Аналого-цифровой преобразователь

О П И С А Н И Е6576 О 8ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСощмапистичеекихРеспублик АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополни иое к авт, свил.в 22) Заявлено 19,06.74 (21) 2035018/18 - 21 присоединением3) ПриоритетОпубликован Яе Н 03 К 13 Гоеударствениый хеихтет СССР аа делам кзобретеккй и еткрь 1 ткй(72) Авторы изобретен никин, И. А. Бабанов, С. Я. Куцаков и Л, М. Лукьянов 1) Заявител 54) ГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТ аналого. цифровойтри ключа, блок управления, три триггер ный усилитель, конденс тор импульсов, счетчик, мент И, введены два до ра, два дополнительных а, нуль-орган, операцион.тор, резистор, генерадва элемента ИЛИ и эле.полнительных конденсаторезистора, пять дополниИзобретение относится к вычислительной тнике. Известен анало о цифровои преобразователь, содержащий интегратор, счетчик, генератор импульсов и устройство сравнения 111.Однако такое устройство имеет значительную погрешность преобразования.Известен также аналого-цифровой преобразователь (АЦП), содержащий блок управления, первый и второй выходы которого через первый и второй триггеры соединены с управляющими входами первого и второго ключей, которые через элемент ИЛИ соединены с управляющим входом третьего ключа, выход которого через конденсатор соединен со входом операционного уси. лителя, который через резистор соединен с выходами первого и второго ключей, выход операционного усилителя соединен с входом третьего ключа и через нуль-орган соединен с первым входом третьего триггера, третий выход блока управления соединен со входом генератора импульсов, первый выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй выход соединен с первым входом элемента И,выход которого соединен со вторым входомвторого элемента ИЛИ, выход которого соединенсо входом счетчика, выход которого соединен спервым входом блока управления, второй входэлемента И соединен с управляющим входомвторого триггера, выход третьего триггера соединен со вторым входом блока управления 12,Недостатком этого устройства является низ.кая то шость преобразования.Целью изобретения является повышение точности преобразования и уменьшение временивосстановления,Это достигается тем, что впреобразователь, содержягций тельных клочки, дополнительныи триггер и дваформирователя, причем вход операционногоусилителя соединен с входами первого и второгодополнительных ключей и с первыми обкладках дополнительных конденсаторов, вторь:еобкладки которых соединены с первыми входами третьего и четвертого дополнительных ключей, которые через два дополнительных резистора соединены с выходом второго и входом пятого до.полнительных ключей и с выходом третьего ключа, управляющие входы второго, третьего и четвертого дополнительных ключей соединены с входом дополнительного триггера и с четвертым выходом блока управления, управляющие входы первого и пятого дополнительных ключей соеди О иены с выходом первого формирователя и со вторым входом третьего триггера, вход первого формирователя соединен со вторым входомэлемента И и с первым выходом дополнительного триггера, второй выход которого черезвторой формирователь соединен со вторым входомтретьего дополнительного ключа, счетный вход дополнительного триггера соединен с выходом нуль-органа, выходы первого и пятого дополнительных ключей соединены с соответствующими шинами источников питанйя, а выходы третьего и четвертого дополнительных ключей соединены с общей шиной устройства, а второй управляющий вход третьего дополнительного ключа соединен с выходом третьего триггера. ЪНа фиг, 1 показана структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, работы устройства.Преобразователь содержит блок 1 управления, триггеры 2, 3, ключи 4, 5, резистор 6, элемент ЗО ИЛИ 7, операционный усилитель 8, ключи 9, 10, конденсатор 11, нульорган 12, конденсаторы 13, 14, резисторы 15, 16, триггер 17, формирова.тель 18, счетчик 19, генератор 20 импульсов, элемент ИЛИ 21, элемент И 22, формирователь 23, з 5 ключи 24, 25, триггер 26, ключи 27, 28; к шинам 29 и 30 подключаются источники питания.Преобразуемый сигнал подается на вход ключа 4 и подключается к резистору 6 по сигналу "а" от триггера 2, Затем по,сигналу "б" от триг 40 гера 3 с помощью ключа 5 подключается эталонный сигнал. Триггеры 2 и 3 через элемент ИЛИ 7 открывают ключ 9, соединяющий выход опера. ционного усилителя 8 с конденсатором 11, напряжение на котором соответствуетдиаграмме "в",В течение работы интегратора на конденсаторе 11 накапливается заряд (диаграмма "г"), кото.рый уменьшает напряжение и ускоряет процесс разинтегрирования, т,е. приводит Ф" двойной дополнительной погрешности, в результате чего 5 Овремя разинтегрирования уменьшается и нуль- орган 12 срабатывает (диаграмма "Я") раньше, чем это произошло бы при отсутствии абсорбционного эффекта.