Аналого-цифровой преобразователь

ОП И САН ЙЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 393758(.оюз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимо авт, свидетельства Лое 1614544/18-24 аявлеио 12,1,1971. 6 08 с 9/00 с присоединением заявкиосударственный комитетСовета Министров СССРпо делам иэооретенийи открытий риоритет УДК 681.325(088,8 Опубликовано 10,И 11.1973. Бюллетень33Дата опубликования описания 4,1,1974 АвторыизобретенияЗаявитель лянди ти АЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ ИзобртельнойИзвесли, рабпоследо лектроизмери относится к е.алого-цифровые е по принципу ного уравновеши етение ехни ны а тающ атель реобразовате- параллельнония. й сравниваю- числа образазуемых сиг зону, равпомощьюелен ногоон преобр ся на Й+ первом такте сустройств и опредх мер весь диапазК, разбивает1 х, и определюг+1ится иакте зо р вь ло ется зона, в которойна У На дится У,вУхличинойит.д.(й+ 1)личина У. опредеых мер, соответстаждом такте зонам ну втоовь величи ой нахо змеряемаяна, в кото нах рок делится на Й+ 1 зону За п тактов измеряемая ве ляется как сумма образцов вующих определенным в к с погрешностью дискретносЛУху,. (а+1) чения обинаковых (ПКН, и включен ыводов /г, изионных для полу ся два од пряжение которых ислом в овых прец В известном устроистверазцовых мер используютпреобразователя кода в наПКН), между выходамиделитель напряжения с чсостоящий из /г+1 одинак. Жадаев, Е. А. Ломтев и В, Пензенский политехнический сопротивлении, равных выходному сопротивлению ПКН.Наличие двух независимых ПК 1-1 отрицательно сказывается на точности и быстродей 5 ствии таких АЦП, кроме того, увеличиваетобъем оборудования,Цель изобретения - повышение точности ибыстродействия и упрощение устройства.Предлагаемый преобразователь отличается10 тем, что вместо двух преобразователей код -напряжение используется один, между двумявыходами которого включен делитель напряжения с числом выводов /г.На фиг. 1 приведена схема устройства; на15 фиг, 2 - диаграмма напряжений,Преобразователь состоит из сравнивающихустройств (СУ) 1 - 9, последовательного делителя напряжения 10 с числом выводов по числу СУ, блока 11 выбора старшего из срабо 20 тавших СУ, блока управления (БУ) 12, блоказапоминающих устройств, содержащего запонимающее устройство (ЗУ) третьего разряда13, ЗУ второго разряда 14, ЗУ первого разряда 15; блока цифровой индикации 1 б, схемы25 ИЛИ 17 и преобразователя код - напряжение (ПКН) 18.В предложенном АЦП использован способпараллельно-последовательного уравновеши-вания преобразуемого напряжения, Выходной30 коч АЦП - десятичный.Преобразуемое напряжение У, напримерсинусоидадьное (фиг. 2), подается на девятьСУ 1 - 9 и блок управления. При этом на одинвход каждого СУ подается преобразуемое напряжение, на другой - опорное напряжение 5Ус соответствующего вывода делителя. При1,) с/о, СУ; срабатывает,Блок управления (БУ) применяется длясинхронизации работы основных блоков АЦП.Например, при преобразовании переменныхнапряжений по командам с БУ 12 в первыйпериод (такт) оценивается первый разряд, вовторой период - второй разряд, в третий период - третий разряд (фиг. 2),В предлагаемом АЦП преобразователькод - напряжение (ПКН) 18 имеет два выхода компенсирующего напряжения У, и с 1между которыми включен делитель напряжения 10.Работает АЦП следующим образом.Пусть, например, У.,=3,65 в. В первом такте с 1 =0 в; 11 =10 в. С выводов делителя 10снимаются опорные напряжения У от 1 до9 в через 1 в, Во время положительной полуволны перпода Усрабатывают СУ 1 - 8, т. е.