Циклический аналого-цифровой преобразователь

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВЕОРСКОМУ СВИДЕИДЬСЕВУ7 с присоединен заявкиосдарстаеилыи иомитеСоаета Мииистроа СССРоо делам изобретеилйи открытий(45) Дата о икования описания 04.11 торбретен А. Дубицкий 71) Заявитгл Львовский ордена Ленина политехнический институт Изобретение относится к области вьтчисдительной техники и может быть использовано в системах управления.Известны циклические аналого-цифровыепреобразователи, использующие конденсаторные элементы в качестве запоминающих ипередающих звеньев 11, Однако такие преобразователи не обладают достаточно высокой точностью преобразования,Наиболее близким по технической сущности является аналоге цифровой преобразовасодержаший входное устройство, выходго через первый ключ, управляющийвход которого соединен с первым выходомустройства управления, подключен к неинвертируюшему входу усилителя, первый выходкоторого через второй ключ, управляющийвход которого соединен со вторым выходомустройства управления, подключен к первойобкладке первого конденсатора, вторая обкладка которого соединена с обьцей шиной,и через первый буферный усилитель к первому входу компаратора, второй выход усилителя через третий ключ, управлятоший входкоторого соединен с третьим выходом устйстваадке рвой обя обклад й, ачея, подключен к ионденсатора, вторпена с обшей шин правле орого го сое й буфе компа ка к ныи усилитель - ко атора, управляющий с первыми входами иггера и четвертым тор второ од когпстрходом вхо торого соединен управляющего т устройства упра подключен ко в омпаратора вых ни ым ходам регисыходы исто ра иика обения,ений триггера управразцовых напр тый ключ 10 з четвертый и пя вляюшие входы которы ственно с первым и вт и, упр оотве тель,которо соымены ень авляюшего триггера, со21 ыходами упмежду собой Целью из бретения является уменьшениереобразования. ается тем, что в устройство введены три ключа и четыре огрешности Это пост дополнительно резистора, прусилителя чер со входом пер ичем выход первого ез первый резистор уферного единен ключа,льно еинв вого дополни ход которо тиру вход оединен с , а управстройства ший д усилите выходом щ, и ра яты 54) ЦИКЛИЧЕСКИЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕвходом второго дополнительного ключа, уттравляюший вход которого подключен к шестому выходу устройства управпения, а выходчерез второй резистор соединен с выходамичетвертого и пятого ключей, а через тоетий 5/резистор - со входом третьего дотолнтчтельного клточа, управпяютций вход которого подключен к седьмому выходу устройства управления, а выход - к инвертируюшему входуусилителя и через четвертый резистор - к тО выходу второго буферного усилителя.Схема предложенного устройства поясняется чертежом.Устройство содержит входное устройство 1, источник 2 образцовых напряжений, 15 усилитель 3 с неинвертируюшим входом 4, инвертируюшим входом 5, выходом 6, синфазным с неинвертируюшим входом 4, и выходом 7, поотивофазным входу 4, конденсатор 8, 9, ключи 10-17, устройство управпения 18, буферные усилители 19, 20, компаратор 21, резисторы 22, 23, регистр 24, выход 25 компаратора 21, управляющий триггер 26, резисторы 27, 28.Выход входного устройства 1 через ключ 25 10 подключен к неинвертируюшему входу 4 усилителя 3, выход 7 которого через ключ 17 подключен к первой обкладке конденсатора 9, вторая обкладка которого соединена с обшей шиной, и через буферный усилитель 20 - к 30 первому входу компаратора 21. Выход 6 уси. лителя 3 через ключ 16 подключен к первой обкладке конденсатора 8, вторая обкладка которого соединена с обшей шиной, а через буферный усипттель 19 - ко второму входу компаратора 21, управляющий вход которого соединен с первыми входами регистра 24 и управляюшего триггера 26 . Выход 25 компаратора 21 подклкчен ко вторым входам регистра 24 и управляюшего триггера 26, ф Выходы источника обоазцоиых напряжений 2 соедтне ы со входами ключей 13 и 14, ра вляюшпе входы которых соединены, соответственно, с первым и вторым выходами управляюшего триггера 26, Выход буферногоусилителя 20 через резистор 23 соединен со входом ключа 15, иход которого соединен с неиниертнрусшим входом 4 усилителя 3, ц входом ключа 11, выход которого через резистор 27 соедитен с входами ктючей 13 и 14 н через резистор 28 со входом ключа 12. Выход последнего подключен к иниертируюшему входу 5 усилителя 3 и через резистор 22 - к выходу буферного усилителя 19, Управляюшие входы кптсчей 10-17 и три триггера 26 соединены с выходами устройства управления 1 8.В исходном состоянии ключи 10 и 16 замкнуты, а ключи 11 и 12, 15 и 7 разо% мкнуты. Наприкение от входного устройства 1 поступает на неинвертируюший вход 4 усилителя 3. С разомкнутым ключом 12 коэффициент передачи устройства, содержащего последовательно соединенные усилитель 3, ктюч 16 с конденсатором 8, буферный усилитель 19, становится равным 1.Конденсатор 8 заряжается до напряжения, при котором выходное напряжение буферного усилителя 19 равно напряжению на входе 4 усилителя 3. Напряжение с выхода буферного усилителя 19 поступает на вход компаратора 21, устанавливая его в одно из двух сосяний "1" или "0",Состояние "1" соответствует присутствию положительного напряжения на выходебуферного усилителя 19, а также напряжения, равного нулю, состояние "0" - отрицательного, Состояние компаратора 21 переносится в регистр 24, указывая на полярность напряжения входного устройства 1.