Квадратирующий аналого-цифровой преобразователь

(21) (22) (46) (72) в,и. (71) оеН Бебюр лор (53 (56 Р 2 СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 3382896/18-2411,01.8230.10,83 Бюл. Р 40В,Г,Верещагин, М.П.Захарич,узьменков и Д.М.ЛисенковБентральное конструкторскс опытным производством Аской ССР681,335 (088,8)1. Авторское свидетельство СССР355, кл. б 06 Д 7/20, 1967.Патент Великобритании Ф 1535094ОЗ.К 13/20, опублик. 1972 2.кл. Н(54)(57) КВАДРАТИРУИЦ 1 ИИ АНАЛОГО-НИФРОВОИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащийинтегратор, нуль-орган, двоичный счетчик, цифроаналоговый преобразователь, два управляемых ключа, два масштабных резистора, блок управления, который содержит счетчик, триВ 5 -триггера, элемент НЕ, элемент И, генератор тактовой частоты, причем вход элемента НЕ подключен к выходу нуль- органа и 5 -входу первого В 5 -триггера, К -вход которого подключен к выходу элемента НЕ, 5 -вход второго1 б-триггера подключен к шине запуска а 1 -вход подключен к 5 -входу третьего Йб -триггера и выходу старшего разряда счетчика, счетный вход которого подключен к выходу первого элемента И, первый вход которого подключен к выходу генератора тактовой частоты, инвертирующий выход первого кб-триггера подключен к Я -входу третьегойб -триггера, прямые выходы . второго и третьего 85-триггеров подключены соответственно к управляющим входам первого и второго управляемых кличей, первые выводы которых через первый и второй масштабные резисторы подключены соответственно к информационному входу квадратирующего аналого-цифрового преобразователя и шине опорного напряжения, а вторые выводы управляемых ключей подключены к информационному входу интегратора, выход интегратора подключен к входу нуль-органа, выходы двоичного счетчика подключены к цифровым входам цифроаналогового преобразователя, выход которого является выходом квадратирующего аналого-цифрового преобразователя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения точности квадратирующего аналого-цифрового преобразователя, в него введены третий масштабный резистор, третий управляемый ключ, а в блок управления дополнительно введены двакЬ -триггера, четыре элемента И, элемент ИЛИ, причем неинвертирующий выход первого К 5-триггера подключен к первому входу Я второго элемента И, выход которого подключен к 5 -входу четвертогойб - триггера, инвертируищий выход первогоис -триггера оодкнмчен к счетному С входу пятогоК 5 -триггера и первому входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу сброса счетчика, И-вход пятогоК 5 -триггера подключен к 5 -входу второго 5 -триггера, первому входу третьего элемента И и К -входу четвертого 25 -триггера, инвертирующий выход которого подключен к второму входу первого элемента И, инвертирующий выход третьегой 5 -триггера подключен к первым входам четвертого и пятого элементов И, неинвертирующий выход пятого ЙБ-триггера подключен квторым входам второго, третьего и четвертого элементов И, выход третьего элемента И подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход генератора тактовой частоты подключен к второму входу пятого элемента И, инвертирующий выход пятого К 5 -триггера подключен к третьему входу пятого элемента И, выход которого подключен к информационному входу .двоичного счетчика, выход четвертого элемента И подключен к управляющему входу третьего1051548 управляемого ключа, первый выводкоторого подключен к входу интегратора, а второй вывод третьего уп 1Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования входного сигнала в код с квадратичной зависимостью, 5Известен аналого-цифровой квадратор, содержащий интегратор, компаратор, преобразователь напряжение частота импульсов и счетчик 1,Недостатком устройства является 1 О узкий класс решаемых задач.Наиболее близким к предлагаемому является аналого-цифровой преобразователь, содержащий интегратор, нуль- орган, двоичный счетчик, цифроаналоговый преобразователь, два управляемых ключа, два масштабных резистора, блок управления, который содер. жит счетчик, три 85 -триггера, элемент НЕ, элемент И, генератор тактовой частоты, причем вход элемента НЕ подключен к выходу нуль-органа и 5-входу первого К 5 -триггера,Н -вход которого подключен к выходу элемента НЕ, б -вход второго Йб -триггера подключен к шине запуска, а М -вход подключен к 5 -входу третьего Й 5- триггера и выходу старшего разряда счетчика,.