определяется первый разряд Е/ В отрицательную полуволну первого периода результатоценки первого разряда через схему 11 выбора старшего из сработавших СУ записываетсяв ЗУ первого разряда 15, которое управляетпервым разрядом ПКН 18.Второй такт начинается одновременно совторым периодом. При этом ПКН 18 в соответствии с оценкой первого разряда выдаетнапряжения Уц =3 в и Е/ =4 в. Теперь свыводов делителя 10 снимаются опорные напряжения У" от 3,1 до 3,9 в через 0,1 в. Вположительную полуволну срабатывают СУ 4 О1 - б, т. е. определяется второй разряд измеряемой величины, В отрицательную полуволнувторого периода результат оценки второгоразряда через схему 11 выбора старшего изсработавших СУ записывается в ЗУ второго 45разряда 14.Начало третьего такта совпадает с началомтретьего периода. На выходах ПКН 18 действуют напряжения Уц=3,6 в и Уш=3,7 в.Теперь с выводов делителя 10 снимаютсяопорные напряжения Уо, от 3,61 до 3,69 в через 0,01 в. В положительную полуволну третьего периода срабатывают СУ 1 - 5, т. е. определяется третий разряд У,При циклическом измерении с началом четвертого периода измерение происходит вновь(фиг. 2). ПКН 18 имеет два выхода компенсирующего напряжения У, и У кодирующихсетки на два десятичных разряда, с выходными шинами у первой сетки У у второй 60О, . Кодирующие сетки представляют собойточные параллельные делители напряжения,Значения сопротивлений резисторов в каждойсетке для приведенного на фиг. 1. АЦП соответствуют тетрадно-десятичному коду 2 - 4 - 65 2 - 1 (в принципе код может быть любым) и соответственно 2 Р - Л - 2 Я - 4 Я в первом разряде, 0,2 - 0,4 - 0,2 - 0,1 и соответственно 20 Я - 10 Я - 20 Я - 40 Я во втором (Р - единичное сопротивление резисторов сетки). Резисторы в каждой сетке, которые соответствуют одной и той же цифре кода (например, цифре четыре первого разряда соответствуют резисторы с сопротивлением Я в обеих сетках), объединены по коммутируемым выводам и общей точке подключены к соответствующим двухпозиционным ключам (ДК), Двухпозиционные ключи подключают эти резисторы к нулевой и к потенциальной шинам источника опорного напряжения Ь,п.Для создания необходимых разностей напряжений между выходными шинами сеток У, и У, в кахкдую сетку включены дополнительные резисторы, веса сопротивлений которых соответствует единице первого разряда, т. е. 41, и 0,1 единицы первого разряда, т. е.40 Р. Эти резисторы в первой сетке подключены постоянно к нулевои шине С,и, а во второй сетке - к двухпозиционным ключам, соответственно 4 Р к ДК 40 Я - к ДН,.Величина напряжения источника опорного напряжения У,п для ПКН определяется суммой весов сопротивлений резисторов в сетке. В рассматриваемом случае сумма весов сопротивлений резисторов в первом и втором разрядах равна (2+4+2+1) + (0,2+0,4+ +0,2+0,1) =9,9 ед. Сумма дополнительных весов (1+0,1) =1,1 ед. Общая сумма весов 0,9+1,1=.11 ед.В рассматриваемом случае выбрана дискретность первого разряда Лр -- 1 в, поэтому ,и=11 в.В схеме АЦП применен также однопозиционный ключ Кь который замыкает выходную шину первой сетки У, на нулевую шину.В первом такте работы ПКН двухпозиционный ключ ДК 2 и все двухпозиционные ключи второго разряда подключают соответствующие резисторы к нулевой шине С,и. Ключ ДК по сигналу с блока управления БУ подключает резистор с соответствующим весовым сопротивлением к потенциальной шине источника 1 опПо этому же сигналу с БУ через схему ИЛИ 17 к потенциальной шине источника У,п подключают свои резисторы все ДК первого разряда, Одновременно сигналом с БУ ключ К, замыкает выходную шину первой кодирующей сетки У, на нулевую шину У,п. При этом с 1 =0 в, сl =9 в+1 в = 10 в, что соответствует оценка первого разряда измеряемой величины, Результат оценки записывается в ЗУ первого разряда.