Аналого-цифровой преобразователь

СООЗ СНИХ ЕСКИ н З(521 Н 03 К 13 17 ПИСАН ЕТЕН ЕЛЬСТ МЪ Св а- нС о еи м- ое О ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(54)(57) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗ ВАТЕЛЬ, содержащий инвертор, два компаратора, первые входы которых соединены соответственно с шинами эталонного напряжения, выход первого из которых соединен с первым входом элемента 2 И-НЕ, реверсивный счетчик, .выходы которого соединены с входами преобразователя код-напряжение, о т-л и ч а ю щ и й с я тем, что, с . целью повышения точности преобразова 8(.)1018230 ния, в него введены коммутирующийэлемент, два дифференцирующих элемента и блок вычитания, первый входкоторого соединен с входной шиной,второй вход - с выходом преобразовтеля код-напряжение,а выход - спервым входом коммутирующего элемета, второй вход которого соединенобщей шиной,. третий вход - с выходом элемента 2 И-НЕ, а выход - с втрыми входами первого и второго копараторов, третьи входы которых сдинены соответственно с выходамипервого и второго дифференцирующихэлементов, первые входы .которых содинены с общей шиной, второй входпервого дифференцирующего элементасоединен с выходом первого компара-тора и входом сложения реверсивногосчетчика, а второй вход второгодифференцирующего элемента -с выхо;дом второго компаратора и через ин"вертор с вторым входом элемента2 И-НЕ и входом вычитания реверсивно"го счетчика.30 Изобретение относится к радиотехнике, цифровой электроизмерительнойтехнике и используется для преобразования двухполярных напряжений вцифровой код,Известен следящий аналого-цифровой преобразователь, состоящий издвух компараторов с резисторами,которые соединены по мостиковой схеме, к выходу.копараторов подключена логическая схема, реализующаясуммирование по модулю два, выходсумматора по модулю два подсоединенк суммирующему входу реверсивногосчетчика, вычитающий вход которогосоединен с выходом сумматора по мо" 5Дулю два через интвертор, При этомреверсивный счетчик соединен с преобразователем код-напряжение 11 .Недостатком этого преобразовате".ля является низкая точность преобразования.Известен аналого-цифровой следящий преобразователь, содержащий.дифФеренциальный усилитель, один входкоторого соединен с преобразователем код-напряжение, на другой входподается входной сигнал, выход дифФеренциального усилителя соединен смалоразрядным аналого-цифровым преобразователем, который выполнен ввиде двух наборов компараторов, на 30один вход которых подключается положительная полярность напряжения,а на другой отрицательная полярность,причем пороги компараторов изменяются пологарифмической шкале, и 35двух наборов стробируемых шифраторов,выходы которых соединены с соответствующими входами реверсивного счет, чика 21,Недостатком этого преобразователя является низкая точность преобразования.Известен аналого-циФровой преобразователь, содержащий два компаратора, выходы которых соединены свходами элемента 2 И-НЕ реверсивныйсчетчик, выходы которого соединеныс входами преобразователя код-напряжение, два блока формирования зонынечувствительности, генератор тактовых импульсов, инвертор и два элемен"50та И, выход первого блока формирования зоны нечувствительности соединен с инвертирующим входом первогокомпаратора, а выход второго блокаФормирования эоны нечувствительности соедине:; с прямым входом первогокомпаратора и выходом преобразователя код"напряжение, входы блоков Формирования зоны нечувствительностиобъединенывыход элемента 2 И-НЕ соединен с первым входом первого элемента И и через инвертор с первымвходом второго элемента И, вторыевходы элементов И соединены с выходом генератора импульсов, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с входами сложенияи вычитания реверсивного счетчика 3 . Недостатком известного устройстваявляется низкая точность преобразования.Целью изобретения является увеличение точности преобразования прирасширении области применения.Поставленная цель достигаетсятем, что в аналого-циФровой преобразователь, содержащий инвертор, двакомпаратора, первые входы которыхсоединены соответственно с шинамиэталонного напряжения, а выход первого,выходы которого соединены с входамипреобразователя код-напряжение, введены коммутирующий элемент, два дифФеренцирующих элемента, блок вычитания, первый вход которого соединенс входной шиной, второй вход - с выходом преобразователя код-напряжение, а выход с первым входом коммутирующего элемента, второй вход которого соединен с общей шиной, третийвход с выходом элемента 2 И-НЕ, авыход - с вторыми входами первогои второго компаратора, третьи входыкоторых соединены соответственно свыходами первого и второго дифференцирующих элементов, первые входы которых соединены с общей шиной, второйвход первого дифференцирующего элемента соединен с выходом первого компаратора и входом сложения реверсивного счетчика, а второй вход второго дифференцирующего элемента - свыходом второго компаратора и черезинвертор с вторым входом элемента2 И-НЕ и входом вычитания реверсивного счетчика.На Фиг. 1 представлена блок-схемапредлагаемого аналого-цифровогопреобразователя; на фиг, 2 - диаграм-.ма напряжений,Устройство содержит. блок 1 вычитания, коммутирующий элемент 2, дифференцирующие элементы 3 и 4, компараторы 5 и 6, инвертор 7., элемент8 2 И-НЕ, реверсивный счетчик 9, двухПолярный преобразователь 10 код-напряжение.Индексами (Фиг. 1 и 2) обозначены: напряжение входного сигнала Пв,напряжение на выходе преобразователя код-напряжение О, напряжения,определяющие зону нечувствительности + О, ошибка преобразования дх,время задержки по цепи обратной связи С рС (время установки).