Если напряжение входного устройства 1 положительно, результат преобразования снимается с регистра 24 в прямом коде, еслиотрицательно, - то в дополнительном. Приэтом завершается первый цикл работы,Во втором цикле в соответствии с состоянием компаратора 21 устанавливается управляющий триггер 26, подавая на один изключей 13 или 14 отпираюшее напряжение,Установка осушествляется по сигналу устройства управления 1 8,При установке управляюшего триггера 26в состояние ф 1", что соответствует положительному напряжению на выходе буферногоусили. еля 19, замыкается ключ 13, разрешая поступление на резисторы 27 и 28 положительного напряжения от источника образцовых напряжений 2,При установке управляюшего триггера 26в сосотояние "Оф на резисторы 27 и 28 через ключ 14 поступает отрицательное напряжение, По сигналу устройства управления 18замыкаются ключи 11, 15, 17 и размыкаются ключи 10, 16, Ключ 12 удерживаетсяв разомкнутом состоянии, Входным напряжением в данном цикле для усилителя 3 становится напряжение, присутствующее на выходе буферного усилителя 19. Обратная связь буферного усилителя 19 в этом цикле содержит элементы; ключи 11, 15, резисторы 23, 27. Резисторы 23, 27 раины, коэффициент передачи усилителя 3 составляет 2, На входе 4 усилителя 3 устанавливается напряжение, равное напряжению входа 5, а на выходе буферного усилителя 20 - напряжение в соответствии с выраже/ Рзте Е - 2 (Р зт ) гдесВз 2 Зъ гнал, прикладываемый ко входу 5 и Е - об 526075разцовый сигнал, поступавший на вход 4 усилителя 3.Напряжение с выхода буферного усилителя20 поступает на вход компаратора 21, устанавливая его в ф 1" или "Оф в зависимостиот того положительно (или равно нулю) илиотрицательно напряжение, Состояние компаратора 21 переносится в старший разряд регистра 24. Завершается второй цикл работы.В третьем цикле замыкаются ключи 12, 1016, размыкаются ключи 11, 17. Ключи 13,14 переключаются в соответствии с новымсостоянием управляющего триггера 26, перенесенным от компаратора 21, В этом цикле входным напряжением усилителя 3 становится напряжение, присутствующее на выходе буферного усилителя 20. Обратнаясвязь в данном цикле содержит элементы:ключ 12, резисторы 22 и 28. Резисторы22, 28 равны и коэффициент передачи усилителя 3 составляет 2.На входе 5 усилителя 3 устанавливаетсянапряжение, равное напряжению входа 4, ана выходе буферного усилителя 19 напряже/1ние в соответствии с выражением Е = 2 25вк -- "-,), где 2 Вк - сигнал,11прикладываемый ко входу 4 и 2 - образцовый сигнал, поступаюший на вход 5 усилителя 3, Напряжение с выхода буферного усилителя 19 поступает на вход компаратора 21;9устанавливая его, а вместе с ним последующий разряд регистра 24 в состояние "1" или"0".В очередном, четвертом цикле замыкаются ключи 11, 17, размыкаются ключи 12, 3516 и далее работа протекает, как во второмцикле. Пятый цикл соответствует третьемуи так далее до окончания преобразования.Конденсатор памяти и ключ, .через который заряжается конденсатор, включены в контур отрицательной обратной связи, что умень.лает зависимость погрешности преобразования от скорости изменения сигнала,Формула изобретения 4циклический аналого-цифровой преобразователь, содержащий входное устройство, выход которого через первый ключ, управляющий вход которого соединен с первым выхо-дом устройства управления, подключен к неинвертируюшему входу усилителя, первый выход которого через второй ключ, угравляюший вход которого соединен со вторым выходом устройства управления, подключен кпервой обкладке первого конденсатора, вторая обкладка которого соединена с обшейшиной, и через первый буферный усилительк первому входу компаратора, второй выходусилителя через третий ключ, управляющийвход которого соединен с третьим выходомустройства управления, подключен к первойобкладке второго конденсатора, вторая обкладка которого соединена с обшей шиной,а через второй буферный усилитель - ко второму входу компаратора, управляющий входкоторпго соединен с первыми входами регистра, управляющего триггера и четвертым выходом устройства управления, а выход компаратора подключен ко вторым входам регистра и триггера управления, выходы источникаобразцовых напряжений через четвертый ипятый ключи, управляющие входы которыхсоединены соответственно с первым и вторым выходами управляющего триггера, соединены между собой, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что, с целью уменьшения погрешности преобразования, в него дополнительновведены три ключа и четыре резистора, причем выход первого буферного усилителя через первый резистор соединен со входом первого дополнительного ключа, выход которогосоединен с неинвертируюшим входом усилителя, а управляющий вход - с пятым выходомустройства управления, и входом второго дополнительного ключа, управляющий вход которого подключен к шестому выходу устройствауправления, а выход через второй резисторсоединен с выходами четвертого и пятогоключей, а через третий резистор - со входомтретьего дополнительного ключа, управляющийвход которого подключен к седьмому выходуустройства управления, а выход - к инвертируюшему входу усилителя и через четвертыйрезистор - к выходу второго буферного усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1, Патент СШЛ М 3588881, Класс340-347, опубликован июль 1971 г.2, Лвторское свидетельство СССРМо 351311, М. Кл, Н 03 К 13/17,211.01.71 г, (прототип),526075 Составитель Р., СтомТехред Г, Родак Корректор А Гриценко Редактор Л, Народная Филиал ППП фПатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 5143/490 Тираж 1029 Подписное ЦНг 1 ИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5