Аналого-цифровой преобразователь компенсационного интегрирования

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскик Социалистических Республик(22) Заявлено 190674 (21) 2035019/18" 21 (511 М. Кл,с присоединением заявим Йо Н 03 К 13/20(23) Приоритет. Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОМПЕНСАЦИОННОГО ИНТЕГРИРОВАНИЯ Изобретение относится к импульсной технике, Устройство предназначено для аналого-цифрового преобразования электрических сигналов,Известен аналого-цифровой преобравователь (Ацп) компенсационногоинтегрирования, содержащий интегратор на операционном усилителе с ВСцепью, ключи, нуль-орган, реверсив-ный счетчик, триггеры интегрирования 10входного и опорного напряжений, недостатком которого является значительная неточность преобразования 1,Известен аналого-цифровой преоб разователь компенсационного интегрирования, содержащий интегратор, входные ключи, источники опорного напряжения и импульсов, реверсивный счетчик, блок управления, триггеры (2), 20 Недостатком такого АЦП является наличие методической погрешности при изменении частоты помехи.цельизобретения - повышение точ ности преобразования АЦП компенсационного интегрирования, в котором период помех не равен фиксированномуинтервалу времени интегрирования ,входного сигнала Т-Тф=аТ, ЗО это достигается тем что в АЦп компенсационного интегрирования, .содержащий источник опорного напряжения, интегратор, выполненный на операционном усилйтеле с входным резистором и конденСатором, цепь ана логовой коррекции, состоящую из пер" вого ключа и резистора, два ключа для подключения входного и опорного напряжений, нуль-орган, триггеры фиксации времени интегрирования входного и опорного напряжений, триггер коррекции, генератор заполняющих им" пульсов, реверсивный счетчик, первый элемент И и блок управления, причем вход интегратора соединен с выходами двух ключей для подключения входного и опорного напряжений, управляющие входы этих ключей подключены к единичным выходам триггеров фиксаций .;времени интегрирования входного и опорного напряжений соответственно, .выход интегратора соединен с первым выводом первого резистора и с входом нуль-органа, выход которого подключен к нулевому входу триггера фиксации времени интегрирования опорного напряжения, единичный вход которого соединен с единичным входом триггера коррекции, выход генератора запол764126 5060 3няющих импульсов соединен с первымвходом первого элемента И, выходомподключенного к суммирующему входуреверсивного счетчика, выход которо,го подключен к нулевому входу триггера коррекции, единичным выходом:подключенного к управляющему входупервого ключа, первый выход блока уп-,равления соединен с входом генератора заполняющих импульсов, а второйвыход - с единичным входом триггераФиксации времени интегрирования входного сигнала, единичный выход которо-го соединен с вторым входом первогоэлемента И, введены элемент с изменяемым сопротивлением, например МОПтранзистор, накапливающий конденсаторкорРекции, диод, второй резистор, второйключ, второй и третьей элементы И. При-чем исток МОП-транзистора подключен к.входу операционного усилителя интегратора, его сток - к второму выводу 20первого резистора, а затвор - к катоду диода, к выходу первого ключа ик одной обкладке накапливающего конденсатора коррекции, другая обкладкакоторого соединена с входом первогоключа, с выходом второго ключа и спервым выводом второго резистора,другой вывод последнего соединен собщей шиной, второй ключ входом подключен к источнику опорного напряжения и к аноду диода, управляющим вхо"дом - к выходу третьего элемента И,первый вход которого соединен с нулевым выходом триггера коррекции,второй вход - с нулевым выходом триг"гера фиксации времени интегрированиявходного напряжения и с первым входомвторого элемента И, второй-вход котброго соединен с выходом генератора заполняющих импульсов, а выход -с вычитающим входом реверсивного счет чика, выход "заем" которого соединен с единичным входом триггера кор"рекции.Структурная схема АЦП и временнаядиаграмма его работы приведены на , 45Фиг. 1 и 2. Входной сигнал, подключенный к клеме 1, с помощью ключа 2,управляе мого триггером 3 фиксации времени . интегрирования входного напряжения, подается на вход интегратора, выполненного на операционном усилителе 4 с кС-цепью 5, б. Интегрирование это-, го сигнала продолжается в течение периода Тп, (фиг. 2 а), формируемЬго блокаы управления 7 по внешнему сигналу источника помехи, подключенного к входу 8. Так как преобразуеьый сигнал содержит гармоническую помеху, то напряжение на выходе интегратора изменяется за период интегрирования не по линейному закону (фиг.2 б) . чика 11 поступают импульсы. В связи с тем, что Тп не равно Тф ( д выбирается так, чтобы Тф было меньше Тп ), то до окончания интегрирования сигнала происходит переполнение счетчика (Фиг. 2,в). По этому сигналу триггер коррекции 12 переключается и своим сигналом (фиг, 2 г) закрывает ключ 13, разрешая тем самым заряд конденсатора 14 по цепи от источника 15 опорного напряжения через диод 16 и резистор 17. При этом подсчет импульсов в счетчике 11 продолжается. С окончанием периода интегрирования элемент И 10 закрывается и открывается элемент И 18. Начинается режим вычитания импульсов от генератора 9 (Фиг. 2,е).