Аналого-цифровой преобразователь

:Ь УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТКРЫТИИ ВТОРСНОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССРФ 132863, кл. Н 03 К 13/20, 1968.Авторское свидетельство СССРР 773912, кл, Н 03 К 13/02, 1979,(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВО 11 ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к измери-. тельной технике и позволяет повысить точность преобразования. Зто достигается тем, что в преобразователь, содержащий интегратор 8, компаратор 15, источники 1 и 2 эталонного и измерительного напряжений, преобразователь 2 1 интервала времени в код, блок 16 управления, замыкающий ключ 3, введены замыкающие ключи 4 - 7, а блок 16 выполнен на дешифраторе 17,отрех П-триггерах 18 - 20. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к измерительной технике, в частности к интегрируюшим аналого-цифровым преобразователям.Цель изобретения - повышение точности,На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, на фиг. 2временные диаграммы его работы.Устройство содержит источник 1 10эталонного напряжения, источник 2 измеряемого напряжения, замыкающиеключи 3-7, интегратор 8, включающийоперационный усилитель 9, конденсатор10, размыкающий ключ 11, замыкающий 15ключ 12, замыкающий ключ 13, размыкающий ключ 14, компаратор 15, ключ16 управления, выполненный на дешиф-раторе 17, В-триггерах 18 - 20, преобразователь 2 1 интервала времени в 2 Окод, выполненный на генераторе 22импульсов, реверсивном счетчике 23импульсов,На временной диаграмме обозначено24 - напряжение на выходе интегратора 8, 25 - напряжение на выходе компаратора 15; 26 и 27 - напряжения навтором и третьем выходах реверсивного источника 23, 28 - 30 - напряжения на выходах Р-триггеров 18 - 20, 3031 - напряжение на первых выходахреверсивного источника 23.Устройство работает следующимобразом.В начале измерительного цикла илив конце предыдущего цикла В-триггеры18 - 20 устанавливаются в нулевоесостояние. С выходов этих триггеровпоступают команды управления надешифратор 17, который замыкает замыкающие ключи 4 и 7, а ключи 3 - 6 -разомкнуты,. реверсивный счетчик 23установлен в режим сложения. 50 Под действием измеряемого напряжения 0, на входе интегратора 8 кон 45денсатор 10 заряжается током ,пропорциональным в течение фиксиротванного интервала времени в - (Я 1 т фиг. 2), за это время счетчик 23отсчитывает количество импульсовИ /2 и с его выхода в момент С поступает команда на С-вход 0-триггера18, с выхода которого в свою очередьпоступает команда на дешифратор 17и управляющие входы ключей 11-14.Ключи 3, 4 и 7, 11 и 14 размыкаются, ,. ключи 5 и 6, 12 и 13 замыкаются, врезультате чего полярность измеряемогс напряжения Б, меняется на противоположную, но поскольку конденсатор 10 также реверсируется ток заряда 1. знака не меняет и конденсатор 10 продолжает заряжаться .до момента 1: (фиг. 2). При этом напряжение дрейфа нуля операционного усилителя 9 и постоянная составляющая помехи на входе в первую половину первого такта суммируются с Б, а во вторую половину первого такта ( в) - вы 2 читают (фиг,2, интервалы времени 1 и Т и Г. - 1 з соответственно).В момент(фиг. 2) начинается второй такт интегрирования. Счетчик 23 отсчитывает И импульсов (оконча 1нием отсчета И и определяется момент ) и с его третьего выхода поступает команда на С-вход Р-триггера 19, который устанавливается в единичное состояние (фиг.2), С выхода 0-триггера 19 поступает команда на дешифратор 17, который замыкает ключ 3, подкдючающий источник 1 эталонного напряжения к входу интегратора 8 и размыкает ключи 4-7.Счетчик 23, отсчитав Ы, импульсов, устанавливается в нулевое состояние (фиг.2) Реализуется это либо подбором значения И, равным емкости счетчика, либо построением счетчика со сбросом в 0 при достижении числа И 1 (заданного заранее), либо предварительным сбросом счетчика в начале цикла в состояние, определяемое емкостью счетчика 23 за вычетом числа М За время второго такта (1, -Г, фиг. 3) интегрируется эталонное напряжение. Конденсатор 10 разряжается до нуля, что фиксируется компара тором 15 в момент с (фиг. 2), Время второго такта Т , пропорциональное измеряемому напряжению Б, преобра-, зуется блоком 21 в код(на выходе И).В момент 1 с компаратора 15 поступает команда на С-вход 0-триггера 20, устанавливая Э-триггер 20 в единичное состояние (фиг. 2), С выхода 1)-триггера 20 поступает командана вход реверса реверсивного счетчика 23, который начинает работать на вычитание (фиг.2), а также на К-вход П-триггера 18, который этой командой устанавливается в нулевое состояние, С выхода Р-триггера 18 команда поступает на дешифратор 17 и управляющие входы ключей 11-14.Ключи 3, 12 и 13 размыкаются, ключи 5 и 7, 11 и 14 замыкаются. Таким образом, в момент 1 (фиг. 2) вход интегратора 8 подключается к шине нулевого потенциала, а конденсатор 10 интегратора 8 вновь реверсируется, что позволяет дополнительно компенсировать погрешность срабатывания компаратора 15 по уровню вход- . ного сигнала отличному от нуля., Процесс интегрирования за два такта описывается соотношением 10 т-(ц+ьц, +ьц) + (-ц+иЗр +ьП)- 15 (Цз +дЦьр ) Т О, (1) где ь ц, - дрейф нуля,ц - постоянная составляющаяпомехи на входе,Т - постоянный интервал време 4ни.