Для компенсации этой погрешности в АЦП 55 введены два конденсатора 13, 14 и резистора 15, 16 и соединены с ними два ключа 27 и 28. В момент первого срабатывания нуль. орган 12 триг; гера 17 управления компенсацией абсорбционного заряда конденсатора 11 переключается(диаграмма "е") и запускает формирователь 18,сигнал "ж" которого открывает ключ 27 и на.копленный конденсатором 13 заряд передаетсяконденсатору 11. Образовавшееся напряжение"з. продолжает разинтегрироваться до второго нуль-органа 12. В течение этого времени всчетчик 19 поступают импульсы от генератора20 и не только через элемент ИЛИ 21, но и черезэлемент И 22. Последние имеют частоту в трираза выше основной, Это сделано для того, чтобыполностью скомпенсировать погрешности отзарядов, накопленных во всех трех конденсаторах11, 13 и 14. На этом преобразование заканчивается и в счетчике 19 находится код, соответствующий точному результату преобразования, таккак погрешности от абсорбционного эффектаскомпенсированы,Однако в конденсаторе 11 остается абсорбци.онный заряд, который необходимо исключитьдля получения правильного результата следующего преобразования, Для этого в момент переключения триггера 17 запускается формирователь импульсов 23, импульс "и" которого откры.вает ключи 10 и 25, соединенные с шинами 29,30 источников питанияи перезаряжает конденсатор 11, Напряжение "к" на конденсаторе 11имеет противоположную полярность и разряжаетконденсаторы 13, 14. Определение момента ихразряда до нуля осуществляется с помощью операционного усилителя 8 и нуль-органа 12. Приэтом после окончания сигнала" "и" включаетсятриггер 26, сигнал "л" которого открывает ключ28, Очередное срабатывание нуль. органа 12 переключает триггер и это является сигналом окончания восстановления интегратора, по которомублок 1 сигналом "и" разряжает с помощью ключа 24 конденсатор 11 и фиксирует нулевые по.тенциалы на обкладках конденсаторов 13 и 14с помощью ключей 28 и 27, После этого начина.ется цикл следующего преобразования,Формула изобретенияАналого-цифровой преобразователь, содержащий блок управления первый и второй выходы которого через первый и второй триггеры соединены с управляющими входами первого и второго ключей, которые через элемент ИЛИ соединены с управляющимвходом третьего ключа, выход которого через конденсатор соединен со входом операционного усилителя, который через резистор соединен с выходами первого и вто 1 ого ключей, выход аперационного усилителя соединен с входом третьего ключа и че. рез нуль-орган соединен с первым входом третьего триггера, третий выход блока управлениясоединен со входом генератора импульсов,первый выход которого соединен с первым входомвторого элемента ИЛИ, второй выход соединенс первым входом элемента И, выход которого 5соединен со вторым входом второго элементаИЛИ, выход которого соединен со входом счетчика, выход которого соединен с первым входомблока управления, второй вход элемента Исоединен с управляющим входом второго триггера, выход третьего триггера соединен со вто.рым входом блока управления, о т л и ч а ю.щ и й с я тем, что, с целью повышения точностипреобразования и уменьшения времени восста.новления, введены два дополнительных конденсатора, два дополнительных резистора, пять до.полнительных ключей, дополнительный триггери два формирователя, причем вход операционно.го усилителя соединен с входами первого и второго дополнительных ключей и с первыми об. 20кладками двух дополнительных конденсаторов,вторые обкладки которых соединены с первымивходами третьего и четвертого дополнительныхключей; которые через два дополнительных ре.зистора соединены с выходом второго и с вхо. 25дом пятого дополнительных ключей и с выходомтретьего ключа, управляющие входы второго,третьего и четвертого дополнительных ключей соединены с входом дополнительного триггера и с четвертым выходом блока управления, управляющие входы первого и пятого дополнитель. ных ключей соединены с выходом первого фор. мирователя и со вторым входом третьего триггера, вход первого формирователя соединен со вторым входом элемента И и с первым выходом дополнительного триггера, второй выход которо. го через второй формирователь соединен со вторым входом третьего дополнительного ключа, счетный вход дополнительного триггера соединен с выходом нуль-органа, выходы первого и пято. го дополнительных ключей соединены с соответ. ствующими шинами источников питания, а выхо ды третьего и четвертого дополнительных клю. чей соединены с общей шиной устройства, а вто рой управляющий вход третьего дополнительного ключа соедвен с выходом третьего триггера,Источники информации, принятые во внимание при эксперззе1. Гитис Э, И. Преобразователи информащФи для ЭЦВЦ, М "Энергия", 1970, с. 335,2. Гусев В. И. ЭлектрическЪе конденсаторы постоянной емкости, М., "Сов, рацио", 1968, с. 22,б 5 7608 Составитель А. Титовдактор Н. Каненекан Техред Э.Чужнк, Корректор й Ужгород, ул. Проектная,Фи ны ПНП "Патент Заказ 1822/57 "а"ППИ Тираж 1059 А Пй Государственно яо делам нзобретени 113(О 5. Москва, Ж - 35, РаПодписноекомитета СССи открытийская набд, 4