Аналого-цифровой преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСКИХ цИАлистических СПУБЛИК 9) (11) 03 К 13 20 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ТИХИ Р." Я,-1.фБИБЛИО%)(А еиберне а ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ордена Ленина институт ктики им. В.М.Глушкова,(56) 1. Приборы и системы управления",1972, В 8, с. 40-43.2. Авторское свидетельство СССРВ 477541, кл. Н 03 К 13/20,05.06.1973.(54)(57) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий фазовращающий блок,выход которого соединен с первым вхо"дом блока фазовых компараторов, подключенный вторым входом к первомувыходу блока управления, вход которого соединен с первым выходом блокафазовых компараторов, соединенноговторым выходом с первым входом шифратора, второй вход которого подключен к второму выходу блока управления, а выход - к первому входу регистра, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управл ния, а выход - с выходной шиной пр образователя и через блок компенси рующего тока - с первым входом фазовращающего блока, второй вход ко торого соединен с входной шиной пр образователя, а третий вход - с вь ходом генератора, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены фазовращатель смещения, опорный фазо вращатель и опорный фазовый компар тор, причем выход генератора соеди нен через фазовращатель смещения с третьим входом блока фазовых компа раторов, выход фазовращающего блок соединен с первым входом опорного фазового компаратора, второй вход которого соединен через опорный фа вращатель с выходом генератора, а выход соединен с третьими входами шифратора и регистра, четвертый вх торого соединен с дополнительнь выходом блока управления1 1 0953Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при измерении слабых токов.Известно устройство, содержащее фазовращающий блок, грубую и точную цепи преобразования, каждая из которых состоит из последовательно соединенных блока фазовых компараторов, дешифратора, регистра, блока компенсирующего тока, генератора опорного 10 напряжения 1 ьНедостатком этого устройства является низкая точность.Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является уст ройство, содержащее фазовращающий блок, выход которого соединен с первым входом блока фазовых компараторов, второй вход которого подключен к первому выходу блока управления, первый вход которого соединен с пер" вым выходом блока фазовых компара-тороз, второй выход которого соединен с первым входом шифратора, второй вход которого соединен с вторым выходом блока управления, а выход - с первым входом регистра, второй и третий входы которого соединены с третьим и четвертым выходами блока управления, а выход соединен с шиной выходного сигнала и через блок компенсирующего тока соединен с первым входом фазовращающего блока, второй вход которого соединен с шиной входного сигнала, а третий вход соединен с выходом генератора и с третьим вхо"Э 5 дом блока фазовых компараторов 23.Недостатком известного устройства является низкая точность.Цель изобретения - повышение точ40 ности.Поставленная "цель достигается тем, что в устройство, содержащее фазовращающий блок, выход которого соединен с первым входом блока фазовых компараторов, подключенный вторым входом к первому выходу блока управления, вход которого соединен с первым выходом блока фазовых компараторов, соединенного вторым выходом с первым50 входом шифратора, второй вход которого подключен к второму выходу блока управления, а выход - к первому входу регистра, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления, а выход - с выходной шиной преобразователя и через блок компенсирующего тока - с первым входом фаэовращающего блока, второй вход 93 2которого соединен с входной шиной преобразователя, а третий вход - с выходом генератора, введены фазовращательсмещения, опорный фазовращатель иопорный фазовый.компаратор, причемвыход генератора соединен через фазовращатель смещения с третьим входом блока фазовых компараторов, выход фазовращающего блока соединен спервым входом опорного фазового компаратора, второй вход которого соединен через опорный фазовращательс выходом генератора, а выход соединен с третьими входами. шифратора ирегистра, четвертый вход которогосоединен с дополнительным выходомблока управления.На чертеже представлена блок-схема аналого-цифрового преобразователя.Аналого-цифровой преобразовательсодержит фазовращающий блок 1, выход которого соединен с первым входомблока 2 фазовых компараторов, второйвход которого,подключсн к первому выходу блока 3 управления, первый входкоторого соединен с первым выходомблока 2, второй выход которого соединен с первым входом шифратора 4, второй вход которого соединен с вторымвыходом блока 3 управления, а выходсоединен с первым входом регистра 5,второй и четвертый входы которого соединены с третьим и четвертым выхода"ми блока 3 управления, а выход соединен с шиной выходного сигнала и через блок б компенсирующего тока -с первым входом блока 1, второй входкоторого соединен с шиной входногосигнала, а третий вход соединен с выходом генератора 7, через фазовращатель 8 смещения с третьим входом блока 2 и через опорный фазовращатель 9с первым входом опорного фазовогокомпаратора 10, второй вход которогосоединен с выходом блока 1, а выходс третьим входом шифратора 4 и третьимвходом регистра 5.