счетный вход которого подключен к выходу первого элемента И, первый вход которого подключен к вы- ЗО ходу генератора тактовой частоты, инвертирующий выход первогсйб -триггера подключен к Й -входу третьего Й 5 -триггера, прямые выходы второго и третьего Й 5 -триггеров подключены соответ ственно к управляющим входам первого и второго управляемых ключей, первые выводы которых через первый и второй масштабные резисторы подключены соответственно к информационному входу що квадратирующего аналого-цифрового пре образователя и шине опорного напряжения, а вторые выводы управляемых ключей подключены к информационному входу интегратора, выход интегратора подключен к входу нуль-органа, эыходы двоичного счетчика подключен к входу нуль-органа, выходы двоичного счетчика подключены к цифровым входам цифроаналогового преобразователя, выход которого является выходом квад-И ратирующего аналого-циФрового преобразователя. Устройство работает пс принципу двойного интегрирования. Отличительной особенностью прототипа является то, что в момент обратравляемого ключа через третий масштабный резистор подключен к выходУ цифроаналогового преобразователя,2ного интегрирования ст опорного напряжения вычитается напряжение выхода цифроаналогового преобразователя. В результате опорное напряжение имеет вид спадающего, пилообразного напряжения,что после интегрирования дает параболическую форму напряженияНедостатком известного устройства является невысокая точность преобразования, особенно длябольших величин входного сигнала обусловленнь.х переменной крутизной пересечения сигнала с нулевым уровнем э зависимости от входного сигнала.Цель изобретения - увеличение точности квадратирующего аналого-цифрового преобразователя.Поставленная цель достигается тем, что квадратирующий аналого-цифровой преобразователь, содержащий интегратор, нуль-орган, двоичный счетчик, цифроаналоговый преобразователь, два управляемых ключа, два масштабнь;х резистора, блок управления,который содержит счетчик, три Й 5 -триггера, элемент НЕ, элемент И, генератор тактовой частоты, причем вход элемента НЕ подлючен к выходу нуль-органа и Б -входу первого 5 -триггера, Н-вход которого подключен к выходу элемента НЕ, 5 -вход второго Я 5 -триггера подключен к шине запуска, а к -вход подключен к 5 -входу третьего 85-триггера и выходу старшегс разряда счетчика, счетный вход которогс подключен к выходу первого элемента И, первый вход которого подключен к выходу генератора тактовой частоты, инвертирующий выход первогой 5 -триггера подключен кН -входу третьего 85-триггера, прямые выходы второго и третьего 85 -триггеров подключены соответственно к управляющим входам первого и второго управляемых ключей, первые,выводы которых через первый и второй масштабные резисторы подключены соответственно к:.-,нфср мационному входу кэадратирующего аналого-цифрового преобразователя и шине опорного напряжения, а вторые выводы управляемых ключей подключены к информационному входу интегратора, выход интегратора псдклочен к входу нуль-органа, выходи двоичного счетчика подключены к цифрс" вым входам цифроаналогового преоб 1051548разователя, выход которого является выходом квадратирующего аналогоцифрового преобразователя, дополнительно введены третий масштабный резистор, третий управляемый ключ, а в блок управления дополнительно введены два К 5 -триггера, четыре элемента И элемент ИЛИ, причем неинвертируюции выход первого К 5 -триггера подктдочен к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к 5 -входу четвертогоК 5 -триггера, инвертирующий выход первого Й 5-триггера подключен к счетному входу пя "ого К 5 -триггера и первому вхоцу элемента ИЛИ, выход которого 15 подключен к входу сброса счетчика, К-вход пятогоЧ 5-триггера подключен к Б -входу второго Й 5 -триггера, первому входу третьего элемента И й 8 -входу четвертого К 5 -тригге ра, инвертирующий выход которого подключен к второму входу первого элемента И, инвертирующий выход третьего К 5 -триггера подключен к первым входам четвертого и пятого элементов И, неинвертирующий выход пятого ЙЬ -триггера подключен к вторым входам второго, третьего и четвертого элементов И, выход третьего элемента И подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход генератора тактовой частоты подключен к второму входу пятого элементг И, инвертируюций выход пятогоК 5 -триггера подключен к третьему входу пятого элемента И выход которого лодклю- З 5 чен к информационному входу двоичного счетчика, выход четвертого элемента И подключен к управляющему входу третьего управляемого ключа, первый вывод которого подклю чен к входу интегратора, а второй вывод третьего управляемого ключа через третий масштабный резистор подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, 45На Фиг. 1 представлена структурная схема квадратирующего аналогоцифрового преобразователягна Фиг.2функциональная схема блока управления.56Квадратируюмий аналого-цифровой преобразователь содержит управляемые ключи 1 - 3, интегратор 4,цифро" аналоговый преобразователь 5, нуль- орган б, блок 7 управления, двоичный счетчик 8, масштабные резисторы 9 " 11, блок 7 управления содержит элемент НЕ 12,К 5 -триггеры 13 "7, элементы И 18-22, элемент ИЛИ 23. счетчик 24, генератор 25 тактовой частоты, причем вход элемента 60 НЕ 12 подключен к выходу нуль-органа б и Ь -входу первого 13 В 5 -триггера Й -вход которого подключен к выходу элемента НЕ 12, Б -вход вто рого 14 К 5 -триг.