После преобразования (1) получаем цт+ (ц - ц) Т = О, (2) Момент С в схеме определяется нулевым состоянием реверсивного счетчика 23, при этом на третьем входе реверсивного счетчика 23 появляетея короткий импульс, который устанавливает Р-триггер 19 в нулевое состояние. С выходе Э-триггера 19 сигнал поступает на К-вход П-триггера Для компенсации ошибки ьЦ Т измерительный цикл дополняется тактом Т интегрирования нулевого потенциала (интервал С - С, фиг. 2) по вре 30 мени Т =ТВ устройстве коррекция реализу,ется следующим образом.Интервал времени коррекции Т формируется реверсивным счетчиком 23, набравшим к моменту 1 (фиг.2) значение И. За время-(фиг.2) реверсивный счетчик 23 считает в обратном направлении от И до О, нормируя при этом интервал Т = Т.В момент С замыкаются ключи 5 и 7 404подключая вход интегратора 8 к шине нулевого потенциала. За интервал . времени Т (С - С-,фиг. 2), равный Т , интегрируется дрейф нуля, приведенный к входу операционного усилителя 9, и в момент с на конденсаторе 10 накапливается корректирующее напряжение, равное ьЦ Т = - ьцдр Т.5020, устанавливая его также в нулевоесостояние.Кроме того, с выхода Ц-триггера19 сигнал воздействует на дешифратор 17 и замыкает ключ 4, размыкаяключ 5 (при этом ключ 7 замкнут,ключи 3 и 6 разомкнуты). Такимобразом, устройство подготовлено кпоследующему измерительному циклуокончанием предыдущего,Связь с выхода 0-триггера 19 сК-входом П-триггера 20 позволяетблокировать срабатывание триггера 20по неинформативным (ложным) сигналамс компаратора. 15.На этом заканчивается рассматриваемый и начинается последующийцикл преобразования (измерения),при этом остаточное (корректирующее)напряжение на конденсаторе 1 О суммируется с напряжением заряда конденсатора в первом такте нового цикла. Результат измерения (преобразования) определяется выражением ЦТ+ (Ц . - ьЦ ) Т + ЦАрТ, = 0,(3) После приведения получается(5) Из (5) очевидно, что значение Т (а следовательно, и И 2 на выходе Б счетчика 23) не зависит от 6 цр и ьц.Таким образом, за счет компенсации напряжения смещения (и дрейФа) во всем диапазоне измерения и подавления постоянной составляющей помехи предлагаемое устройство обла- дает высокой точностью,Формула из обретения 1.Аналого-цифровой преобразователь, содержащий интегратор, выполненный на операционном усилителе, конденсаторе, первом и втором замыкающих ключах, первом и втором размыкающих ключах, выход оцерационного усилителя через первый замыкающий ключ соединен с первой обкладкой конденсатора и выходом первого размыкаю- щего ключа, вход которого через второй замыкающий ключ соединен с второй об 124 б 376кладкой конденсатораи выходомвторого размыкающего ключа,входкоторого соединен с выходом операционного усилителя, управляющие входы первого и второго замыкающих ключей и первого и второго размыкающих ключей соединены с первым выходом блока управления, первый вход которого соединен с выходом компаратора, источник эталонного напряжения, выход которого через третий замыкающий ключ соединен с входом интегратора, . управляющий вход третьего замыкающего ключа соединен с вторым выходом блока управления, источник измеряемого напряжения, преобразователь интервала времени в коц, первые выходы которого являются выходными шинами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены четвертый, пятый, шестой и седьмой замыкающие ключи, блок управления выполнен на дешифраторе и трех Р-триггерах, в интегратор введен резистор, первый вывод которого объединен с входами операционного усилителя и первого размыкающего ключа, второй вывод резистора является входом интегратора и соединен с выходами четвертого и пятого замыкающих ключей, вход четвертого замыкающего ключа соединен с первым выходом источника измеряемого напряжения и выходом шестого замыкающего ключа, вход пятого замыкающего ключа соединен с вторым выходом источника измеряемого напряжения и выходом седьмого замыкающего ключа, вход которых объединен с входом шестого замыкающего ключа и являются общей шиной, управляющие входы четвертого, пятого, шестого и седьмого замыкающих ключей соединены соответственно с первым,вторым третьим и четвертым выходамиРдешифратора, пятый выход которогоявляется вторым выходом блока управления первый вход дешифратора иП-вход первого П-триггера объединены, с.оединены с выходом второгоР-триггера и являются первым выходомблока. управления, второй вход де шифра. тора объединен с К-входом третьего П-триггера и соединен с выходомпервого Р-триггера, К-вход которогоявляется общей шиной, вход третьегоР-триггера является первым входом 15 блока управления, а выход соединен свходом преобразователя интервала времени в код и К- входом второго Р-триггера, входы второго и первого Р-триггеров соединены соответственно с О вторыми и третьим выходами преобразователя интервала времени в код, аП-входы второгои третьего Р-триггеров. объединены и являются шиной ло"гической единицы, причем вход ком паратора соединен с выходом операционного усилителя.2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что преобразователь интервала времени в кодвыполнен на генераторе импульсов иреверсивном счетчике импульсов, первый вход которого соединен с выходом. генератора импульсов, вход реверсаявляется входом преобразователя интервапа времени в код, первые выходыреверсивного счетчика импульсовявляются первыми выходами преобразователя интервала времени в код,вторым и третьим выходами которогоявляются соответственно второй и третий выходы реверсивного счетчикаимпульсов