Во втором такте по сигналу с БУ ключ К размыкается. При этом снимается сигнал управления, поступавший с выхода БУ на ключи ДК первого разряда.Однако резисторы ключей ДК первого разряда остаются подключенными к потенциаль 393758ной шине У так как в соответствии с результатом оценки в первом такте на эти ключи через схему ИЛИ поступает управляющий сигнал с выхода ЗУ первого разряда.Так как в ЗУ первого разряда записана цифра трп, то /=3 в, а к С/д, добавляется весовое напряжение 1 в в результате того, что ДК; остался подключенным к потенциальной шине К,. Поэтому Ь" =4 в, Схема АЦП подготовлена к оценке второго разряда. Результат оценки записывается в ЗУ второго разряда.В третьем такте на ключи ДК второго разряда подаются управляющие сигналы в ЗУ второго разряда, соответствующие результату оценки в этом разряде. По сигналам с БУ ключ ДК подключает резистор 4 Я к нулевой шине источника С, а ключ ДК 2 подключает резистор 40 к потенциальной шине источника У,. Выходное напряжение ПКН при этом равно /щ=3,6 в. К напряжению Уд, добавляется напряжение в 0,1 в за счет того, что резистор 400 подсоединен ключом ДК, к потенциальной шине 1/оп.Поэтому 1l=3,7 в. АЦП подготовлен к оценке третьего разряда.Предмет изобретенияАналого-цифровой преобразователь, содержащий сравнивающие устройства, первые входы которых соединены с источником преобразуемого сигнала и входом блока управления, а выходы - с соответствующими входами разрядов блока выбора старшего из сработавших сравнивающих устройств, соединенного своими выходами со входами разрядов блока запоминающих устройств, делитель напряжения с числом выходов по числу сравнивающих устройств, подключенный выходами ко вто. рым входам соответствующих сравнивающих устройств, выходы запоминающих устройств соединены со входами блока цифровой индикации, управляющие входы блока выбора старшего пз сработавших сравнивающих устройств и блока запоминающих устройств соединены соответственно с первым и вторым 5 выходами блока управления, отличающийсятем, что, с целью повышения точности, быстродействия и упрощения устройства, в него введены схема ИЛИ и преобразователь код - напряжение, содержащий две кодиру ющие сетки, состоящие из делителей напряжения, у которых разрядные резисторы, соответствующие каждой цифре кода, объединены по коммутируемым выводам и подключены общей точкой к выходам соответствующих 15 двухпозиционных ключей, потенциальныевходы которых соединены соответственно с потенциальной и нулевой шинами источника опорного напряжения, к выходам каждой из кодирующих сеток подключены два дополни тельных резистора, причем дополнительныерезисторы первой кодирующей сетки соединены с нулевой шиной источника опорного напряжения, а дополнительные резисторы второй кодирующей сетки через соответствующие 25 двухпозпционные ключи - с потенциальнойи нулевой шинами источника опорного напряжения, управляющие входы этих двухпозиционных ключей соединены с третьим выходом олока управления и управляющим блоком од ноиозпционного ключа, соединенного своимвыходом с выходом первой кодирующей сетки, а потенциальным входом - с нулевой шиной источника опорного напряжения, управляющие входы двухпозицпонных ключей первой 35 кодирующей сетки соединены через схемуИЛИ с выходом первого разряда блока запомиинающих устройств и третьем выходом блока управления, управляющие входы двух- позиционных ключей второй кодирующей сет ки - с выходом второго разряда блока запоминающих устройств, а выходы кодирующих сеток - с соответствующими входами последовательного делителя напряжения.