Адаптивный аналого-цифровой преобразователь

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 28,05. 79 (21)2770742/18-21 И) М. Кл.з с присоединением заявки Мо Н 03 К 13/20 Государственный комитет СССР о делам изобретений и открытийДата опубликования описания 231282 1обуй Киевский научно-исследовательский и ко институт периферийного оборудования.гного напряЧк - напряжениенала;- число раэрим образом, длс минимальной ешность гд ика опо го сиг-дов счетчика.я входных сигвеличиной наи Так аловИзобретение относится к измерительной технике и может найтиприменение в системах автоматики,вычислительной техники и средствсвязи,Известен аналого-цифровой преобразователь с промежуточным преобразованием во временной интервалсостоящий из нуль-органа, генератопилообразного напряжения, счетчикагенератора тактовых импульсов и логического блока (;13.Недостатками этогопреобразова.теля являются низкая помехозащищен.ность и невысокая точность. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является аналого-цифровой преобразователь с многоступенчатым интегрированием, содержащий источник опорного напряжения, соединенный со входом ключа, второй ключ, вход которого соединен с входом шиной устройства, выходы ключей объединены и подключены через резистор ко входу операционного усилителя, в цепь обратной связи которого включен конденсатор, выход операционного усилителя подключен к нуль-органу, генератор синхоимпульсов, счетчик и блок управления, входы которого подключены соответственно к выходам нульоргана и генератора синхроимпульсов, выходы блока управления подсоединены соответственно ко входу сче:чика импульсов и к управляющим входам ключей, выход счетчика подключен к соответствующему входу блокауправления 2 3Известный аналого-циФровой преобразователь обладает высокой помехозащищенностью и характеризуется высокойточностью преобразования,Однако для входных напряжений с 15 большим динамическим диапазоном изменения сигнала относительная погрешность преобразования зависит отамплитуды входного сигнала и опреде ляеТся по.Формуле20сов, поступивших в счетчик 8 (например, переполнение счетчика), навыходе интегратора формируется напряжениет 15оЧ:1огде Р 1 - сопротивление резистора 9,С - емкость конденсатора 11, 10 В это время блок 7 управленияразмыкает ключ 4, сбрасывает счетчик 8 и замыкает ключ, 3. При этомна вход интегратора поступает напряжение - Ч от источника 1 опорного напряжения, Интегрирование продолжается до тех пор, пока напряжение на выходе интегратора станет равным нулю.В .этот момент времени с выхода нульоргана 13 в блок 7 управления поступает низкий уровень сигнала, которыйблокирует счетчик 8 и размыкает ключ3. На этом цикл преобразования заканчивается. Поскольку Напряжениена выходе интегратора в начале и вконце цикла одинаково и равно нулю,то можно записать уравнение от откуда т-т ч2 1 Г Чх =Чг т= и 35 где Т - длительность цикла преобразования,и - количество разрядов счетчика 8;М - число в счетчике 8 и в кон це цикла преобразования.Если величина входного сигнала Чхоказалась меньше напряжения источника 2 опорного напряжения, т.е.ЧЧ то в блок 7 управления посту пает низкий уровень сигнала с выходакомпаратора.б. Это приведет к замыканиюв начале цикла преобразованияключа 5. При этом в конце интервала Тна выходе интегратора формируется 50 напряжение1Ч: - " ЧХо йсоВ конце цикла преобразования напряжение.на выходе интегратора описывается уравнением т (-ч) ас=о,тЧ Ю+ -1р с Х К 1 СЪо пряжения относительная погрешностьпреобразования будет максимальна.Цель изобретения в .повышениеточности преобразования.Указанная цель достигается тем,что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий источник опорногонапряжения, соединенный с входомключа, второй ключ, вход которогосоединен с входной шиной устройства, выходы ключей объединены и подключены через резистоР к входу операционного усилителя, в цепь обратной связи которого включен конденсатор, выход операционного усилителя подключен к нуль-органу, генератор синхроимпульсов, счетчики блок управления, входы которогоподключены соответственно к выходамнуль-органа и генератора синхроимпульсов, выходы блока управления подключены к входу счетчика импульсови к управляющим входам ключей, выходсчетчикаподключен к соответствующе"му входу блока управления, введенывторой источник опорного напряжения,третий ключ, второй резистор и компаратор, выходы третьего ключа икомпаратора подключены к входной шине устройства, второй вход компаратора соединен с выходом второго источ"ника опорного напряжения, выходкомпаратора подключен к входу блокауправления, управляющий вход третьего ключа соединен с выходом блокауправления, выход третьего ключа через второй. Резистор подключен к входу операционного усилителя.