Быстродействующий аналогоцифровой преобразователь

Союз Советских Социалистических РеспубликГосударственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) БыстРОДейстВУюЦий АНАЛОГОиФРОВОРПРЕОБРАВОВАТЕЛЬ Изсбретение относится к измеритеЛьной технике и может быть использовано для равноточного преобразования быстроизменяюшихся напряженийв цифровой код,Известен равноточный резисторныйаналого-циФровой преобразователь,содержаший резистивные делители напряжения, сравнивающее устройство иключи, причем эталонные напряжениячерез ключи подключены на первыйвход сравнивающего устройства, второй вход которого через ключи соединен с входным резисторным делителем,на который подается преобразуемоенапряжение, величины сопротивленийрезисторов делителей подчиняютсязакону геометрической прогрессии 13.Недостатком этого аналого-цифрового преобразователя является, несмотря на его высокую и равную по всемудиапазону преобразования точность,низкое быстродействие, 25Известен также быстродействуюший аналого-цифровой преобразователь, содержаший делитель эталонного напряжения на последовательно соединенных резисторах, подключенный к ис точнику эталонного напряжения, группа из и -1 сравниваюших устройств,первые входы которых объединены иподсоединены к источнику эталонногонапряжения, группа из и сравниваюших устройств, первые входы которыхподключены к соединениям между резисторами делителя эталонного напряжения,дешифратор результата преобразования,входы которого подключены к выходамП сравниваюших устройств и источникпитания, подсоединенный к цепям питания активнь 1 х элементов преобразовател я 2 1,Недостаток этого преобразователя состоит в том, что в нем невозможно получить равноточные изменения по всему диапазону преобразования.Цель предлагаемого изобретениявыравнивание относительной погрешности результатов преобразованияпо всему диапазону и повышениеточности измерения при сохранениивысокого быстродействия,Поставленная цель достигается за счет тОго, что в быстродействующий аналого-цифровой преобразователь, содержаший делитель25 эталонного напряжения из последовательно соединенных резисторов,подклвчеиный к источнику эталонного: напряжения, группа иэ и -1 сравнивающих устройств, первые входыкоторых объединены и подсоединены кисточнику эталонного напряжения,группа из о сравнивающих устройств, первые входы которых подключены к соотнетствующим выходам делителя эталонного напряжения, дешиФратор результата преобразования, входы которогоподключены к выходам и сравнивающих устройств, введены дополнительныйдешифратор, и параллельно включенных делителей преобразуемого напряжения с коэффициентами передачи,соответствующими членам геометрической прогрессии и состоящих издвух последовательно включенных резисторов, с значениями сопротивлений, соответствующими членами геометрической прогрессии, и ключей,причем вторые входы и -1 сравнивающих устройств подключены к соответствующим выходам делителей преобразуемого напряжения и через ключиподсоединены к объединенным междусобой входам и сравнивающих устройств, выходы и - 1 сравнивающихустройств подключены ко нходам дополнительного дешифратора, выходы которого подсоединены к управляющимвходам ключей и к входам дешифратора результата преобразования, входы делителей преобразуемого напряжения подключены к источнику преобразуемого напряжения через понторитель напряжения,На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого аналогоцифрового преобразователя;на фиг.2пилообразная характеристика преобразователя (зависимость промежуточного напряжения Ох от значенийпреобразуемого напряжения О на входе преобразователя),Предлагаемый аналого-цифроной преобразонатель содержит делитель эталонного напряжения на последовательно соединенных резисторах 1, 2, 3 подключенный к источнику эталон" ного напряжения О Первые входы сравнивающих устройств 4, 5, б, определяющих знак неравенства между эталонными напряжениямИ Оо 1, Оо Оо , образующихся на резисторах 1, 2, З.и масштабиронанным напряжением О, подключены к соединениям между резисторами 1, 2, 3, вторые входы этих сравнивающих устройств соединены вместе и через ключи 7, 8, 9, подключены к первым входам сравнивающих устройств 10, 11, определяющих знак неравенстна между напряжением (4 и напряжением О и к паралельно соединенным делителям, составленным из резисторов 12 и 13;14 и 15; 16 и 17 измеряемого напря 15 2 а 3 О 35 40 45 50 55 60 65 жения, которые подключены черезповторитель 18 напряжения к клеммам,Выходы сравнивающих устройств 10,11подключены ко входам дешифратора 19,первые п выходы которого соединены с управляющими входами ключей 7,8, 9, а последний и -й - с первымвходом дешифратора 20 результатапреобразования, другие входы которого соединены с выходами сравнивающих устройств 4,5,б,Дешифратор 20 ныдает результаты либо в значениях преобразуемого напряжения, либо в их целочисленных логарифмах. Делитель из двух резисторов 16,17 с наименьшим коэффициентом передачи не имеет сравнинающего устройства. Количество резисторов 1, 2,3 и,следовательно, количество сравнивающих устройств 4, 5, б, участвующих в преобразовании