ера подключен к 65 шине запуска, а К -вход подключен к 5-входу третьего 15 Я 5 -триггера и выходу старшего разряда счетчика 24, счетный вход которого подключен к выходу первого 18 элемента И, первый вход которого подключен к выходу генератора 25 тактовой частоты, ин-. вертирующий выход первого 13 К 5 -триггера подключен к К -входу третьего.15 85 -триггера, прямые выходы второго 14 и третьего 15 К 5-триггеров подключены соответственно к управляюшим входам первого 1 и второго 2 управляемых ключей, первые выводы которых через первый 9 и второй 10 масштабные резисторы подключены сО- ответственно к информационному входу квадратирующего аналого-циФрового преобразователя и шине опорного напряжения, а вторые выводы управляемых ключей 1 и 2 подключены к инФормационному входу интегратора 4, выход интегратора 4 подключен к входу нуль-органа 6, выходы двоичного счетчика 8 подключены к цифровым входам цифроаналогового преобразователя 5, выход которого является выходом квадратируюшего аналогоцифрового преобразователя.Неинвертируюший выход первого 13 Р 5-триггера подключен к первому входу второго 19 элемента И, выход которого подключен к 5 -входу четвертого 16 Я 5 -триггера, инвертируюший выход первого 13 К 5- триггера подключен к счетному входу пятого 17 К 5 -триггера и первому входу элемента ИЛИ 23, выход которого подключен к входу сброса счетчика 24, К -вход пятого 17 К 5-триггера подключен к 5 -входу второго 1415-триггера, первому входу третьего 20 элемента И и Й -входу четвертогс 16 К 5 -триггера, инвертирующий выход которого подключен к второму входу первого 18 элемента И, инвертируюций выход третьего 15 Я 5- триггера подключен к первым входам четвертого 21 и пятого 22 элементов и, неинвертирующий выход пятого "7 К-триггера подключен к вторым входам второго 19, третьего 20 и четвертого 21 элементов И, выход третьего 20 элемента И подключен .к второму входу элемента ИЛИ 23, вы" ход генератора 25 тактовой частоты подключен к второму входу пятого элемента И 22, инвертируюций выход пятого 17 К 5 -триггера подключен к третьему входу пятого элемента И 22, выход которого подключен к инФормационному входу двоичного счетчика 8, выход четвертого 21 элемента И подключен к управляющему входу третьего 3 управляемого ключа, первый вывод которого подключен к входу интегратора 4,а второй вывод третьего 3 управляемого ключа через третий 11 масштабный резистор подклю"чен к выходу цифроаналогового преобразователяКвадратирующий аналого-циФровойпреобразователь работает следующимобразом.В момент запуска открывается первый управляемый ключ 1 и входной сигнал интегрируется в течение времени Т определяемого разрядностью счетчика 24 в блоке 7 управления и частотой генератора 25 тактовой частоты. Затем открывается управляемый ключ 2 и интегратором 4 интегрируется сигнал от источника опорного напряжения до тех пор, пока Напряжение на выходе интегратора 4 не станет равно нулю. Б течение этого времени тактовые импульсы с генератора 25 тактовой частоты блока 7 управления поступают на вход двоичного счетчика 8. Количест. во импульсов, поступающих в двоичный счетчик 8, пропорционально времени второго цикла интегрирования и пропорционально преобпаэуемому сигналу.Таким образом, код 8 на выходах, двоичного счетчика 8 есть цифровое представление преобразуемого сигнала Ор с некоторым коэффициентом пропорциональности К= Прр,Поскольку сигнал на выходе цифроаналогового преобразователя 5можно представить какОэ 1.цап =й 0 п т (2)а аналоговый вход цифроаналоговогопреобразователя 5 соединен с источником преобразуемого сигнала, товыражение (2) примет вид21 Оэь ,а и = ( Мгю) ) д пп = К П я Р, ( 3 )После первого срабатывания нульоргана б замыкается управляемый ключ3 и начинается третий такт интегрирования интегратора 4 в течение15 Времени Т, равного Т. Затем,каки в первом случае, открывается управляемый ключ 2 и происходит разрядинтегратора 4 в течение времени Тдо второго срабатывания нуль-органа6 - это четвертый цикл интегрирования.Поскольку Т 4 пропорционально сигналу с выхода квадратирующего аналого-циФрового преобразователя, то,следовательно,т 4 Ь (4)Пересечение сигнала на выходеинтегратора 4 с нулевым уровнем происходит под постоянным наклоном. Таким образом исключаются недостаткипрототипа, т.е. увеличивается точность квадратирующего аналого-цифрового преобразователя.1051548 Составитель Н.Зайцевп Техред М,Тепер Корректор А.Тяск дак акаэ 8670 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, П ая, 4 9 Тираж 706ИИПИ Государственногопо делам иэобретений35, Москва, Ж, Рауш Подписноеомитета СССРоткрытийкая наб., д, 4