Двухканальный интегрирующий аналого-цифровой преобразователь

53286 СОЮЗ СОВЕ СОЦИАЛИСТ СПУБЛИН(19) ПИ 359 Н 03 К 13 20 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ НИЯ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСНО ЛЬ ТВ МУ СВИДЕТ С У(21) 3392199/18-21 мерителя временного интервала, (22) 05.02.82 .о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с (46) 07.11.83. Бюл. р 41 целью повышения быстродействия преоб (72) Ю,А. Добрынин разования, в него введены второй ин- (71) Ленинградский ордена ина тегратор, второй и третий ключи, электротехнический институт второй источник образцового напряим, В.И. Ульянова (Ленина) жения, второй компаратор, второй (53) 681.325(088,8) триггер, второй цифровой измеритель (56) 1. Патент США Р 3051939, временного интервала, блок формирокл. 340-347., 1970. вания старших разрядов, первый вход2, Авторское свидетельство СССРкоторого соединен с выходом первого 9 567206, кл. Н 03 К 13/20, 1977 триггера, второй вход -.с вторым вы(прототип). ходом генератора тактовых импульсов, (54)(57) ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ИНТЕГРИРУЮ- а выход - с управляющим входом вто- ЩИЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОВРАЭОВАТЕЛЬ рого ключа, информационный вход содержащий первый интегратор, первый -которого соединен с выходом первого вход которого соединен а входной ши- источника образцового напряжения, ной, а второй вход - с выходом а выход - с первым входом второго первого ключа, информационный вход .,интегратора, второй вход которого которого соединен с выходом первого соединен с входной шиной, а третий источника образцового напряжения, а вход - с выходом третьего ключа, управляющий вход - с выходом первого информационный вход которого соеди триггера, с первым входом первого нен с выходом второго источника цифрового измерителя временного ии- образцового напряжения,а управляютервала и управляющим входом геке- . щий вход - с выходом второго.триггератора линейно изменяющегося напря- ра и первым входом второго цифрового жеиия, информационный вход которого измерителя временного интервала, соединен с выходом первого иитегра второй вход которого соединен с втотора, а выход - с первым входом - , рым выходом генератора тактовых первого компаратора, второй вход . импульсов, третий выход которого которого соединен с общей шиной, а соединен с первым входом второго выход - с первым входом первого триг- триггера, второй вход которого соегера, второй вход которого соединен динен с выходом второго компаратора, с первым выходом генератора тактовых первый вход которого соединен с выимпульсов, второй выход которого сое- ходом первого интегратора, а второй динен с вторым входом цифрового иэ- с выходом второго интегратора. ЛенИзобретение относится к измерительной технике и применяется припостроении цифровых измерительныхприборов и аналого-цифровых комплексов.Известен интегрирующий аналогоцифровой преобразователь(АЦП , содержащий двухвходной интегратор,один вход которого подключается кисточнику преобразуемого напряжения,а второй через ключ подключен к ис;точнику образцового напряжения (одноили двухполярного ),а выходы интегратора и генератора линейно изменяющегося напряжения через сумматор подключены к входу компаратора, выходкоторого соединен с входом триггера,управляющего работой ключа Г 1 3.Недостатком данного устройства.является низкое быстродействие.Известен также двухканальный интегрирующий аналого-цифровой преобразователь, содержащий первый интегратор, первый вход которого соединен с входной шиной, а второйвход - с выходом первого ключа, информационный вход которого соединенс выходом первого источника образцового напряжения, а управляющий входс выходом первого триггера, с первымвходом первого цифрового измерителявременного интервала и управляющимвходом генератора линейно-изменяющегося напряжения, информационный входкоторого соединен с выходом интегра-тора, а выход - с первым входом пер .