Аналого-цифровой преобразователь

ОЮЭ СОВЕТСНИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 80118267 Н ОЗМ 1/5 ЫЙ НОМИТЕТ СССР БРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ГОСУД АРСТПО ДЕЛАМ Я 6 ФОПИСАНИЕ И АВТОРСКОМУ СВИДЕ СТВУ 9/24-24 льсов, счетходом гене ра л чик импульсовс я тем, чт л. 9 36Ф.Коваленко ия по о, с целью уменеобразовантрехвхь часто ия, в негоодовый элеты и элеешно в 72 Ввход которо э единен с выходом одключен к входу ий вход которого элемента Исчетчика,соединен с выход п равляющ иной "Пус а ИЛИ сое о элемент ьство СССР13/20, 1980. к Н а вт эле с до е И, первыис выходом ге торой и трев ход ко соедин компаратораоторых соеди жащии диого рат ульсов соотве и в ряжеуем и пре рвого и вт етст я, вторые входы -ход последнег вертор подклю ого напряжени й вход генеразного напряже выи г ющими вы пилообра з ого н а ющим т оотИСКЛЮ парафа одключ р авляющипилообршике "Пу г ЧАЮЩЕЕ ИЛИ,к первому ой вход ко ю 1) 37300 2) 27.04 6) 30.09 ) Н.И.З М.Кост 681. Вуль емах. 29(54)(57)ВАТЕЛЬ,первый внен с ши аец, В. ркин25(0888)ет Дж, ДаМ,: Энерг чики в цифровиздат, 1981,ВОЙ ПРЕОБРАЗОатора парафазногоения, а выходы -ходами элеменвыход котороговходу элементорого соединен дены инвертор, мент И, делител мент ИЛИ, первыи делитель частот венно с выходакомпараторов,о из которыхчен к шине прея, при этом упИзобретение относится к импульсной технике и электроизмерениям и может быть использовано в системах автоматического контроля и управления, а также в измерительной технике для преобразования изменяющихся во времени зашумленных непрерывных сигналов в цифровой код.Цель изобретения - уменьшение погрешности преобразования за счет 1 О уменьшения погрешностей, вносимых компараторами.На фиг.1 изображена структурная схема аналого-цифрового преобразователя (АЦП); на фиг,2 - эпюры напря 1жений ( р - на входах компараторов при преобразовании с учетом общего времени задержки срабатывания компараторов, Б - на выходах компараторов, Б - на выходе элемента И, ъ - на вы О ходе трехвходового элемента И) на фиг.З - эпюры напряжений, показыва" ющие процесс формирования парафазного треугольного напряжения ( д - запускающего импульса е - пилообразного 25 напряжения; ж и р парафазные треугольные напряжения на выходе генератора),АЦП содержит два компаратора 1 и 2, вход компаратора 1 соединен с преобразуемым напряжением Ц, элеЗО мент 3 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которого соединены с выходами компараторов 1 и 2, генератор 4 импульсов, элемент И 5, входы которого соединены с выходом элемента 3 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и 35 выходом генератора 4 импульсов, счетчик Ь импульсов, генератор 7 парафазного пилообразного напряжения, формирующий треугольное пилообразное напряжения,выходы которого соединены с 4 О входами компараторов 1 и 2, инвертор 8, вход которого соединен с преобразуемым напряжением, а выход - с вторым входом компаратора 2, трехвходовой элемент 9 И, входы которого сое динены с выходами компараторов 1 и 2 и генератором 4 импульсов, делитель 10, вход которого соединен с выходом элемента 5 И, элемент 11 ИЛИ, один вход которого соединен с выходом де лителя 10 частоты, второй - с выходом трехвходового элемента 9 И а выход - с вторым входом счетчика 6, Генератор 7 может состоять из генератора 12 пилообразного напряжения, на вход ко торого подается запускающий импульс, узла 13 выделения абсолютной величины сигнала, вход которого соединен с выходом генератора 12 пилообразного напряжения, инвертора 14, вход которого соединен с выходом узла 13 выделения абсолютной величины сигнала, а выходы инвертора 14 и узла 13 выделения абсолютной величины сигнала являются парафазными выходами генератора 7.Устройство работает следующим образом.На вход компаратора 1 поступает преобразуемое напряжение П, на вход компаратора 2 начинает поступать инвертированное инвертором 8 преобразуемое напряжение - У . По импульсу (фиг.Зд), проходящему по проводу, обозначенному на фиг.1 "Пуск", происходит одновременный сброс счетчика Ь и запуск генератора 7. На вторые входы компараторов 1 и 2 начинают поступать противофазные треугольные напряжения (фиг.