Аналого-цифровой преобразователь

Союз СоветскинСоциалистическиеРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ1 и 834892е(23) ПриоритетГОпубликовано 30.05,81. Бюллетень М 20 дв делан неебретений н открытийДата опубликования описания .03,06.81ц Э Я. Ш, Лившиц, А, А. Рафалович, В. Б, ОкУнФ и А. И. Волков ц(54) АНАЛОГОЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 3Изобретение относится к информапйон= но-измерительной технике и может найти применение в цифровых измерительных и контролирующих устройствах.Известен аналого-цифровой преобразователь (АБП) со ступенчатым пилообразЮ ным напряжением, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен со входом счетчика, выходами сое диненного со входом регистра памяти, входы которого соединены также со входами БАП, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом источника измеряемого напряжения, а выход компаратора соединен со входом блока формирования импульсов записи, выход которого соединен с разрешающим входом регистра памяти, выходы которого явля :ются выходами АБП Я.20Однако указанный преобразователь не позволяет подучить достаточно высокого быстродействия в связи с т.оявлением динамической погрешности перехода счетчика из состояния переполнения в состояние нули, вызванной наличием в схеме БАП фильтра нижних частот, необходимого для широтно-импульсного преобразования.Кроме того, точность измерения снижается за счет погрешности гистерезиса и порога срабатывания компаратора, аддитивно присутствующей в результате измерения вБель изобретения - повышение точности измерения.Поставленная цель достигается тем, что в аналого-:цифровой преобразователь, содержаший генератор тактовых импульсов, реверсивный счетчик, выход которого соединен с информационными входами регистра памяти и с входами цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первйм входом компаратора, второй вход которого соединен с шиной входного сигнала, а,выход соединен со входом блока формирования импульсов записи, первый выход которого соединен3 83489с разрешающим входом регистра памяти,введены первый и второй ключи, триггер направления счета, сумматор и регистр сдвига, разрешающий вход и выходсдвига которого соединены соответственно со вторым и третьим выходами блока фформирования импульсов записи, а информационные входы через сумматорсоединены с выходами регистра памяти, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен с первыми входами первого и второго ключей, вторыевходы которых соединены соответственнос прямым и инверсным выходами триггера направления счета, а выходы соедииены соответственно с суммирующим ивычитающим входами реверсивного счетчика, выходы переполнения и заема которо.го соединены соответственно с Р- и 5- /входами триггера направления счета.Яа чертеже представлена структурнаясхема АЦП.Преобразователь содержит генератор 3:тактовых импульсов, ключи 2 и 3, ревер 25сивный счетчик 4, Р 5-трщтер 5 направления счета, цифроаналоговый преобразователь 6, компаратор 7, блок 8 формирования импульсов записи, регистр 9 памяти, сумматор 10, регистр 11 сдвига,30.шину 12 входного сигнала,Работа преобразователя осуществляется следующим образом.Выходы регистра сдвига являются выходами АБП.35Тактовые импульсы поступают с выхода генератора 1 тактовых импульсов напервые входы ключей 2 и 3. Бсли открытключ 2, то ключ 3 закрыт и тактовыеимпульсы поступают на вход сложенияреверсивного счетчика 4, и код на вы-.Ч/,ходных шинах счетчика возрастает, поступая на входные шины цифроаналоговогопреобразователя, где преобразуется вкомпенсирующее напряжение, поступающее 4на второй вход компаратора 7, на первый вход которого поступает измеряемоенапряжение. Когда код на выходе реверсивного,счетчика возрастает настолько,что компенсирующее напряжение становит-.ся равным измеряемому, с выхода компаратора 7 поступает управляющий сигнална вход блока 8 формирования импульсовзаписи с выхода которого поступает импульс на вход разрешения записи регистра 9 памяти, При этом на входные шинырегистра 9 памяти поступает код. с выхода реверсивного счетчика 4, соответствующий значению измеряемого напряже 2 фния, который записывается в регистр 9 памяти и поступает на вход накапливанм щего за два такта сумматора 3.0 со сбросом. Дальнейшее возрастание кода реверсивного счетчика 4 приводит к его переполнению, При этом с выхода переполнения реверсивного счетчика 4 поступает сигнал на Й - вход триггера 5. Сигнал с инвертирующего выхода триггера открывает ключ 3, а ключ 2 запираепся сигналом с неинвертирующего выходе триггера.Тактовые импульсы начинают поступать на вход вычитания реверсивного счетчика 4, уменьшая компенсирующее напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 6. В момент равенства измеряемого и компенсирующего напряжений соответствующее значение кода записывается в регистр 9 памяти и поступает на вход сумматора Ю. Результаты двух последовательных измерений суммируются в сумматоре 10. Сигнал со второго выхода блока 8 формирования импульсов записи поступает на разрешающий вход регистра 11 сдвига и сигнал с выхода сумматора 10 поступает на вход регистра 11 сдвига.После этого сигнал с третьего выхода блока 8 формирования импульсов записи поступает на вход регистра 11 сдвига, и записанный в нем код сдвигается на один разряд, т.е, делится пополам, На выходных шинах регистра 11 сдвига получается результат, соответствующий значению измеряемого напряжения компаратора. Когда код реверсивного счетчика 4 уменьшается до нуля, с его первого выхода поступает сигнал на Й - вход триггера 5. Сигнал с неинвертирующего выхода триггера открывает ключ 2 а ключ 3 запирается сигналом с инвертирующего выхода триггера.После этого процесс измерения повторяется.Введение в предлагаемое устройство триггера и ключей позволяет в каждый момент времени получить изменение компенсирующего напряжения не более, чем на величину младшего разряда цифроаналогового преобразователя.Использование предлагаемого устройства счета импульсов совместно с накапливающим за два такта сумматором со сбросом и регистром сдвига позволяет устранить погрешность гистерез,иса и порога срабатывайия компаратора.5 834892 Ф Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я. импульсов записи, а информационные входы через сумматор соединены с выхоАналого-пифровой преобразователь, дами регистра памяти, при этом выход содержащий генератор тактовых импуль- генератора тактовых импульсов соединен сов, реверсивный счетчик, выход которо-.с первыми входами первого и второго го соединен с информационными входами ключей, вторые входы которых соединерегистра памяти и с входами пырроана- ны соответственно с прямым и инверсным логового преобразователя, выход которо- выходами триггера направления счета, а го соединен с первым входом компарато- выходы соединены соответственно с сумра,второй вход которого соединен с шиной й мируюшим и вычитакщим входами ревервходного сигнала, а выход соединенсовходом сивного счетчика, выходы переполнения блока формированияимпульсовзапнси,первый и заема которого соединены соответсъвыход которого соединен с разрешающим . венно с Й"-и Э - входами триггера навходом регистра памяти, о т л и ч а ю- ф правления счета. ш и й с я тем, что, с пенью повышения Иточности измерения, в него введены пер- . Источники информапии, вый и второй ключи, триггер направленияпринятые во внимание при экспертизе счета, сумматор и регистр сдвига, раз Балакай В. Г. и др. Интегральные решающий вход .и выход сдвига которого схемы, аналого-пифровых и пифроаналосоединены соответственно со .вторым и 20 говых преобразователей, М. "Энергия третьим выходами блока формирования 3.078, с. 48-40 (прототип).