ваго компаратора, второй вход которогр соединен с общей шиной, а выходс первым. входом первого триггера,второй вход которого соединен с пер"вым выходом генератора тактовых импульсов, второй выход которого соединнен с вторым входам первого цифровогоизмерителя временного интервала 2 3.Целью изобретения является повышение быстродействия,Поставленнаяцель достигаетсятем, что в двухканальный интегрирующий аналого цифровой преобразователь, содержащий первый интегратор, .первый вход которого соединен с входной шиной, а второй вход - с выходом первого ключа, информационныйвход которого соединен с выходом первого источника образцового напряжения, а управляющий вход - с выходомпервого триггера, с первым входомпервого цифрового измерителя временного интервала и управляющимвходом генератора линейно изменяющегося напряжения, информационныйвход которого соединен с выходомпервого интегратора, а выход - с первым входом первого компаратора, второй вход которого соединен с обшей, первого триггера, второй вход которого соединен с первым выходом генератора тактовых импульсов, второйвыход которого соединен с вторымвходом первого цифрового измерителя временного интервала, введенывторой интегратор, второй и третий5 ключи, второй источник образцовогонапряжения, второй компаратор, второй триггер, второй цифровой измеритель временного интервала и блокФормирования старших разрядов, пер 1 О вый вход которого соединен с выходом первого триггера, второйвход - с вторым выходом генераторатактовых импульсов, а выход - суправляющим входом второго ключа,15 информационный вход которого соединен с выходом первого источникаобразцового напряжения, а выходс первым входом второго интегратора,второй вход которого соединен свходной шиной, а третий вход - свыходом третьего ключа, информационный вход которого соединен с выходомвторого источника образцового напряжения, а управляющий вход - с вы 5 ходом второго триггера и первым входом второго цифрового измерителявременного интервала, второй входкоторого соединен с вторым выходомгенератора тактовых импульсов, третий выход которого соединен с пер вым входом второго триггера, второйвход которого соединен с выходомвторого компаратара, первый входкоторого соединен с выходом первогоинтегратора, а второй вход - с вы ходом второго интегратора.На чертеже представлена блоксхема АЦП.Преобразователь содержит интегратор 1, источник 2 образцового 40 напряжения, первый ключ 3, генера. тор 4 линейно изменяющегося напряжения с ключом начальной установки, компаратор 5, первый триггер 6,генератор 7 тактовых импульсов, 45 первый цифровой измеритель 8 временного интервала, блок 9 формированиястарших разрядов, второй источник 10образцового напряжения, второй ключ11, третий ключ 12, второй интегратор 13, второй компаратор 14, вто О рой триггер 15, второй цифровой измеритель 16 временного интервапа,Первый вход интегратора 1 соединен с входным зажимом и первым входом интегратора 13, выход которогосоединен с входом компаратора 14,второй вход которого соединен с выходом интегратора 1 и входом генератора 4 линейно изменяющегосянапряжения, выход которого соединен бО с входом кампаратора 5, выход которого соединен с входом триггера 6,выход которого соединен с блоком 9Формирования старших разрядов, цифровым измерителем 8 временного ин тервала, управляющим входом ключа(41 где начальной установки генератора 4линейно изменяющегося напряжения,управляющим входом ключа 3, выходкоторого соединен с входом интегра-тора 1, а вход соединен с выходомисточника 2 образцового напряжения 5и входом .ключа 11, выход которогосоединен с вторым входом интегратора 13, а управляющий вход соединенс выходом блока 9 формирования старших разрядов, второй вход которого )Осоединен с генератором 7 импульсовтактовых и цифровых измерителями 8и 16. Выход компаратора 14 соединенс входом триггера 15, второй входкоторого соединен с выходом генератора 7 тактовых импульсов, а,выходтриггера 15 соединен с входом цифрового измерителя 16 временных интервалов и управляющим входом ключа 12,информационный вход, которого соединен с выходом источника 10 образцового напряжения, а выход ключа. 