На чертеже представлена блок-схема предлагаемого, преобразователя.Он содержит источник 1 и 2 опорного напряженияключи 3 - 5, компаратор б, блок 7 управления, счетчик 8, резисторы 9 и 10, конденсатор11, операционный усилитель 12, нульорган 13, генератор 14 синхроимпульсов, Операционный усилитель 12,конденсатор 11 и один из резисторов9, 10 составляют схему интегратора,Преобразователь работает следующим образом.Допустим, что измеряемый сигналимеет напряжение, большее чем напряжение источника 2 опорного напряжения, т.е. ЧХЧ, . Тогда свыхода компаратора б в блок 7 управления поступает высокий уровеньсигнала. В результате этого в начале цикла преобразования блок 7 управления замыкает ключ 4 (,ключи 3 и5 при этом разомкнуты ), подавая через резистор 9 на вход интегратора.измеряемое напряжение Чх. В это жевремя на вход счетчика 8 начинаютпоступать синхроимпульсы от генератора 14. По истечении некоторого интервала времени Т 1, величина которого определяется количеством импульЧ аС+ Рг)си =Ойсх Р 1 с откудат 1-Т 1 8 Й ЧгЧх Чг та апсопротивление резистора 10;число в счетчике 8 в концецикла.принять соотношение сопротивгде й 2 -4 Еслилений 1 1 птахЧ- т =к - Еаа2 2 хнах тхп Чх щахх 1 хОТаким образом, при изменении напряжения входного сигнала в диапазоне ЧщсЧ .преобразование произво- Зо дится с отйосительной погрешностью Ь, а в диапазонеЯЧ, с погрешностью . Благодаря такому схемному решению точность измерения входных сигналов с минимальным на пряжением повышается в 2 раз,Формула изобретения Адаптивный аналого-циФровой преобразователь, содержащий источник ф опорного напряжения, соединенный где Е - целочисленная функция;Ъво;2 А еп - максимальный и мини-Омальный уровни входного сигнала, то чтобы числад и М в счетчике 8 имели одинаковый масштаб, число Й необходимо разделить на 2 . Это означает, что в этом случае запятую в сМетчике необходимо перенести на Е разрядов влево.Сигнал переноса запятой с блока 7 управления поступает на выход уст-, ройства.Для максимального использования всех разрядов счетчика 8 напряжение Ю источника 2 опорного напряже.ния следует выбирать из условия25 с входом ключа, второй ключ,вход которого соединен с входной шиной устройства выходы ключей ббъединены и под-, ключены через резистор к входу операционного усилителя, в цепь обратной связи которого включен конденсатор, выход операционного усилителя подключен к нуль-органу, генератор синхроимпульсов, счетчик и блок управления, входы которого подключены соответ.ственно к выходам нуль-органа и генератора синхроимпульсов, выходы блока управления подсоединены к входу счетчика импульсов и к.управляющим входам ключей, выход счетчика подключен к с соответствующему входу блока, управления, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй источник опорного напряжения, третий ключ, второй резистор и комчаратор, выходы третьего ключа и компаратора подключены к входной шине устройства, второй вход компаратора соединен с выходом второго источника опорного напряжения, выход компаратора подключен к входу блока управления, управляющий вход третьего ключа соединен с выходом блока управления, выход третьего ключа через второй резистор подключен к входу операционного усилителяИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ивецкий Б.И.Электронные измерительные приборы с цифровым отсчетом. Киев, "Техника", 1970,с. 34,рис. 8;2. Харрисон Т, Управляющие вычислительные машины в АСУ технологическими процессами. "Мир", 1975, т. 1,с. 309, фиг. 3-87 прототип.984035 аз аренк оставитель И, Долгушеваехред Л. Пекарь- Корректор М. Шарош Редак акаэ 9956/ 75 Тираж 959 ПВНИИПИ Государственного комитетапо делам изобретений и открыти 13035, Москва, Ж, Раушская наб;,илиал ПНП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна одписноСССРйд. 4/5