Аналого-цифровой преобразователь

(51) Н 03 К 13 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ Й ЗОБРЕТЕН СА ИДЕТЕЛЬСТВ Н АВТОР НЮМ ельство СС3/20,к И.П., Лсхемы А78, с. 70(54) (57) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий зарядныйблок, первый вход которого через ключсоединен с входной шиной, а второй входс шиной начального смещения, конденсатор и разрядный блок, подключенные квыходу зарядного блока, генератор временных интервалов, выход которого подключен к первому входу первого элементаИ, первый и второй триггеры и первыйи второй счетчики, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены% 607340, кл, Н 03 К21,09.76.2, Балакай В,Г., Крюнов Л. М, ИнтегральныеЦАП, М., Энергия", 19рис. 1-22 (прототип). третий счетчик, цифро-аналоговый преобразователь и второй и третий элементы И, первые входы которых подключены к входам установки нуля первого и второго счетчиков и первого триггера, и к выходу генератора временных интервалов, вход которого соединен с пусковой шиной и управляющим входом ключа, причем выход цифро-аналогового преобразователя соединен с шиной начального смещения, а вход - с выходом третьего счетчика, вычита)ощий и суммирующий входы которого подключены соответственно к выходам второго и третьего элементов И, вторые входы которых нопключены соответственно к прямому выходу первого эстриггера и инверсному выходу второго триггера, при этом выход первого элемента И подключен к входу первого счет чика, выход которого подключен к входу второго счетчика и входу установки епи- Я ницы первого триггера, вход установки нуля которого подключен к выходу второго триггера, а вход установки единицы второго триггера соединен с выходом, второго счетчика.Изобретение относится к информационно-измерительной технике и предназначено для преобразования интегральной ппсщади эпектрических импупьсов в чиспоимпульсный код. 5Известен аналого-цифровой преобразоватепь, содержащий зарядный бпок, первый вход которого соединен с входнойшиной преобразователя, а второй - с шиной начапьного смещения, разрядный бпок, 10соединенный с выходной шиной нреобраэоватепя, и дозирующий конденсатор, соединенный с.выходами зарядного бпока ивходами разрядного бпока 1 1,Его недостатком является пониженная 15точ ность,Известен анапого-цифровой преобразоватепь, содержащий зарядный бпок, пер-.вый вход которого через кпюч соединенс входной шиной, а второй вход - с шиной начапьного смещения, конденсатор иразрядный блок, подключенные к выходузарядного блока, генератор временныхинтервапов, выход которого подключен кпервому входу первого эпемента И, первый и второй триггеры и первый и второй счетчики2,Недостатком известного устройстваявпяется наличие погрешности, вызваннойсмещением нупя под действием дестабипиэирующих факторов.Цепь изобретения - повышение точности преобразования.Поставпенная цель достигается тем,что в аналого-цифровой преобразомтепь,содержащий зарядный блок, первый входкоторого через кпюч соединен с входнойшиной, а второй вход - с шиной начапьного смещения, конденсатор и разрядныйбпок, подкпюченные к выходу зарядногобпока, генератор временных интервапов,выход которого подключен к первомувходу первого эпемента И, первый и второй триггеры и первый и второй счетчики, введены третий счетчик, цифре анапоговый преобразоватепь и второй и третийэлементы И, первые входы которых подкпючены к входам установки нупя первогои второго счетчиков и первого триггера,и к выходу генератора временных интервалов, вход которого соединен с пусковойшиной и управпяющим входом ключа, причем выход цифро-аналогового преобразоватепя соединен с шиной начальногосмещения, а вход - с выходом третьегосчетчика, вычитающий и суммирующий55входы которого подкпючены соответственно и выходам второго и третьего элементов И, вторые входы которых подкпючены соответственно к прямому выходу первого триггера и инверсному выходу второго триггера, при этом выход первого элемента И подкпючен к входу первого счетчика, выход которого подключен к входу второго счетчика и входу установки единицы первого триггера, вход установки нуля которого подкпючен к выходу второго триггера, а вход установки единицывторого триггера соединен с выходом в второго счетчика.На чертеже представлена функциональная схема преобразоватепя.Устройство содержит зарядный блок 1, соединенный с входной шиной 2 черезключ 3, управпяющий вход которого соединен с шиной 4 запуска. Второй вход зарядного бпока 1 соединен с шиной 5 начапьного смещения. Конденсатор 6 соединен с выходом зарядного бпока 1 и входом разрядного блока 7, который сое динен с выходной шиной 8 преобразовате пя, Выход счетчика 9 соединен с цифроаналоговым преобразователем 10, выход которого соединен с шиной 5 начального смещения. Выходная шина 8 соединена через эпемент И 11 входом счетчика 12, выход которого соединен с входом счетчика 13. Выходы счетчиков 12 и 13 с соединены с входами установки "1 трит геров 14 и 15 соответственно. Прямой выход триггера 15 соединен с входом установки "О"ф триггера 14. Прямой выход триггера 14 соединен через эпементИ 16 с вычитающим входом счетчика 9,а инверсный выход триггера 15 соединен через эпемент И 17 с суммирующим входом счетчика 9. Вход генератора 18 временных интермпов соединен с шиной 4 запуска, Выход генератора 18 соединен с входами элементов И 11, 16 в 17 и с входами установки О счетчиков 12 и 13 триггера 15,Преобразоватепь работает следующим образом.При наличии сигнала "Пуск на шине 4 кпюч 3 открыт, генератор 18 выкпнучен, При этом сигнап с генератора 18 закрывает .