З ж, Э). В моменты равенства преобразуемого и инвертированного преобразуемого напряжения треугольному напряжению на выходе компараторов 1 и 2 уровень изменяется на противоположный (фиг.2 Б). Ес,ли бы преобразуемый сигнал Б был не зашумлен, а компараторы 1 и 2 не имели погрешностей, то изменение состояния компараторов 1 и 2 происходило бы в моменты времени 11 и (фиг.2 ю). Однако компараторы 1 и 2 имеют гистерезис и погрешность срабатывания, поэтому изменение их состояния происходит в моменты времени С 1 и С . Импульсы с выхода компараторов 1 и 2 (фиг.2 ) поступают на трехвходовой элемент 9 И и суммируются с импульсами генератора 4. На выходе трехвходового элемента 9 И формируется импульс длительностьюТ(фиг.2 ъ), заполненный импульсами генератора 4, который отличается от импульса длительностью С 1 Г на величинУ С 12+Г С - Т СПоскольку Г 1 Г =(велйчина гистерезиса компараторов в восходящей ветви), то длительность импульса 35 короче длительности 1 ГФ на 2 Г 5На выходе элемента 3 ИСКЛЮЧАВЩЕЕ ИЛИ последовательно формируются импульсы длительностью С С и (фтг.2 б), которые, проходя через элемент 5 И, заполняются импульсами генератора 4 и делятся на два делителем 10. Поскольку интервалывремени СЗ и Г. Тб не перекрываются интервалом1:5, то на вход счетчика 6 через элемент 11 ИЛИ последовательно поступают импульсы, количество которых равно усредненному значейгЗ+"5 1-бниюКоличество импульсов, занесенное в счетчик 6, остается в нем до начала следующего цикла измерения. Запускающий импульс Пуск может приходить от кнопки (тумблера) при ручном управлении или от блока управления ЭВМ в сложных электронных устройствах. По каждому запускающемУ импуль су (фиг.33) генератором 12 формируется пилообразное напряжение (фиг.З 6), из которого выделяется абсолютная его величина узлом 13 (Фиг.Зй). Абсолютная величина пилообразного напряжения поступает на компаратор 1, а его инвертированное значение (фиг.З с инвертора 14 поступает на компаратор 2. Таким образом Формируется противофазное тре угольное напряжение.Амплитуды треугольного напряжения должна согласовываться с диапазоном изменения входного измеряемого напряжения Б, а длительность не должна превышать времени преобразования АЦП и определяется частотой изменения входного преобразуемого сигнала Ю. Если произошло смещение нуля компараторов 1 и 2 в резупьтате35 изменения температуры, то можно считать, что эти изменения в двух одинаковых компараторах одинаковы. Но если в одном компараторе смещение нуля вызывает увеличение длительности импульса на его выходе, то в другом компараторе на выходе будет уменьшение импульса точно на такую же величину. Т.е. среднее значение интервалов времени, в течение которых импульсы генератора 4 проходят на вход счетчика 6, остается неизменным. Происходит компенсация дрейфа нуля компараторов 1 и 2. Компенсация гистерезиса компараторон происходит следующим образом. Обозначим через К интервал времени С С, т.е. интервал, ограниченный временем срабатывания идеальных компараторов 1 и 2 при не- зашумленном сигнале 0. Тогда средний интервал времени между срабатываниями2 к компараторов 1 и 2 равен =-=К. С учетом гистерезиса временнои интервал между срабатываниями компаратора 1 равен КС -1 СС С, компаратора 2 Равен К-гС 2+СС 2 . ПосколькУ одинаковый гистерезис в компараторах 1 и 2 на одинаковых направлениях дает равные временные интервалы задержки срабатывания при переходе из "О" в "1" и из 1" в О, тоС =С С=ьС и 1=- с =д 2. Обозначим через дС1 3 Ф.б52 ВГ 1 2 С 3 ГС. Таким образом, имеем временной интервал между срабатываниями для компаратора 1: К-ЬС 3- Ьс, +лс =К-ьс ; для компаратора 2: КЮ 1+Ыз+Ы =К+а 1 э. Найдем среднее арифметическое значение К+61+К-Яз2 К= - = К, т.е. среднее арифметическое2двух .интервалов времени между срабатываниями компараторов с учетом их погрешностей срабатывания равно интервалу времени между срабатываниями компараторов без погрешностей, Можно было бы выделить интервалы между срабатываниями калцого компаратора, просуммировать и разделить, но тогда необоснованно возросла бы схема, Поскольку интервал времени Сявляется общим для обоих компараторов, то и импульсы заполнения его с одного генератора 4 одинаковы. Поэтому интервал г. выделяется элементом 9 И и заполняется импульсами генератора 4. Разность между срабатываниями компараторов 1 и 2 выделяется элементом 3 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Поскольку эти отрезки времени не накладываются друг на друга, то их можно просуммировать, разделив на два.1182 Ь 79 Составитель В.МахнанТехред Ж.Кастелевич Редактор С.Лисин Пго комитета СССРй и открытийРаушская набд. пис/5 Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 лиал з 6120/5 Ь Тираж 871 ВНИИПИ Государственн по делам изобретен 113035, Москва, Ж, Корректор Г.Решетни