Аналого-цифровой преобразователь

(1) 55 О 762 Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 12,07.74 (21) 2042764/21 51) М, Кл ЗК 13/17 м заявкиприсседин осударственныи комитетСовета Министров СССРпо"делам изобретенийи открытий, П. Скобел панец, Б Куйбышевский ордена Трудового Красноинститут им. акад, С. П,Знамени авиационныйролева 71) Заявитель(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ОБРАЗОВАТЕЛ АЦП с низкоомными ольшая емкость об(единицы и десятки Изобретение относится к импулке и может быть использованосбора информации для контролческих и других процессов,Известен аналого-цифровой преобразователь (АЦП), работающий с резистивными датчиками по методу постоянной времени, определяемой дискретным счетом. АЦП содержит преобразователь, образцовый конденсатор, устройство управления и логические схемы 11.При работе таких АЦП с датчиками, отдаленными на значительное расстояние, когда сопротивление линии связи сравнимо с сопротивлением датчика, возникает погрешность, связанная с нестабильностью сопротивления линии связи.Известен АЦП, в котором компенсация нестабильности линии связи осуществляется путем двойного опроса: первый опрос - датчик и линия, второй опрос - линия. Преобразователь содержит делитель, источник питания, ключи, устройство управления и образцовый конденсатор, при этом дважды производится разряд образцового конденсатора разрядным ключом. Результаты опросов вычитаются в реверсивном счетчике.При работе подобногодатчиками необходима бразцового конденсатора микрофарад). Время раяряда такой емкости с помощью бесконтактного разрядного ключа оказывается сравнимым со временем преобразования, что снижает быстродействие АЦП, При этом нестабильность параметров разрядного ключа снижает точность измерения, т. е.известный АЦП имеет ограниченное быстродействие и точность.С целью повышения быстродействия и точ ности преобразования в аналого-цифровой преобразователь, содержащий источник питания, резистивный датчик, подключенный через первую линию связи и балластный резистор к образцовому конденсатору, а через вторую 15 и третью линии связи к двум измерительнымключам, один из которых соединен с выходом источника питания, устройство сравнения напряжений один из входов которого подключен к образцовому конденсатору, а вы ход - к устройству управления, селектор, входы которого соединены с генератором образцовой частоты и устройством управления, а выход селектора - с реверсивным счетчиком, цепи управления счетчика и измерительных 25 ключей подключены к устройству управления,введены три вспомогательных ключа и делитель напражения двухступенчатый, при этом первые два вспомогательных ключа подключены между устройством сравнения напряже ний и делителем напряжения двухступенчатый, а образцовый конденсатор черсз третий вспомогательный ключ соединен с нижней ступенью делителя напряжения двухступенчатого, подключенного к источнику питания, цепи управления всех вспомогательных ключей соединены с устройством управления.Цикл измерения состоит из двух опросов. При первом опросе происходит заряд емкости через линию, датчик и балластный резистор. При втором опросе происходит разряд конденсатора через линию и балластный резистор. Результаты опроса вычитаются в реверсивном счетчике, в котором фиксируется цифровой эквивалент, пропорциональный только сопротивлению датчика. По окончании второго опроса конденсатор оказывается заряженным до исходного уровня. Таким образом, отпадает необходимость применения разрядного ключа, поэтому исключаются погрешности, связанные с разрядным ключом, а частота тактовых импульсов может быть повышена.На фиг. 1 дана структурная схема АЦП; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.