Аналого-цифровой преобразовательработает следующим образом.Предлагаемое устройство измеряетза каждый такт разность напояженийОр между его текущим значением на напряжение на инвертирующем входепорогового элемента компаратора бравно0+0 О1,6 2 2 2 20 2где У - напряжение на выходе комму 2тирующего элемента 2.На неинвертирующие входы компараторов 5 и б подается нулевое напряжение через дифФеренцирующие элементы 3 и 4. Поэтому на выходе компара тора 5 будет логическая единица, обусловленная более. низким потенциалом на инвертирующем входе компаратора 5, относительно потенциала на неинвертирующем входе. На выходе 35 компаратора б будет логический нуль в виду того, что потенциал на инвертирующем входе компаратора б, выше потенциала на его нь нвертирующем входе. Таким образом на обоих входах 40 логнческого.элемента 8 2 И-НЕ будут логические единицы за счет инвертиро.- вания выходного сигнала компаратора б инвертором 7, а на управляющем входе коммутирующего элемента 2 - логический нуль, который однозначно 45 приводит к тому, что на выход коммутирующего элемента 3 будет подаваться напряжение 0. Реверсивный счетчик 9 и преобразователь 10 код-нап- ряжение при нахождении о, = О в 50 зоне нечувствительности не изменяют ;своего состояния. При этом конденсатор дифференцирующего элемента 3 будет заряжен, а дифференцирующего элемента 4 - разряжен. 55Если. разность напряжений между текущим значением входного напряжения и предыдущим значением, снимаемым с преобразователя 10 код-напряжение, становится равной и =цр О, 602 Р то состояние компаратора б не изменяется, а на выходе компаратора 5 устанавливается логический нуль, который. приводит к появлению на управляющем входе коммутирующего эле предыдущим значением напряжения, значение которого соответствует коду реверсивного счетчика 9.Если эта разностьравна нулю ;или находится в зоне нечувствительности, величина которой соответствует5 шагу квантования ц, т.е. -ц ) (+О (фиг. 2 ), то на выходе компаратора 5 присутствует логическая единица, а на выходе компаратора б - логический нуль, так как даже при наличии 10 логической единицы на управляющемвходе коммутирующего элемента 2 напряжение П на инвертирующем входе по. рогового элемента компаратора 5 равно 152 ОО 0М 2 2 2мента 2 логической единицы, под действием которой на выход коммутирующего элемента 2 поступает нулевое напряжение. С появлением йа выходе компаратора 5 логического нуля конденсатор дифференцирующего элемента 3 начинает разряжаться через резистор. По мере разряда конденсатора потенциал на резисторе уменьшается по абсолютному значению и по достижении напряжения минус - на выходеОкомпаратора 5 устанавливается высо" кий потенциал и начинается заряд конденсатора. По сформированному таким образом импульсу (по перепаду напряжения из логической единицы .в логический нуль.) состояние реверсивного счетчика 9 изменяется на единицу в сторону увеличения счета (фиг. 26, точка) и, следователь" но, напряжение на выходе преобразо". вателя 10 код-напряжение изменяется ступенчато на один шаг квантования (фиг. 2 а, точка 1 З), При этом напряжение рассогласования О снова входит в зону нечувствительности и аналого-цифровой преобразователь снова находится в состоянии покоя.Если У, ( -Б,. то устройство ра" ботает аналогично, за исключением того, что при этом срабатывает ком. паратор б, а реверсивный счетчик 9 изменяет свое состояние в сторону уменьшения счета (Фиг. 28, точка 1 ц).В случаях, когда 0 э ООР ( -0 и когда после одного ймпульса, сформированного. на выходе компаратора 5 или б, сигнал рассогласования (1 Р не входит в зону нечувствительностй, начинается формирование носледукщих импульсов, а именно (для случаяя О),заряд конденсатора дифференцйрующего элемента 3 продолжается до тех пор, пока потенциал на резисторе не уменьшается до величины а 2-т.е. до значения напряжения на инвертирующем входе порогового элемента компаратора 5, так как цри наличии на управляющем входе коммутатора 2 логического нуля, обеспечивается поступление на выход ком" мутатора сигнала рассогласования ОР. После этого происходит переключение компаратора 5 и установление наего выходе напряжения, соответ" ствующему логическому нулю, что при.- водит-в свою очередь к разряду конденсатора через резистор и появлению логической единицы на управляющем входе коммутирующего элемента 2 и, следовательно, поступлению нулевого напряжения на выход коммутирующего элемента. Напряжение на резисторе по мере разряда конденсатора увеличивается и по достижении значеОния минус - , на выходе компаратора1018230 Составитель А. КузнецовТехред В,Далекорей Корректор А. Тяскоае шее ешшае шаеееаеаешшшааешэ т тор А. Химч 60/53 ее еа ешаее ше ае 936дарственного изобретений и Ж,Раушск Подписноемитета СССРоткрытий наб., д,4(5 аказ Тираж ВНИИПИ Гос по дела 35, Москвафили ППП Патент, г. У)кгород, ул. Проектная 5 устанавливается высокий потенциал. Начинается очередной заряд конденсатора, а на выходе коммутирукщего элемента 3 при этом присутствует напряжение 0О,. Таким образом формируются последующие импульсы, ареверсивный счетчик 9 изменяет свое состояние в сторону увеличения счета. Это продолжается до тех пор пока сигнал рассогласования не входит в зону нечувствительности (фиг. 26, точка Ф )Из принципа работы аналогошцнф-рового преобразователя ошибка пре образования ах всегда находится вдиапазоне 4 х 4 в то время, что пбвышает точность преобразования,