 АЦП приводит к значительному сокращению оборудования УСО, однако при этом снижается скорость передачи в цифровую часть УВМ информации от датчиков управляемого объекта. Объясняется это тем, что на переключение 1 каналов в коммутаторе требуется определенное время, которое часто соизмеримо со временем аналого-цифрового преобразования, а иногда даже превышает его. Время переключения каналов в коммутаторе во многом опре деляется параметрами реактивных элементов, имеющихся в цепи датчик - канал коммутатора - вход АЦП.Известно, что аналога-цифровое преобразование, основанное на одном из трех классических способов преобразования, можно начинать лишь после окончания переходного процесса на входе АЦП, вызванного переключением каналов в коммутаторе, В противном случае погрешность преобразования может 30 значительно превысить допустимую величину. Обычно переходный процесс на входе АЦП считается законченным в тот момент, когда разность между текущим значением сигнала на входе АЦП и его установившимся значением становится и остается в дальнейшем меньше величины, эквивалентной половине кванта аналого-цифрового преобразования.Поэтому для сокращения общего времени коммутации и преобразования аналоговых сигналов многоканальные АЦП выполняют на основе различных комбинированных или специальных способов аналого-цифрового преобразования, позволяющих начинать аналогоцифровое преобразование, не дожидаясь окончания переходного процесса на входе АЦП.Прп этом окончание аналого-цифрового преобразования часто удается совместить по времени с окончанием переходного процесса.Одним из простых и эффективных способов, который может быть применен для этой цели, является последовательное накопление с обратной связью и имеющимся периодом следования счетных импульсов. При этом компен сирующий сигнал (сигнал обратной связи) формируется в виде ступенчато нарастающего сигнала с одинаковыми по амплитуде и уменьшающимися по длительности ступенями, Можно показать, что погрешность преобразования не превысит кванта преобразования, и последнее можно заканчивать одновременно с окончанием переходного процесса на входе АЦП, если суммарная длительность 1;, для к ступеней, начиная с первой, определяется выражением1",. = 1 п(1+к),где т - постоянная времени цепи датчик в канал коммутатора - вход АЦП.Здесь следует заметить, что в подавляющем большинстве случаев закон изменения сигнала на входе АЦП при переключении каналов в коммутаторе близок к экспоненциальному.Предлагаемый аналого-цифровой преобразователь отличается от известных тем, что в схему добавлены генератор пилообразного напряжения, дополнительное сравнивающее устройство и логарифмирующее устройство. При этом требования по точности и линейности к этим дополнительным устройствам значительно менее жесткие, чем к основным узлам АЦП; ЦАП и основному сравнивающему и 15 го устройству.На фиг. 1 изображена блок-схема преобразователя; на фиг. 2 - характеристики генера тора пилообразного напряжения и логарифмирующего устройства.Устройство функционирует следующим образом.По сигналу Пуск устройство управления 1 30 запускает генератор 2 пилообразного напряжения, В моменты равенства выходных сигналов генератора 2 и логарифмирующего устройства 3 дополнительное сравнивающее устройство 4 фомирует на своем выходе импульсные 35 сигналы, поступающие на счетный вход Б счетчика б. С поступлением каждого счетного импульса компенсирующий сигнал а, проходящий на основное сравнивающее устройство 7, увеличивается на одну ступеньку, образуя сле дующий больший уровень квантования. Длительность каждого уровня квантования на выходе цифро-аналогового преобразователя обратной связи 8, начиная с первого, уменьшается в соответствии с вышеупомянутым зако ном.Автоматическое формирование длительностей этих уровней квантования поясняется характеристиками генератора пилообразного напряжения и логарифмирующего устройства, 50 приведенными на фиг. 2, где обозначено;б - сигнал на входе логарифмирующегоустройства;в - сигнал на выходе логарифмирующегоустройства; 55г - характеристика логарифмирующего устройства;д - ось времени; е - выходная характеристика генераторапилообразного напряжения;ж - дискретные значения компенсирующегосигнала (уровни квантования);и - моменты времени, соответствующие последовательным изменениям компенсирующего сигнала.Простое и надежное логарифмирующее устройство может быть выполнено в виде последовательного соединения резистора 9 и кремниевого диода 10. Известно, что прямая ветвь вольт-амперной характеристики кремниевого диода с достаточной точностью соответствует следующему аналитическому выражению:1= 1 о ефь" - для,где 1 - ток, протекающий через диод в прямом направлении;Уи Уу - прямые падения напряжения на диоде при протекании через него соответственно токов 1 и 1 о,а - коэффициент, определяемый типомдиода.Выбирая сопротивление резистора 9, начальный уровень и диапазон изменения компенсирующего сигнала а, а также чувствительностьдополнительного сравнивающего устройства 4,можно выполнить довольно простой вариантАЦП.Рассмотренное усгройство рекомендуется использовать для построения на его основе многоканальных АЦП, на входе которых при переключении каналов в коммутаторе возникаютпереходные процессы, соизмеримые по длительности со временем аналого-цифрового преобразования. Предмет изобретенияАналого-цифровой преобразователь последовательного накопления с изменяющимся периодом следования счетных импульсов, содержащий нуль-орган, цифро-аналоговый преобразователь и устройство управления, отлачаюиийся тем, что, с целью повышения быстродействия, он содержит генератор пилообразного напряжения, дополнительное сравнивающее устройство и логарифмирующее устройство в виде, например, последовательного соединения диода и резистора, причем вход логарифмирующего устройства соединен с выходом цифро-аналогового преобразователя, а выход в с одним из входов дополнительного сравнивающего устройства, второй вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, а выход - со входом счетчика; генератор пилообразного напряжения подключен к устройству управления.-35, Раушская наб., д. 415 Заказ 3делам изМосква, Ж ипография, пр. Сапунова Подписное те Министров СССР