Одновременно с этим через элемент И 19 открывается ключ смещения 20, подключая источник 15 опорного напряжения к резистору 17, что приводит к автоматическому запиранию диода 16 и открыванию МОП-транзистора 21, При-. чем его сопротивление зависит от величины накопленного на конденсаторе 14 напряжения ( фиг, 2,д) . При открывании транзистора 21 конденсатор б интегратора начинает разряжаться по цепи, состоящей из МОП-транзистора 21 и резистора 22.Когда накопленный в счетчике 11 после переполнения код в режиме вы" читания станет равным нулю, с выхода .заем счетчика 11 импульс переключает триггер 12 и включает режим интегрирования опорного напряжения через ключ 23, управля. емый триггером 24. Режим интегрирования опорного напряжения (фиг. 2,ж) заканчивается в момент срабатывания компаратора 25 (Фиг. 2 и) . Так как в течение времени, определяемого диаФрагмой е на Фиг, 2,в счетчике 11 происходит вычитание, то результат преобразования должен считываться с нулевых выходов разрядов этого счетчика.уравнение преобразования в данном АЦП имеет следующий вид:вс с" (т ат)-ц:где -ать ) -а) ОдТ ьО.О,Е = с т +ат)Е =- т+ьт)ЗС причем С"ЗрС; р=З +Л, %р иксопротивление цепи элементов 21 и 22соответственноК концу периода Тп помеха сконпЕнсирована. За это же время от генератора 9 импульсов через элемент И 10 насум 4 ирующий вход реверсивного счетОэ),ф+Преобразование выполняется без погрешности, если второй член .выражения (3) равен нулюОткуда%=Тф фдТ или ( В+ ьВ )С = ТФ ф аТ, или если в схеме выполнить условия ТФ=В С и ЬТ щ ьВСр тое = 0Условие, что в АПП величина сопротивления МОП-транзистора 21 пропорциональна ьТ, означает, что окончательный результат преобразования не зависит от соотношения Тф и Тя. Таким образом в предложенном устройстве достигнут положительный эффект, состоящий в повышении точности преобразования. Формула изобретения йналого-цифровой преобразователь компенсационного интегрирования, содержащий источник опорного напряжения интегратор, выполненный на операционном усилителе с входным резисгором и конденсатором, цепь. аналоговой коррекции, состоящую из первого ключа и первого резистора,два ключа для подключения входного и опорного напряжений, нуль-орган, триггеры фиксации времени интегрирования входного и опорного напряжений, .триггер коррекции, генератор заполняющих импульсов, реверсивный счетчик, первый элемент И и блок управления, причем вход интегратора соединен с выходами ключей для подключения входного и опорного напряжений . управляющие входы этих ключей подключены к единичным выходам триггеров Фиксаций времени интегрирования входного и опорного напряжений соответственно, выход интегратора соединен с первым выводом первого резистора и с входом нуль- органа, выход которого подключен к нулевому входу триггера фиксации времени интегрирования опорного напряжения, единичный вход которого соединен с единичным входом триггера коррекции, выход генератора заполняющих Импульсов соединен с первым входом первого элемента И , выходом подключенного к суммирующему входу реверсив 5 10 15 20 25 30 35 40 ного счетчика, выход которого подключен к нулевому входу триггера коррекции, единичным выходом подключенногок управляющему входу первого ключа,перзый выход блока управления соединен с входом генератора заполняющихимпульсов , а второй выход - с единичным входом триггера Фиксации времени интегрирования входного сигнала,единичный выход которого соединен свторым входом первого элемента И,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения, точности преобразова ния, он дополнительно содержит элемент с изменяемым сопротивлением,например МОП-транзистор, накапливаю"щий конденсатор коррекции, диод,второй резистор, второй ключ, второй итретий элементы И, причем исток МОПтранзистора подключен к входу операционного усилителя интегратора, егосток - к второму выводу первого резистора, а затвор - к катоду диода,к выходу первого ключа и к одной обкладке накапливающего конденсаторакоррекции, другая обкладка которогосоединена с входом первого ключа, свыходом второго ключа и с первым выводом второго резистора, другой вывод последнего соединен с общей шиной, второй ключ входом подключен кисточнику опорного напряжения и каноду диода, управляющим входом - квыходу третьего элемента И, первыйвход которого соединен с нулевым выходом триггера коррекции, второй вход -с нулевым выходом триггера фиксациивремени интегрирования входного напряжения и с первым входом второгоэлемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора заполняющих импульсов, а выход - с вычитающим входом реверсивного счетчика, выход езаем 1 которого соединен с единичным входом триггера коррекции. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Гитис Э,И. Преобразователи инФормации, Энергияф, 1970, с. 335.2. Патент США Р 3729733, кл. 340- 347, 24,04.73 (прототил).764126 Составитель С.КоролевТехредй.КастелевичМй фйТираж 995ИИПИ Государственного комитпо"делай изобретений и отМоскна, Ж, Раушская на РедакторЬЗакаэ 63 чйко 02/50 Подписноеета СССРрытийбе д 4/5 1303 д, ул. Проектная,ППП Патент, г. Ужго Корректор М.Шароши,