Функциональный аналогоцифровой преобразователь

(71) Научно-исслетут электронной иском ордена Октяби ордена Трудовогополитехническом ирова(56)- 1. АР 746582, В й инстипри ТомлюцииЗнамение СеИеКи" овательс троскопи ьской РеКрасног ституте 335(088.8) вторское с кл. 0 06(54)(57) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОй ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ., содержащийинтегратор, вход которого соединенс выходами первого и второго ключейинформационный вход первого ключачерез первый. масштабный резисторсоединен с входом преобразователя,а информационный вход второго ключа через второй масштабный резистор - с выходом источника опорногосигнала, управляющие входы первогои второго ключей подключены к соответствующим выходам триггера, входсинхронизации которогосоединен свыходом старшего разряда счетчика,подключенного счетным входом к выходу тактового генератора, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповыаения,.точности, в него введенынеинвертирующнй операционный усилитель, регистр, пороговое устройствои ограничитель, причем вход интегГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗ ратора подключен к входу неинвертирующего операционного усилителя, .выход .которого через пороговое устройство подключен к входу записи регистра, информационные входы кото-. рого подключены к соответствующим .цифровым выходам счетчика, выход неинвертирующего операционного усилителя через ограничитель подключен к входу источника опорного сигна-, ла, содержащего и нотенциометров, СР два аналоговых мультиплексора и блок формирования производной, первые выводы каждого п-го потенциометра объединены и являются аналоговым входом источника опорного сигнала, а вторые выводя соединены с шиной Енулевого потенциала, вывбды подвижных контактов с первого по (и)-й потенциометров соединены соответственно с аналоговыми входами первого мультиплексора, а выводы подвижных контактов с второго по и-й Я потенциометр соединены соответственно с аналоговыми входами второго мультиплексора, соответствующие управляющие входы первого и второго мультиплексоров объединены и последовательно подключены к первой группе цифровых выходов счетчика, начиная с старшего разряда счетчика, а выходы первого и второго мультиплексоров подключены к соответст- вующим аналоговым входам блока формирования производной, управляющие входы которого подключены соответст- венно к второй группе цифровых выходов счетчика, выход блока формирования производной является выходом ис-. точника опорного сигнала.Изобретение относится к вычисли= тельной технике, а именно к преобразователям аналоговой величины сигнала в код, и предназначено преимущественно для компенсации нелинейности измерительных датчиков,Известен функциональный аналогоцифровой преобразователь, содержащий первщй интегратор, вход которого через первый ключ соединен с первой входной клеммой устройства, выходО первого интегратора через второйключ соединен с входом второго интегратора, соединенным также черезтретий ключ с второй входной клеммой Недостатками устройства являются невозможность прямого программирования функции линеариэации по извест-З 5 ным значениям входной функции, узкий класс реализуемых,функций, ограниченный чисто степенной зависимостью второго порядка, а также низкая точность, связанная с сдвигом 40 и дрейФом обоих интеграторов и особенно входного блока сравнения.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является функциональный аналого-циФровойре обраэователй, содержащий интегратор, вход которого соединен с выходами первого и второго ключей, информационный вход первого ключа через первый масштабный резистор соединен с входом преобразователя, а информационный вход второго ключа через второй масштабный резистор соединен с выходом источника опорного сигнала, управляющие входы первого и второго ключей подключены к соответствующим выходам триггера, вход синхро" низации которого соединен с выходом старшего разряда счетчика, подключенного счетным входом к выходу тактового генератора 2.60 50 Недостатком известного преобразователя является сложность регулировки коэффициентов деления, при этом точность. преобразователя ограничена 65 устройства, причем управляющие входы ключей подключены соответственнок выходу схемы сравнения, к инверсному выходу триггера и его неинверсному выходу, выход второго интегратора соединен с входом блока сравнения, выход которого подключен к блоку определения начальных условийпервого интегратора, первому входусхемы совпадений и управляющему входу блока задания и измерения интервалов времени, управляющий выход которого подключен к тактовому входутриггера, инверсный выход которогоподключен к второму входу схемысравнения, выходы блока задания и измерения интервалов времени являютсякодовыми выходами устройства 1. кусочно-линейной аппроксимацией и дискретностью установки коэффициентов деления соответствующих счетчиков,Цель изобретения - повышение точности..