Аналого-цифровой преобразователь

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сфвз СоветскихСециалнстнческихРеслублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий, Опубликовано 070382, Бюллетень М 9 33) УДК 681. 325Дата опубликования описания 07.03,82(72) Ав зобретения Заявители ьвовский ордена Ленина политехнический и и Львовский лесотехнический институт(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к автоматике, телемеханике, электронной измерительной и вычислительной технике ииспользуется в информационно-измерительных системах при опросе датчиков,выходной сигнал которых представляетсобой экспоненциально растущее напряженке с большим. значением постоянной времени,Известен аналого-цифровой преобразователь (АЦП) кодо-импульсноготипа, содержащий усилитель входногосигнала, запоминающее устройство,нуль-орган, циФроаналоговый преобразователь, регистр, блок управленияи усилитель импульса запуска (1.Недостатком данного АЦП является то, что он измеряет. мгновенноезначение входного напряжения и не всостоянии определить максимальноезначение, к которому стремитсяэкспоненциально. растущее напряжение.Цель изобретения.- повышение быстродействия,Поставленная цель достигаетсятем, что в .аналого цифровой преобразователь, содержащий усилительвходного сигнала, выход которогосоединен с первым входом первогозапоминающего у йства, второй вход которого соединен с выходом усилителя импульса запуска, а выход - с первым входом первого нуль" органа, блок управления, выходы которого соединены с входами регистра, выходы которого соединены с входами цифроаналогового преобра" эователя, дополнительно введены .второе и третье запоминающие устройства, два элемента задержки, второй и третий нуль-органы, интегрирую щая ВС"цепь, ключ, триггер и блок определения знака разности времен ных интервалов, причем первые входы второго и третьего запоминающих устройств соединены с выходом усилителя входного сигнала, второй. вход второго запоминающего устройства сое динен с выходом первого элемента 20 задержки и входом второго элементазадержки, второй вход третьего эа".поминающего устройства соединен с выходом второго элемента задержки и первым входом блока управления, вы" 25 ходы второго и третьего запоминающихустройств соединены с первыми входами второго и третьего нуль-органа соответственно, вторые входы которых соединены со вторым входом первого нуль-органа, выходом интегри 30 стро911722 10 15 ния знака разности временных интервалов.После заряда конденсатора С доуровня срабатывания нуль-органа 7(момент Ф., фиг. 2) ключ 9 размыкается, а блок 13 управления устанавливает в состояние единицаследуЮщий после старшего разряд регистра 14. При этом, если второйвременной интервал был длиннее первого, то старший триггер регистра14 остается в состоянии еединица,а если короче - то возвращается всостояние нульф.ФПосле разряда конденсатора С довня напряжения (фиг. 2), поданного на нуль-орган 5, ключ 9 размыкается, конденсатор С снова заряжает.ся и блоком 17 определения знакаразности. временных интервалов измеряется новая. разность временных ин 40 тервалов и определяется ее знак.В зависимости от знака этой разностиперед следующим циклом заряда конденсатора С второй (после старшего) разряд регистра 14 будет либо оставлен45 в состоянии единицами, либо воз"вратится в состояние фнульф, атретий разряд регистра - установленв состояние фединицаф,Работа АЦП будет продолжаться50 аналогично описанному выше до тех,пор, пока не будут перепробованывсе разряды регистра 14. После окончания цикла работы в регистре 14АЦП будет получено в цифровом коде55 значение напряжения, к которому стре.мится поданное на вход АЦП напряже"ние,изменяющееся по экспоненциальному закону, задолго до того как О,станет равным 0. АЦП работает следующим образом, После подачи на первый вход АЦП экспоненциально растущего входного напряжения 0 В= 0(1 - 6-ф"), на второй его вход подается импульс запуска, усиливаемый усилителем 10. В момент времени(фиг. 2)., соответствующий подаче импульсазапуска, входное напряжение, усиленное усилителем 1 входного сигнала, запоминает. ся в "ЭУ 2 (О,(, Фиг. 2) . В момент времени 1 (Фиг, 2), при котором импульс запуска.появляется иа выиоде элемента 11 задержки, входное напряжение запоминается в ЗУ 3 (0,фиг,2) а в момент времени з (Фиг. 2) прн котором импульс запуска появляется на выходе элемента 12 задержки, входное напряжение запоминается в ЗУ 4 (0 З, Фиг. 2), После этого блок 13 управления устанавливает в единицуф все разряди регистра 14. На выходе ЦАП 15 появляется максимальное напряжение и начинается. экспоненциВ.