эпемент И 11 и устанавливает в нулевое состоянИе счетчики 12 и 13 и триггер 15. Сигнап с выхода тритгера 15 устанавливает в нулевое состояние триггер 14, Сигнап с трщтера 14 закрывает элемейт И 16. Эпемейт И 17открыт сигнапами с триггера 15 и генератора 1 8. В счетчике 9 записано некоторое чиспо И , которому соответсдвует сигнал 1 иа выходе ананого-цифрового преобраэоватепя 10, который но30 3 1027 дается на второй вход зарядного блока Ъ На этот же вход подается начальное смещение Зн и по шине 5 (в частности Э 0). Суммарный сигнал 7 о Э+ + 7 нчерез зарядный блок 1 поступает .на конденсатор 6. Конденсатор 6 заряъ жается до уровня И, при котором сраба: тывает разрядный блок 7, при этом на выходной шине 8 появляется импульс, процесс перезаряда конденсатора 6, име ющего емкость С, повторяется с частотой, равной где ЭЗ - ток у ечки через зарядный.и разрядный блоки. За время измерения Т на выходе 8 появится Яо импульсовпричем20МО оСЮПри поступлении на входную шину 2 импульсов тока ток заряда конденсатора 6 увеличится, что приведет к 1 увеличению количества импульсов на выходе 8 на МЮСА где Ьу - цлительность к-го импульса;- мгновенное значение тока к-гоимпульса.Всего на выходе 8 эа время измерения Т появится М импульсов 35М=йо+ ДНаличие начального тока Эо = Эи +7 исключает потерю информации при измерении суммарной площади редких импул сов, которая может происходить за счет 40 токов утечек через зарядный и разрядный блоки.,Оцнако и при наличии начального тока -о = Э + Э 1 из-за нестабильности изизменяется начальное число ИоС целью исключения погрешности, связанной с нестабильностью тока Э, производится коррекция величины тока Эо путем изменения тока Э ,Коррекция производится в паузах между измерениями следующим образом, 50При отсутствии сигнала фПускф на шийэ 4 ключ 3 закрыт, генератор 18 временных интервалов включен. Так как ключ 3 закрыт, сигналы с входами 2 на заряд ный блок 1 не поступают, и частота 55определяется только током 3о Во включенном состоянии генератора 8 сигнал сброса поступает на счетчики 12 818 4и 13, триггер 15 свят, элемент И 11открыт, а элементы И 16 и 17 закрыты.Импульсы с выхода разрядного блока 7поступают через открытый элемент И 11на счетчик 12, а с счетчика 12 - насчетчик 13. Генератор 18 открывает эле-,мент И 11 на время о, эа которое насчетчики 12 и 13 поступит Ио импульсов где Иоо 10. Счетчики 12 и 13имеют емкость И 12 и И 13 соответственно, а их общая емкость И = й иЕмкость счетчиков И выбирается такой,чтобы цри номинальной частоте о-.-ивыполнялось соотношение ИИОС И- ИВ этом случае до окончания временного интервала о на триггер 15 поступитимпульс переполнения счетчика 13. Ситналы с выходов триггера 15 откроютэлемент И 17, и снимут блокировку триггера 14, Триггер 14 останется в нулевом состоянии, так как переполнениясчетчика 12 после переполнения счетчика13 не Происходит ( Ио И + И), а допереполнения счетчика 13 импульсы переполнения счетчика 12 не опрокидывали трии ер 14 в связи с наличием сигнала блокировки с триггера 15,По окончании временного интервалао с генератора 18 на элементы И 16и 17 поступает открывающий сигнал. Нотак как триггер 14 выключен, а триггер15 включен, оба элемента 16 и 17будут закрыты. На вхоцы счетчика 9импульс не поступит - состояние цифрсаналогового преобразователя 10 не иэ -меаится, в результате не изменится ситнал Э . Таким образом, импульсы навыходе 8 будут следовать с прежней частотойрр.По окончании каждого цикла работыгенератора 18 сигнал с его выхода устанавливает счетчики 12 и 13 и триггеры14 и 15 в исходное состояние. При увеличении частотыза счет изменения токов утечки Э после переполнения счетчика 13 произойдет переполнение счетчика 12 ( Исри + ю,), Импульс переполнения счетчика 12 опрокинет триггер 14. По окончании временного интервала о сигнал с генератора 18 поступит через открытый элемент И 16 на вычитающий вход счетчика 9. Содержимое;счетчика 9 уменьшится на единицу- уменьшится сигнал -11, В результате уменьшится ток заряда конденсатора 6, что приведет к уменьшению частотыУменьйение содержимого счетчика 9 будет происходить и в последующих циклах. Тираж 936 ПодписПИ Государственного комитета СССРо делам изобретений и открытий35, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4 4/58 ВНИ ка лиап ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная 3 102781 8 6работы генератора 18, пока частота о держимого счетчика Я будет происходить не уменьшится настолько, что снова бу- н в последующих циклах работы генератодет выполняться условие Ио(и + 111 а ра 18, пока частота не увеличится наПри уменьшении частоты то за счет . столько, что снова будет выполняться, изменения токов утечкив течение 5 условие Ибиоинтервала . о счетчик 13 не переполнит Итак, частотабудет корректиро- ся (т 1 оС 11), в результате оба триггера ваться таким образом, что на выходе 8 14 и 15 окажутся в нулевом состоянии. число импульсов Ир эа время +о будет По окончании временного интервалаО удерживаться в пределах от И до и +81сигнал с генератора 18 поступит через 10 Емкость И,1,2 счетчика 12 выбирается открытый апемент И 17 на суммирующий такой, чтобы отношение И . И не превход счетчика 9, Содержимое счетчика 9, вышапо величины заданной погрешности увеличится на единицу - увеличится сиг- измерения.нап Э . В результате увеличится ток Таким образом, благодаря Отпичительэаряда конденсатора 6, что приведет к 15 ным признакам изобретения повышается увеличению частоты о . Увеличение со- точность преобразования.