Поставленная цель достигается тем, что в функциональный аналогоцифровой преобразователь, содержащий интегратор, вход которого соеди- нен с выходами первого и второго ключей, информационный вход первого ключа через первый масштабный реэистор соединен с входом преобразователя, а информационный вход вто"рого ключа через второй масштабный резистор соединен с выходом источника опорного сигнала, управляющие входы первого и второго ключей подключены к соответствующим выходам триггера, вход синхронизации которого соединен с выходом старшегоразряда счетчика, подключенного счетным входом к выходу тактового генератора, введены неинвертирующий операционный усилитель, регистр, пороговое устройства и ограничитель, причем выход интегратора подключен к входу неинвертирующего операционного усилителя, выход которого через пороговое устройство подключен к входу записи регистра, информационные входы которого подключены к соответствующим цифровым выходам счетчика, выход неинвертирующего операционного усилителя, через ограничитель подключен к входу источника опорного сигнала, содержащего и потенциометров, два аналоговых мультиплексора и блок формирования производной, первые выводы каждого и-го потенциометра объединены и являются аналоговым входом источника опорного сигнала, а вторые выводы соединены с шиной нулевого потенциала, выводы подвижнйх контактов с первого по (и)-й потенциометров соединены соответственно с аналоговыми входами первого мультиплексора, а выводы подвижных контактов с второго по и-й потенциометр соединены соответственно с аналоговыми входами второго мультиплексора, соответствующие управляющие входы первого и второго мультиплексоров объединены и последовательно подключены к первой группе цифровых выходов счетчика, начиная с старшего разряда счетчика, а выходы первого и второго мультиплексоров подключены к соответствующим аналоговым входам блока формирования производной, управляющие входы которого подключены соответственно к второй группе цифровых выходов счетчика, выход блока формирования производнойявляется выходом источника опорного сигнала.На Фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого преобразователя; на Фиг. 2 - схема источника опорного сигнала,функциональный аналого-цифровойпреобразователь содержит интегратор 1, первый и второй масштабныерезисторы 2 и 3, первый и второйключи 4 и 5, неинвертирующий операционный усилитель б, триггер 7, источник 8 опорного сигнала, счетчик9, тактовый генератор 10, регистр11, ограничитель 12, пороговое устройство 13, программный блок 14,содержащий и потенциометров, первыйи второй мультиплексоры 15 и 16,блок 17 формирования производной,101 Греобразователь работает следующим образом.- .В первом такте интегрируется напряжение, поступающее на вход интегратора 1 через первый масштабный резистор 2 и замкнутый первый ключ ,4, управляемый триггером 7. Так как неинвертирующий операционный усилитель обладает большим коэффициентом усиления, то при поступлении тока на вход интегратора 1 он попадает З 0 в режим насыщения, при этом Фазы интегратора 1 и неинвертирующего операционного усилителя б выбраны таким образом, что напряжение насыщения на выходе неинвертирующего 35 операционного усилителя б всегда имеет противоположную полярность по отношению к входному сигналу преобразователя. С помощью ограничителя 12 формируется опорное напря жение необходимой полярности, которое подается на вход источника 8 опорного напряжения сигнала. Счетчик 9 непрерывно производит подсчет импульсов тактового генератора 10 и в 45 моменты возвращения в нулевое состояние переключает триггер 7, При этом разьвкается первый ключ 4 и за . мыкается второй ключ 5, подключаяк входу интегратора 1 через второй масштабный резистор 3 источник 8 . опорного сигнала, Разряд интегратора 1 продолжается до возвращения его в исходное состояние. Второй ключ 5 остается замкнутым, а интег-. ратор 1 и неинвертирующий операционный усилитель б оказываются охваченными через ограничитель 12, источник 8 опорного сигнала и второй масштабный резистор 3 отрицательной обратной связью, которая позволяет 60 исключить цепь разряда емкости интегратора 1 и обеспечить независимость точности преобразования отсдвига на входе неинвертирующего операционного усилителя б, 65 Импульс записи, поступающий в регистр 11, соответствует моменту времени восстановления в интеграторе 1 начального состояния, после чего информация, принятая от счетчика 9, сохраняется до окончания следующего цикла преобразования. Для обеспечения.линейной связи между входным сигналом и выходным кодом в преоб-разователе осуществляется нелинейное преобразование, причем функция линеариэации задается источником 8 опорного сигнала.функция передачи блока 17 формирования производной имеет видВь 1 2Двагде 0 - выходное напряжение блока17 Формирования производной,01,0 - напряжения соответственнона первом и втором входахш в эквивалент максимальногофлакзначения кода на входахуправления блока 17 формирования производной;в - эквивалент текущего значения кода внутри блока 17формирования производной,причем ш ршО.Управляющие входы мультиплексоров15 и 16 соединены с выходами счетчика 9 таким образом, что смена замкнутых каналов осуществляется каждыйраз после подсчета младшими разрядами счетчика 9, С учетом этого,Функция передачи источника 8 опор-.ного сигнала имеет видГК;+К;дф 1ОВЦМ, К,.,1где 0 - напряжение ограниченияограничителя 12,К К;- коэффициенты деления двухсоседних потенциометровпрограммного блока 14.Выходное напряжение источника 8 опорного сигнала интегрируется во втором такте преобразования, вследствие чего разряд интегратора 1 осуществляется в соответствии с вы- ражением где 0функция разряда интегратора 1;л- постоянная времени интегрирования,С - постоянная, определяемаясостоянием интегратора гначалу -го участка.аппроксимации,1072066 Орн совпадении функции разряда интегратора 1 и функции нелинейности на входе преобразователя отсчет по шкале функционального аналогоцифрового преобразователя становится пропорциональным измеряемому параметру. ВНИИА Заказ 128/42Тираж 699 Подписное лиал ППП пПатент", жгород,ул.Проектная,4 Преимущество предлагаемого преобразователя заключается в увеличении точности путем применения кусочно- криволинейной аппроксимации и прямого программирования по эталонам 5 при отсутствии расчетных и другихопераций,