Аналого-цифровой преобразователь содержит резистивный датчик 1, соединенный с одной стороны через первый провод 2 линии связи 3 и ключ 4 с источником питания 5, с другой стороны - через второй провод 6 и балластный резистор 7 с образцовым конденсатором 8. Точка соединения датчика и второго провода связана через третий провод 9 и ключ 10 с общей шиной АЦП, К образцовому конденсатору подключен один из входов устройства 11 сравнения напряжения (УСН), второй вход которого подключен через ключи 12 и 13 к двум ступеням делителя напряжения 14, состоящего из резисторов 15 - 17. Образцовый конденсатор через ключ 18 подключен к нижней ступени делителя, Выход УСП подключен к устройству 19 управлению (УУ), выход которого связан с одним из входом селектора 20, второй вход последнего подключен к генератору 21 опорной частоты (ГОЧ), а выход - к реверсивному счетчику 22. Цепи управления счетчика и всех ключей заведены на устройство 19.АЦП работает следующим образом.В исходном состоянии ключи 4, 10 и 13 разомкнуты, ключи 12 и 18 - замкнуты, В момент времени й (фиг. 2) замыкается ключ 4 и размыкается ключ 18. Реверсивный счетчик 22 включается на суммирование. Селектор открывается и импульсы генератора 21 поступают на счетчик 22. Напряжение У, на конденсаторе 3 экспоненциально нарастает, В момент временинапряжение на конденсаторе 8 достигает уровня напряжения Поп, на резисторах (15 - 17), и устройство 11 выдает сигнал на устройство 19, которое размыкает ключи 4,и 12, замыкает ключи 10 и 13 и переключает счетчик 22 в режим вычитания, Напряжение на конденсаторе 8 начинает экспоненциально уменьшаться и в момент 1 з достигает уровня напряжения У на резисторе 17. Устройство 11 срабатывает и устройство 19 закрывает селектор 20, размыкает ключи 10 и 13 и замыкает ключи 12 и 18. В счетчике 22 фиксируется число Л, соответствующее сопротивлению 5 датчика 1. В режиме суммирования в счетчике 22 накапливается числоХ, = ,С, ( ++Рб+Р,) Хоп, - сопротивление проводов 2 и 6;15 Й - сопротивление датчика 1;Лб - сопротивление балластного резистора 7;Е - напряжение источника питания 5.В режиме вычитания из содержимого счет чика вычитается числооп,Ац - рСО (л, + л + Йб) 1 поп,где л - сопротивление провода 9.25 В счетчике фиксируется числоА: Л - Л: 1 оС 0 1(л, + л, + Рб + Йд) Хоп,оп,оп,оп.,30Если У = Е - Уоп, (что соответствуст И== Л), то при= - ,1 Ч = К 7,опгдеК=1,С,1 п " =,С,1 п 1+) =сопят,35Уоп,1 а lФормула изобретенияАналого-цифровой преобразователь, содержащий источник питания, резистивный датчик, 40 подключенный через первую линию связи ибалластный резистор к образцовому конденсатору, а через вторую и третью линии связи к двум измерительным ключам, один из которых соединен с выходом источника питания, уст ройство сравнения напряжений, один из входов которого подключен к образцовому конденсатору, а выход - к устройству управления, селектор, входы которого соединены с генератором образцовой частоты и устройством 50 управления, а выход - с реверсивным счетчиком, цепи управления счетчика и измерительных ключей подключены к устройству управления, отличающийся тем, что, с целью повьнпения быстродействия и точности преоб разований, в него введены три вспомогательных ключа и двухступенчатый делитель напряжения, при этом первые два вспомогательных ключа подключены между устройством сравнения напряжений и делителем напряжения 60 двухступенчатым, а образцовый конденсаторчерез третий вспомогательный ключ соединен с нижней ступенью делителя напряжения двухступенчатого, подключенного к источнику питания, цепи управления всех вспомогательных 65 ключей соединены с устройством управления.5Источники информации, принятые во внимание при экспертизе изобретения1. Мирский Г. Я. Радиоэлектронные измерения изд, З-е, М, Энергия, 1975 г, с. 499 - 501.2. Барсуков Ю, И. и др. Групповые согла 550762 сующие устройсгва для систем централизованного контроля и управления. Тезисы докладов на Всесоюзной конференции по измерительно-информационным системам. Разд, 5 1 Ъ, г. Ивано-Франковск, 1973 г. (прототип).Составит Техред ктор Е, Хмелева Редакт Попова Подписное Тираж 1080комитета Совета Министров Сретений и открытий35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 1685/1 Изд.557 ЦНИИПИ Государственного по делам изо 113035, Москва, Ж