12соединен с третьим входом интегратора 13Второй вход триггера 6 соединен с генератором 7 тактовых импульсов. Второй вход компаратора 5 сое 25динен с общей шиной.Двухканальный аналого-циФровойпреобразователь работает следующимобразом.К моменту времени Т триггеры 6,15 и блок 9 Формирования находятсяв исходном состоянии и напряжениена их выходах соответствует ф 0",ключи 3, 11 и 12 разомкнуты и непропускают выходное напряжение ис- З 5точников 2 и 10 опорного напряженияна входы интеграторов 1 и 13. Интеграторы 1 и 13 интегрируют входнойсигнал, при этом генератор 4 повторяет напряжение на выходе интегратэра 1, В момент времени Т (где Тпериод преобразования задается генератором 7 тактовых импульсов )триггер 6 устанавливается импульсомс выхода генератора 7 тактовых импульсов в состояние "И", на цифро-,вой измеритель 8 временных интервалов поступают счетные импульсы,формируется код старших разрядов иначинается линейный разряд конденсатора гейератора 4 от уровня напряжения интегратора 1 в момент времени Т равный О( Т ) до уровня опорного напряжения (О) компаратора 5.Ключ 3 замыкается и на второй входинтегратора 1 поступает опорноенапряжение О ,) с выхода источника 2образцового наряжения и интегратор1 начинает интегрировать сумму вход-.ного и образцового напряжения. Блокформирования старших разрядов 960вырабатывает импульс длительностьюГс , на величину которого ключ 11замыкается и интегратор 13 интегриру- .ет сумму входного напряжения и опорного напряжения Оо,. К моменту вре мени ЗТ/2 напряжение на выходе интегратора 1 Т/2 о(с, +т/г)-о,(с )- - " о (с 1 ас- о -(1),о а напряжение на выходе интегратора 13где Т - постоянная времени входнойцепи интеграторов 1 и 13Т - постоянная времени цепи2компенсации интеграторов 1и 13;5 - скорость разряда конденсатора генератора 4 линейноизменяющегося напряжения;7 - опорный токразряда кон. денсатора ГЛИН0 - емкость конденсатораГЛИН 4.При Эг) Р Оо/2 к моменту времени ЗТ/2, найряжение на выходе интегратора 1 равно т/2О И . + Т/2) = - - Оа)оа напряжение на выходе интегратора 13 равнот/2О (за)=-Я о (цас+О,",о 0(,) ег / О,Яег 1 г аС - интервал времени соответствующий млад)иим разрядам преобразуемого сигнала.В момент времени ЗТ/2 импульс управления с выхода генератора 7 так.- товых импульсов опрокидывает триггер 15 в состояние ф 1 ф,.на цифровой измеритель временных интервалов падших разрядов начинают поступать счетные импульсы, ключ 12 заьикается и на вход интегратора 13 поступает опорное напряжение О с выхода источника 10. Интегратор 13 интегрирует сумму входного напряжения и 002 , а интегратор 1 в это время интегрирует только входной сигнал.1053286 Составитель А. Ку Техред И.Метелева овКорректор А ванов Редактор Подписн та СССР тий наб д. 4/56НИИПИпо де13035,аказ 89 оми отк ушск ППП "Патент", гужгород, ул. Проектная, 4 фил Длительность интервалаГ равна интервалу времени, в течение которого напряжение на выходе интегратора 13 достигает уровня напряжения на выходе интегратора 1. 1 Разность напряжений на выходах интеграторов в момент ЗТ/2 5 равнао (зт(2)-и (за=-о, - "ф, при этом длительность интервала вреу дмены равна",С - О" З В моментт 2 Ооавремени ЗТ+ , когда напряжение на выходе генератора ГЛИН 4 сравняется с уровнем опорного напряжения (О ) на 15 входе компаратора 5, импульс с выхода компаратора 5 опрокидывает триггер 6 в,исходное состояние "Оф, а в момент времени 31/2 ( 2+ Г,срабатывает. компа ратор 14, который опрокидывает триггер 15 в исходное состояние, ключ 12раэьнкается, на цифровом измерителевременного интервала 16 образуетсякод младших разрядов й,. Таким образом, в течение одногопериода предлагаемый АЦП отработаетв интервале 0-Т/2 ) старшие разряды,а в интервале (Т/2-Т) младшие разряды цифрового эквивалента аналогового.сигнала. Кроме того, быстродействие предлагаемого устройства выше,так как при одинаковой частоте счетных импульсов период преобразовании у известного устройства равен Хп 2"+"Фсч , а у. предлагаемого Т 2"+",1 , где,пколичество разрядов цифрового эквивалента.