Устройство работает следующим образом,В течение первого такта кодирования в зависимости от величины фазового сдвига У, пропорционального величине преобразуемого сигнала Ч, вблоке 2 срабатывает определенное количество фазовых компараторов и при помощи шифратора 4 формируется и/2старших разрядов двоичного цифровогокода, который по сигналу иэ блока 3управления заносится в и/2 старших109 1 О 5 ост Х 25 30 мого сигнала 1(С) 35 40 45 50 55 зразряда регистра 5. Пропорциональный этому коду компенсирующий ток Зк, вырабатываемый в блоке 6 компенсирующего тока, поступает на второй вход блока 1, осуществляя компенсацию сдвига фазы его выходного напряжения до значения Э , В результа" те процесса компенсации выходное напряжение имеет некоторый остаточный фазовый сдвиг где 9 - значение фазы выходного наМпряжения блока 1, пропорциональное входной преобразуемой величине Ч;Ч - значение фазы, йропорциональное двоичному коду, занесенному в первом тактепреобразования в регистр 3.При компенсации под воздействием компенсирующего тока Э фаза выходного напряжения фазовращающего блока 1 сдвигается в направлении, противоположном тому, в котором она сдвигалась под воздействием входного сигнала Э.В течение второго такта происходит кодирование величины Уо - определение и занесение в соответствующие разряды регистра 5 и/2 младших разрядов выходного кода, В течение процесса компенсации по сигналу из блока 3 управления происходит соответствующая перестройка блока 2 фазовых компараторов. Если корректирующий компаратор 10 не сработал, то в течение второго такта работа АЦП происходит так же, как и в течение первого так та: при помощи блока 2 фазовых компараторов и шифратора 4 происходит формирование и занесение в регистр 5 двоичного кода, соответствующего и/2 младшим разрядам.На этом преобразование заканчивается и АЦП готов к новому циклу преобразования.Если же опорный компаратор 10 сработал, то это означает, что разностный сигнал 9 ос , соответствующий разностному току 1 р = 1(С) - 1 ,гдеЭ - компенсирующий ток, пропорциональный коду п/2 старших разрядов регистра 5), превышает диапазон сигналов, на который настроены фазовые компараторы в блоке 2 в течение второго такта кодирования, т.е. частичный код и/2 старших разрядов, сформи 5393 а рованный в течение первого такта кодирования, получен с недостатком (меньше истинного). Поэтому этот код должен быть скорректирован.Для того, чтобы в течение второго такта преобразования происходило исправление ошибки, возникшей в первом такте, введен компаратор 10, опорный уровень которого, обеспечиваемый опорным фазовращателем 9, продолжаетпрогрессию, образуемую опорными уровнями компараторов блока 2, Компаратор10 определяет номинальный диапазонуровней, подаваемый на блок 2 фазовых компараторов в течение второготакта преобразования. Он обнаруживает любой переход за границу этогодиапазона, а значит, и наличие ошибки в первом такте. После этого происходит процесс докомпенсации фазы выходного напряжения рабочего фазовращающего блока 1 до значения Чоот 2Чост . ПРоцесс докомпенсации заключается в том, что в блоке 6 компенсирующего тока вырабатывается несколько больший ком 4.пенсирующий ток, соответствующий уже правильному коду четырех старших разрядов выходного кода, в результате чего фаза выходного напряжения рабочего фазовращающего блока 1 еще больше сдвигается в направлении, противоположном тому, в котором она сдвигалась под воздействием преобраэуеПосле окончания процесса докомпенсации происходит кодирование величины Чо т 2,. т.е. определение четырехмладших разрядов выходного кода,Фазовращатель 8 обеспечивает смещение уровней настройки фазовых ком"параторов в блоке 2 только вверх(в сторону увеличения), благодаря чемукод четырех старших разрядов всегдаполучается или правильным, или с недостатком,При отсутствии смещения пороги срабатывания фазовых компараторов могут сместиться не только вверх, но и вниз. В последнем случае определяемый в течение первого такта преобразования код старших разрядов получают с избытком. Поэтому величина компенсирующего тока 1 к превышает величину входного (преобразуемого) тока 1 к(1), в силу чего эквивалентный входной ток, воздействующий на вход862комитета СССРоткрытийушская наб., д. 4/5 Подписное осударственногоам изобретенийМосква, Ж, Р 11303 иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектна АЦП после окончания процесса компенсации и равный разности 1(1) - 1.,отрицательный. Но поскольку применяемое в рассматриваемом АЦП рабочеефазовращающее устройство не чувствует полярности преобразуемого сигнала,это приводит к возникновению дополнительной погрешности преобразования.Таким образом, пременение предлагаемого устройства позволяет умень шить погрешность аналого-цифровогопреобразования.