напряженияО в код, зависят от заданных точности и динамического диапазона отдельно:о предела измерения. Количество делителей и на резисторах12 и 13, 14 и 15, 1 б и 17 и количество сравнивающих устройств 10,11 изависит от общего динамического диапазона преобразуемого значения напряжения Ох(Охи-Ох )и динамического диапазона отдельного предела измерения 1 Оиох Ои и)Цепи питания элементов преобразователя на чертеже не показаны,Работа преобразователя начинается с подключения напряжения питания, эталонного напряжения Оо и измеряемого напряжения О, При Функционировании резисторов 12-17 сраннинающих устройств 10, 11, дешифратора 19 и ключей 7, 8, 9 на выходе последних относительно общейшины осуществляется масштабированиепреобразуемого напряжения, Передаточная характеристика указанной совокупности узлов обозначена как ломаная (фиг,2). и на первом участке (призамкнутом ключе 7) она линейно поднимается под углом 45 к оси Ох до значения О = О при О = О 1 .Это обуслонх иах хлено, в данном частном случае, выборомвеличины сопротивления резистора 12,равным нулю (поэтому его можно не показывать,оставив только пронод), авеличина сопротивления резистора13 при этом может быть любой, не равной нулю, например равной бесконечности, когда и резистор и провода егосоединяющие излишни. В общем случаевеличины сопротивлений резисторов12 и 13 могут быть любыми конечнымивеличинами, определяющими наклонпервого участка характеристики блокаомасштабирования, отличный от 45После того как напряжение 0. снимаемое с резистора 13 станонится равным О = О , ключ 7 размыкается, ащах- о .ключ 8 замыкается. Напряжение О наконце первого участка характеристи 752788ки,снимаясь уже с точки связи резисторов 14, 15 мгновенно спадаетдо величины Ц,т,; и далее нарастает,с увеличением О по прямой в а"раз медленнее чем на 1 участке (отнуля до О ) вновь до величины ОПри О - Оо срабатывает сравнивающееустройство 11 и дешифратор 19, ключ8 размыкается, а ключ 9 замыкается,О снимается с резистора 18, упавпри О= О с О до О,;. Дальнейшееувеличение преобразуемого напряженияповышает Ов а раз медленнее,чем на предшествующем (втором) участке и в а 2 раз медленнее, чем напервом участке характеристики,15Масштабированное значение напря 1жения О ,соответствующее преобразуемому напряжению О,поступая навходы всех сравнивающих устройств4, 5, б, заставляет определенную ихчасть, младшую по номеру, сработатьпри значении О О о (где Оо,частные эталонные значения напряжения, образуемые на резисторах 1, 2,3 соответственно ОО 1, О О 2, О оз)поДчиняющиеся соотношейиям геометрической пргрессии. Остальная часть сравнивающих устройств, где в О с О,;,не сработает выходные сигналы сравнивающих устройств 4, 5, б, непосредственно и выходные сигналы срав- З 0кивающих устройств 10,11 через дешифратор 19 поступают на вход дешиф -ратора 20 и обеспечивают последнемувыдачу результата преобразования либо в дискретных значениях напряжения, 35либо в их целочисленных логарифмах.Формула изобретенияБыстродействующий аналого-цифровой преобразователь, содержащий делитель эталонного напряжения из последовательно соединенных резисторов, подключенный к источнику эталонного напряжения, группа из и - 1 сравниваюших устройств, первые входы которыхобъединены и подсоединены к источнику эталонного напряжения,. 1 руппа изи сравнивающих устройств, первыевходы которых подключены к соответствующим выходам делителя эталонногонапряжения, дешифратор результатапреобразования, входы которого подключены к выходам п сравнивающихустройств, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью выравнивания относительной погрешности результатовпреобразования по всему диапазону иповышения точности, в него введеныдополнительный дешифратор, л паралельно включенных делителей преобразуемого напряжения с коэффициентамипередачи, соответствующими членамгеометрической прогрессии и состоящих из двух последовательно включенных резисторов, с значениями сопротивлений, соответствующими членамгеометрической прогрессии,п ключей,причем вторые входы исравнивающихустройств подключены к соответствующим выходам делителей преобразуемого напряжения и через ключи подсоединены к объединенным между собой входам и сравнивающих устройств,выходы и - 1 сравнивающих устройствподключены ко входам дополнительногодешифратора, выходы которого подсоединены к управляющим входам ключейи к входам дешифратора результатапреобразования, входы делителей преобразуемого напряжения подключены кисточнику преобразуемого напряжениячерез повторитель напряжения,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Филиппов Н,А. Построение аналого-цифрового преобразователя с постоянной относительной погрешностью,ффизмерительная техника, 1975,Р 12,2.А.АгЬе циси ЯЛпг:.Гаьт АРСЪеп 1 гаРбоЬога 1 огеп 1 йг ЕРес 1 гопс КГА 300 сН 2517ЫбсЬ У 4 еМ СегтопЧ,ГеЬгиаг,19751 прототнп).752788 Составитель Г.ИаповалРедактор С.Тимохина Техред И,Асталош Корректор Е,П сное о й Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная 3 47 б 4/19 Тираж 995ЦНИИПИ Государственнопо делам изобретен 113035 у Москва, КПодмитета СССоткрытийушская наб