Интегрирующий аналого-цифровой преобразователь

ЮЗ СОВЕТСКИХЦИАЛИСТИЧЕ СКИСПУБЛИК А 1 5 Н 03 М 1/52 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ДЕТЕЛЬСТ АВТОРСКОМ,КагаФ.Ткая к цифровой ке и предназровои дназ- разонием источ- мина- сации очн Наф а АЦП;я схе- прав- эмма ия; устроист ная диагрУстр ен клю6 стоя щи чающи ГОСУДАРСТВЕННЫ И КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относитсэлектроизмерительной техни Изоб электроиз начено дл вания с разнопол ником оп ющей об дрейфа ус Цель сти преобретение относится к циф мерительной технике и пре я аналого-цифрового преоб двухтактным интегрироваярных напряжений с одниморного напряжения и с запоратной связью для компен илителей устройства. изобретения - повышение т разования и быстродействия г. 1 представлена структурна а фиг, 2 - схема устройства уа фиг. 3 - временная диагра управления; на фиг, 4 - врамма работы устройства.йство содержит коммутаториз ключей 2 - 4, интегратор 5,операционный усилитель 5 и 1681384 начено для аналого-цифрового преобразования с двухтактным интегрированием рэзнополярных напряжений. Цель повышение точности преобразования и быстродействия. АЦП содержит коммутатор, интегратор, компаратор, ключ, накопительный элемент, выполненный в виде конденсатора, повторитель, два делителя опорного напряжения, блок управления, Введение дополнительного ключа позволяет избежать попадания выбросов напряжения с выхода компаратора на конденсатор, что вызывает погрешность корректирующего напряжения и препятствует уменьшению времени коррекции и цикла преобразования, тем самым повышая на порядок быстродействие, 2 з.п.ф-лы, 4 ил. конденсатор 7, резисторы 8, 9, компаратор 10, ключ 11, накопительный элемент, выполненный на конденсаторе 12, повторитель 13, резисторы 14 и 15, образующие первый делитель опорного напряжения, резисторы 16 и 17, образующие второй делитель опорного напряжения, блок 18 управления и ключ 19.Блок 18 управления содержит генератор 20 тактовых импульсов, делитель 21 частоты, элементы ИЛИ-НЕ 22 и 23 и усилитель-ограничитель 24, триггер 25,Аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом. Цикл работы - фиксированный и состот(фиг. 4) из интервалов интегрирования Т 1реобразования Т 2 и коррекции ТЗ, 1681384ц, . -в интервале Т 2 40 Т 2Он 2йи Сигде й и С - интегрирующие резистор и конденсатор (резистор 9 и конденсатор 7).Так как О + Оа = 0 45 Т 2 Оси Т 1 О Т 1Оо - Осм Оо - ОсмПри О = 0 получаем Г 2 = Т 1 (при К = ОО 2) Т Т 1 ( ри3)50 ОсмВ отличие от прототипа, запоминающий конденсатор не включается во время переходного процесса в цепь корректирующей обратной связи, поэтому выбросы напряжения с выхода усилителя-компаратора, вызы 55 вающие погрешность корректирующего напряжения, на конденсатор не попадают и ЛО практически равно нулю, Тем самым устраняюгся нелинейность, свойственная В течение интервала ин гегрирования Т 1 сигналом блока 18 управления (фиг, 4 б) ключ 2 замыкается, ключи 3, 4 и 11 (фиг. 4 в, г) разомкнуты, ключ 19 (фиг. 4 ж) замкнут,Поскольку неинвертирующий вход опе рационного усилителя б интегратора находится под напряжением смещения Ос, снимаемым с делителей 14 и 15, происходит интегрирование разности входного напряжения О и напряжения Оси (фиг, 43), После 10 окончания интервала Т 1 сигналом А блока 18 (фиг. 4 б) ключ 2 размыкается, а ключ 3 замыкается (фиг, 4 в), подключая к входу интегратора опорное напряжение Оо В течение интервала Т 2 происходит 15 интегрирование разности напряжений Оо и Осм, напряжение на выходе интегратора б стремится к нулю (фиг, 4 з), по достижении которого срабатывает компаратор 10, Сигналами В и Н блока 18 (фиг. 4 в, ж) ключи 3 20 и 19 размыкаются, а сигналом С (фиг, 4 г) ключи 3 и 11 (фиг. 4) замыкаются. Длительность импульса управления Н ключом 19 (фиг, 4 ж) равна времени переходного процесса при замыкании обратной связи, после 25 окончания импульса Н (фиг. 4) ключ 19 замыкается, включая конденсатор 12 в цепь кор ректирующей обратной связи, До начала следующего цикла измерения на конденсаторе 12 происходит запоминание напряже ния дрейфа усилителя б. компаратора 10 и повторителя 13 и разности напряжения Ос и напряжения в точке Г. Длительность интервала Т 2 однозначно определяет величину и полярность измеряемого напряжения. 