Аналого-цифровой преобразователь

Оп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДВТО 1 ЬСТВУ Соеоз Советскмя Соцмалмстмцескмк Республик(4) Дата опубликования описания 21.10.77(51) М. Кл.а Н 0313/17 ГфсударстееннмЯ немнтетСавета Мнннстрев СССРее делам нэобретеннЯн еткрепнЯ(72) Авторы изобретения Институт технической теплофизики АН Украинской ССР(54) АНАЛОГО-БИфРОВОЙ ПРЕОБРАЮВАТЕЛЬ Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в сис темах автоматического контроля и управленя яеИзвестен аналого-цифровой преобразователь, содержащий аналого-цифровой преобразователь грубого преобразования, устройство сравнения, в котором преобразование осушествляется в двв этапа. (11,Недостатком такого устройства являеч ся невысокая точность преобразования аналогового сигнала.Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий блок вычитания, выход которого соединен с первым входом усилителя, выход которого соединен с первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, третий вход соединен с первым выходом блока управления, выход коммутатора через интегратор соединен со входом детектора нуля, выход которого соединен с первым входом блока управления, второй вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, в второй выход соединен со входом счетчика, первый выходкоторого соединен с индикатором, в второйвыход через преобразователь код - напряжение соединен с первым входом блокавычисления 2.Недостатком устройства является большая погрешность преобразования аналоговых сигналов, имеющих переменную составляющую с изменяющимся периодом.Белью изобретении является повышениеточности преобразования.Это достигается тем, что в аналогоцифровой преобразователь, содержвший блоквычитания, усилитель, коммутатор, источ,ник опорного напряжения, блок управления,интегратор, детектор нуля, генератор опорной частоты, счетчик, индикатор, преобразователь код-напряжение, введены конденсаторный частотомер, операционный усилитель, дополнительный счетчик, дешифратор,дополнительный коммутатор, блок.ступенчатой отрицательной обратной связи, причемвторой вход блока вычитания через конденсаторный частотомер соединен со входомоперационного усилителя, выход которогосоединен с третьим входом блока управле;ния, второй выход которого через дополнительный счетчик соединен с дешифратором, выход которого соединен с первым входом дополнительного коммутатора, второй 5 вход которого через блок ступенчатой от рицательной обратной связи соединен с выходом усилителя, а выход дополнительного коммутатора соединен со вторым входом усилителя. ЬОНа чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства,Аналого-цифровой преобразователь содержит блок 1 вычитания, усигтитель 2, комму- Ь 5татор 3, источник 4 опорного. напряжения,интегратор 5, детектор 6 нуля, блок 7 управления, генератор 8 опорной частоты,счетчики 9 и 10, индикатор 11, преобразователь 12 коднапряжение, блок 13 сту- ;0пенчатой отрицательной обратной связи,коммутатор 14, дешифратор 15, конденсаторный частотомер 16, операционный усилитель 17,Аналого-цифровой преобразователь осущестщяет цикл преобразования в четыретакта,В первый такт преобразуемый аналоговьгй сигнал поступает через. блок 1, усилитегть 2 и коммутатор 3 на интегратор 5, 30где интегрируется. зафиксированный промежуток времени, задаваемый блоком 7, Посйэтого происходит разряд интегратора 5сигналом от источника 4, подаваемым наинтегратор 5 через коммутатор 3. Время 35разряда интегратора 5 фиксируется детек.тором 6 и определяется посредством счета импульсов генератора 8 счетчиком 10.За первый такт определению подлежат только старшие разряды входного сигнала. 40В втором такте цифровое значение старших разрядов с помощью преобразователя 12 снова преобразуют в аналоговую форму и вводят в блок 1, где происходит вычитание его из входногоосигнала. 45За время первого и второго, тактов конденсаторный частотомер 16 подает на операционный усилитель 17 напряжение, обратно пропорциональное периоду переменнойсоставляющей аналогового сигнала. 50Выходное напряжение операционного усилителя 17 через блок 7 управляет числоми подтактав, на которые разделен третийтакт,В третьем такте полученный разностныйсигнал преобразуется так же, как и в первом такте, но в этом такте определениюподлежат младшие разряды входного сигнала, соответствующие удвоенному максимальному значению шума. При этом третий такт ВО разделен на П подтактов, количество которых определяется в зависимости от длительности периода переменной составляющей преобразуемого сигнала с помощью конденсаторного частотомера 16 и операционного усилителя 17.Сигнал с блока 7 поступает на коммутатор 14, который в каждый из подтактов подключает ступень блока 13, выбранную дешифратором 15 и счетчиком 9 подтактов в зависимости от числа гЬ подтактов, ко входу усилителя 2, уменьшая коэффициент передачи по напряжению усилителя 2 в число раз, равное числу подтактов. При этом конденсаторный частотомер 16 проводит оценку длительности эквивалентного периода переменной составляющей преобразуемого аналогового сигнала в виде напряжения, прямо- пропорционального его обратной величине - частоте, которое поступает на операционный усилитель 17 с выхода которого сигнал, соответствующий минимальной погрешности преобразования аналогового сигнала при различных периодах переменной составляющей, поступает наблок 7 и далее на коммутатор 14 через счетчик 9 и дешифратор 15.Результаты преобразования каждого подтакта накапливаются в счетчике 10, образуя среднестатическое цифровое значение преобразуемого напряжения, которое поступает на индикатор 11.В четвертом такте вход аналого-цифрового преобразователя закорачивают,и производят корректировку нуля.Формула изооретенияАналого-цифровой преобразователь, содержащий блок вычитания, выход которого соединен с первым входом усилителя, выход которого соединен с первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, третий вход соединен с первым выходом блока управления, выход коммутатора через интегратор соединен со входом детектора нуля, выход которого соединен с первым входом блока управления, второй вход которого соединен с выходом генератора опор. ной частоты, а второй выход соединен со входом счетчика, первый выход которого соединен с индикатором, а второй выход через преобразователь код-напряжение соединен с первым входом блока вычитания, о т л и. ч а ю ш и й с я тем, что с целью повышения точности преобразования, в него введены конденсаторный частотомер, операционный усилитель, дополнительный счетчик, дешифратор, дополнитель573873 Составитель А. ТитовРедактор,.О. Стенина Техред МЛевицкая Корректор А. риценко Заказ .3776/41 Тираж 1065 Подписное БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035 Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 ный коммутатор, блок ступенчатой отрицательной обратной свюи, причем второй входблока вычитания через конденсатарныйч.стотомер соединен со входом операционного усилителя, выход которого соединенс третьим входом блока управления, второй выход которого через дополнительныйсчетчик соединен с дешифратором, выходкоторого соединен с первым входом дополнительного коммутатора, второй вход которого через блок ступенчатой отрицательной обратной связи соединен с выходомусилителя, а выход допблните;н,ного коллутатора соединен со вторыл входом усилителя.5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Шляндин В, М, Оифровые злектроизмерительные приборы. М., "Энергия, 1972,с, 281-283,10 2, Авторское свидетельство СССР