Интегрирующий аналого-цифровой преобразователь

.С.Солодов и А.М.Сухоруков В.А,Панфил Иосковский ордена Ленина энергетическийинститутВОЙ Изобретение относится к ц лектроизмерительной технике ыть использовано в цифровых информационно-измерительны ровойможет риборах систе а Известна схема цифро-аналоговои компенсации аддитивной погрешности времяимпульсных аналого-цифровых преобразователей 1 АЦП ) 1 3.Недостаток схемы заключается в том, что определение "направления коррекции",осуществляется по мгновенному, значению выходного напряжения компаратора ( которое представляет собой случайный процесс ) и приводит, к дополни тельной погрешности.Известен цифровой интегрирующий вольметр, содержащий интегратор, компаратор, цифровой индикатор и коммутатор измеряемого и образцовых напряо жений, который снабжен схемой компенсации дрейфа нуля, выполненной в виде последовательно соединенных между вы" ходом компаратора и входом интегра" тора ключа и резистора, между общеи точкой которых и нземлей" подключены последовательно соединенные резистор и конденсатор, а между входом интегратора и "землей" включены последовательно соединенные резистор и ключ 2В этой схеме дрейф нуля интегратора запоминается после каждого измерения, что ограничивает быстродействие прибора. Кроме того, ввиду конечных постоянных времени заряда и разряда цепи коррекции происходит неполный заряд конденсатора в течение интервала времени запоминания и разряд конденсатора в течение интервала коррекции, что снижает точность преобразования. Наличие в третьем такте обратной связи снижает устойчивость схемы, что предъявляет жесткие требования к частотным свойствам компаратора. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия преобразования.3 9821Поставленная цель достигается тем,что в интегрирующий аналого"цифровойпреобразователь, содержащий интегратор, вход которого через первый резистор и соответствующие первый, второй, 5третий и четвертый ключи соединен сшинами измеряемого напряжения, положительного и отрицательного рбраэцовыхнапряжений и общей шиной, а выход соединен с входом компаратора, выход 0которого через пятый ключ и второйрезистор соединен с входом интегратора и с входом управляющего автомата,первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого подключены к управляющим входам ключей, введены цифро-аналоговый преобразователь, реверсивный счетчик и узел определения знака математического ожидания, первыйвход которого соединен с выходом ком- опаратора, второй вход соединен с шестым выходом управляющего автомата,а выход через реверсивный счетчик,цифра-аналоговый преобразователь итретий резистор подключен к входу интегратора, а седьмой выход управляющего автомата подключен к управляющему входу реверсивного счетчика,На чертеже представлена функциональная электрическая схема интегри- Зорующего аналого-циФрового преобразователя ( АЦП ) .Схема интегрирующего АЦП содержитключи 1-ч, интегратор 5, компаратор б.ключ 7, реверсивный счетчик 8, цифро" З 5аналоговый преобразователь ЦАП ) 9,управляющий автомат 10, резисторы13, узел 1 ч определения знака математического ожидания, шину 15 измеряемого напряжения, шины 16 и 17 положи отельного и отрицательного образцовыхнапряжений, общую шину 18,Устройство работает следующим образом.В течение первого такта работы АЦП "5 ключ 1 замкнут, а все остальные ключи разомкнуты. При этом производится интегрирование измеряемого напряжения за определенный интервал времени. Во втором такте замкнут один из ключей 2 или 3 в зависимости от полярности 6 , а все остальные ключи разомкнуты, При этом интегрируется образцовое напряжение и выходное на" пряжение интегратора в определенный 55 момент достигает нулевого значения Этот момент соответствует окончанию второго такта интегрирования и Фикси 914руется компаратаром, Длительность такта пропорциональна измеряемому напряжению и преобразуется в цифровую форму. В течение третьего такта ключи 1 и 7 замкнуты. При этом происходит установка начальных нулевых условий интегратора. Один раз в несколько циклов измерения выделяется дополнительный интервал времени, необходимый для формирования сигнала компенсации дрейфа нуля интегратора и называемый в дальнейшем интервалом коррекции, в течение которого ключ 1 замкнут, остальные ключи разомкнуты, напряжение дрейфа нуля интегратора при этом интегрируется и подается на вход компаратора.Напряжение на выходе компаратора на интервале коррекции представляет собой случайный процесс, содержащий информацию о разности дрейфа нуля усилителя интегратора и компенсирующего напряжения. Узел 1 ч определяет знак математического ожидания этого процесса и передает соответствующую информацию на вход управления направлением счета реверсивного счетчика 8. В конце интервала коррекции на счетный вход реверсивного счетчика 8 из управляющего автомата 10 поступает импульс, что приводит к изменению содержимого счетчика и выходного напряжения управляемого им ЦАП 8, соответствующего уменьшению разности напряжений дрейфа нуля и компенсирующего сигнала, пропорционального выходному напряжению ЦАП и подаваемого через резистор 13 на вход интегратора 5.Затем цикл измерения повторяется. Таким образом, за несколько интервалов коррекции на выходе ЦАП устанавливается напряжение, необходимое для компенсации дрейфа нуля интегратора,Преобразователь позволяет скомпенсировать дрейф нуля даже в том случае, если он меньше кванта АДЦ и исключить дополнительную погрешность, вызванную наличием случайного процеС- са на выходс компаратора.Разделение Функций установки нулевых начальных условий интегратора, осуществляемой перед каждым циклом измерения, и запоминания дрейфа нуля интегратора, осуществляемого один раз в несколько циклов измерения, а также выделение постоянной составляющей дрейфа и замена аналоговой памяти циф5 982 ровой выгодно отличает предлагаемый метод коррекции дрейфа интегрирующего АЦП от известных решений, так как позволяет повысить быстродействие прибора и устранить недостатки, присущие устройствам аналоговой коррекции дрейфа нуля, влияющие на точность преобразования. Введение цифровой обрат,ной связи не оказывает влияния на устойчивость схемы в целом, что позво 10 ляет вводить корректирующее воздействие на вход любого каскада аналоговой части АЦП. При наличии предварительного усилителя его дрейф также корректируется. И Интегрирующий аналого-цифровой преобразователь, содержащий интегратор, вход которого через первый резистор и соответствующие первый, второй, тре- . тий и четвертый ключи соединен с шинами измеряемого напряжения, положительного и отрицательного образцовыхнапряжений и общей шиной, а выход соединен с входом компаратора, выход которого через пятый ключ и второй аж 9 одпис филиал ППП "Патент",Ужгород, ул. Проектная, ч Формула изобретения ВНИИПИ Заказ 9733 191 4резистор соединен с входом интегратора и с входом управляющего автомата, первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого подключены к управляющим входам ключей, о т л ич а п щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия преобразования, введены цифро-аналоговый преобразователь, реверсйвный счетчик и узел определения знака мате-. матического ожидания, первый вход , которого соединен с выходом компара,тора, второй вход соединен с шестым выходом управляющего автомата, а выход через реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь и третий резистор подключен к входу интегратора, а седьмой выход управляющего автомата подключен к управляющему входу реверсивного счетчика. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Гельман И.И. и др. Автоматическая коррекция систематических погрешностей в преобразователях напряженмекод, И., "Энергия", 1971, с. 2 б"27.2. Авторское свидетельство СССР В 360619, кл, С, 0119/25, 22.0 б.70.