35Выходное напряжение интегратора в интервале Т 1 равно схеме прототипа, и причина, препятствующая уменьшению времени коррекции и цикла преобразования, что дает возможность повысить почти на порядок быстродействие АЦП,Блок управления формирует с помощью генератора 20 тактовых импульсов, делителя 21 частоты, триггера 25 и элементов ИЛИ 22, 23 три временных интервала А, В, С коммутации соответствующих ключей. Усилитель-органичитель 24 формирует сигнал от компаратора для управления ключом 19,Формула изобретения 1, Интегрирующий аналого-цифровой преобразователь, содержащий коммутатор, первый информационный вход которого является входной шиной, второй информационный вход - шиной опорного напряжения, третий информационный вход обьединен с первым входом интегратора и подключен к выходу первого делителя опорного напряжения, входы которого соединены соответственно с шиной опорного напряжения и общей шиной, а выход коммутатора подключен к второму входу интегратора, выход которого через компаратор соединен с входом блока управления и информационным входом первого ключа, выход которого соединен с первым выводом накопительного элемента, выполненного на конденсаторе, и через повторитель соединен с третьим входом интегратора, второй делитель опорного напряжения. входы которого соединены соответственно с шиной опорного напряжения и общей шиной, а первый, второй и третий выходы блока управления подключены соответственно к первому, второму и третьему управляющим входам коммутатора, третий выход блока управления соединен с управляющим входом первого ключа, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования и быстродействия, в него введен второй ключ, информационный вход которого соединен с выходом второго делителя опорного напряжения, выход подключен к второму выводу конденсатора, а управляющий вход - к четвертому выходу блока управления,2, Преобразователь по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что интегратор выполнен на операционном усилителе, конденсаторе и двух резисторах, первые выводы которых являются соответственно вторым и третьим входами блока, вторые выводы подключены к инвертирующему входу операционного усилителя, который через конденсатор подключен к выходу операционного усилителя, который является выходом блока, а неинвертирующий вход является первым входом блока,3. Преобразователь по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что блок управления выполнен на усилителе-ограничителе, триггере, двух элементах ИЛИ-НЕ и соединенных последовательно генераторе тактовых импульсов и делителе частоты, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ-Н Е и синхронизирующим входом триггера, информационный вход которого является шиной логической единицы, а вход сброса является четвер 1 ым выходом блока и череэ усилитель-ограничитель подключен к входу блока, вы;:од григгерз является вторым вы ходом блока и соединен с первым входом 5 второго элемента ИЛИ-НЕ и вторым входомпервого элемента ИЛИ-НЕ. выход ксторого является первым входом блока и подключен к второму входу второго элемента ИЛИ-НЕ, выход которого является третьим выходом 10 блока,1681384 а( Составитель В, Махнановедактор А, Маковская Техред М,Моргентал Корректор М. Максимищинец Заказ 3316 ВНИИПИ Го агаринэ, 101 оиэводственна-издательский комбинат "Патент", г, Уж йодделокР 1 Тираж 443 Подписноественного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5