альный рост напряжения на конден" саторе С интегрирующей ВС-цепи 8 от произвольного уровня через резистор В до значения. напряжения на выходе ЦАП 15, которое поступает на входы нуль-органов 5 - 7. При достижении этим напряжением уровня, равного напряжению ОЭ, запомненному в ЗУ 4 нуль-органа 7, устанавливается триг 60 рующей ВС-цепи и выходом ключа, первый вход которого соединен с общей шиной, а второй вход - со, вторым входом блока управления, первым входом блока определения знака разности времечных интервалов и выходом триггера, первый вход которого соединен с выходом первого нуль-органа, второй вход - с выходом третьего нуль- органа, при этом выход второго нуль- органа соединен со вторьва входом блока определения знака разности временных интервалов, выход которого соединен с третьим входом блока, управления, вход первого элемента задержки соединен с выходом усилителя импульса запуска, а вход интегрирующей ВС-цепи соединен с выходом цифроаналогового преобразователя,На Фиг. 1 представлена структурная схема аналого-цифрового преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу,Аналого-цифровой преобразователь содержит усилитель 1 входного сигнала, запоминающие устройства (ЗУ) 2"4, нуль-органы 5-,7, интегрирующую ВС-цепь 8, ключ 9, усилитель 10 импульса запуска, элементы 11 и 12 задержки, блок 13 управления, регистр 14, цифроаналогоВый преобразователь 15, триггер.16 и блок 17 определения знака разности временных интервалов. гер 16 в состояние единица, за- мыкается. ключ 9 и конденсатор разряжается до уровня напряжения 0 запомненного в ЗУ 2. Нуль-орган 5 (момент 4) возвращает триггер 16 в состояние нуль и ключ 9 размыкается. При этом блок 13 управления устанавливает все разряды регистра 14 в состояние нульф, кроме старшего разряда регистра 14. Приэтом на выходе ЦАП 15 появляетсяполовина максимального значения на"пряжения ф 0 конденсатор С начинаетзаряжаться поэкспоненте до значения напряжения на выходе ЦАП 15, Приравенстве значения напряжения на конденсаторе С и значения напряженияна выходе ЗУ 3 срабатывает нульорган б, импульс с выхода которого поступает на вход блока 17 определеТаким образом, отличие работы прецлагаемого АЦП от известного АЦП кодо-импульсного типа состоит в том, что в каждом такте преобразования вместо определения соотношенияжением и напряжением на выходе ЦАП определяют разницу между интервалами времени й - Вити й - я , по которой определяют соотношение между напряжением, к которому по экспоненте стремится входное напряжение, и напряжением на выходе ЦАП, к которому стремится по экспоненте напряжение. на конденсаторе С. Еслиг11. С 7 я г я- то напояжение на выходе ЦАПа меньше 0, еслито больше.Предлагаемый АЦП за весьма ко-, роткое время определяет конечное значение напряжения, к которому стремится экспоненциально. возрастающее напряжение О, задолго до окончания переходного процесса.Формула изобретенияАналого-цифровой преобразователь, содержащий усилитель входного сигнала, выход которого, соединен с первым входом первого запоминающего устройства, второй входкоторого соединен с выходом усилителя импульса запуска, а выход - с первым входом первого. нуль-органа, блок управления, выходы которого соединены с входами регистра, выходы которого соединены с входами цифроаналогового преобразователя, о т " л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повиаения его быстродействия, в него введены второе и третье за- поминающие устройства, два элемента задержки, второй и третий нуль-органы, интегрирующая ВС-цепь, ключ, триггер и блок определения знака разности временных интервалов, причем первые входы второго и третьегозапоминающих устройств соединены свыходом усилителя входного сигнала,второй вход второго запоминающегоустройства соединенс выходом первого,элемента задержки,и входом второго элемента задержки, второй входтретьего запоминающего устройствасоединен с выходом второго элемента задержки и первым входом блокауправления, выходы второго и третьего запоминающих, устройств соединеныс первыми входами второго и третьего нуль-органа. соответственно, вто"рые входы которых соединены со вторым входом первого нуль-органа, выходом интегрирующей КС-цепи и выходом ключа, первый вход которогосоединен с общей шиной, а второйвход - со вторым входом блока управления,первым входом блока опре 20 деления знака разности временныхинтервалов и выходом триггера, первый вход которого соединен с выходом первого нуль-органа, второйвход - с выходом третьего нуль-органа, причем выход второго нуль-органа соединен со вторым входом блокаопределения знака разности времен. -ных интервалов, выход которого соединен с третьим входом блока управления, вход первого элемента задержки соединен с выходом усилителяимпульса запуска, а вход интегрирующей ВС-цепи соединен с выходомцифроаналогового преобразователя, .Источники информации,принятые во внимание при,экспертизе1. Хлистунов В.Н. Основы цифровой911722 ФВ ФУб УфУ Составитель А,КуэнецовЮ.Ковач Техред Т.Маточка Корректор В. Синицка еда иал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 148/50 Тираж 954 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, 3-35, РаушПодписноеомитета СССРоткрытийкая наб д. 4/5