Способ интегрирующего аналого-цифрового преобразования

Изобретение относится к электроиэмерительной технике и предназначено для создания прецизионных аналогоциФровых преобразователей,5Цель изобретения - повышение точности преобразования.На Фиг.1 а показано преобразование входного сигнала положительной полярности при наличии напряжения смеще ния е, б - воэможность преобразованиявходного сигнала Б произвольной полярности (е = О); на фиг,2 - один извозможных вариантов аппаратной реализации предлагаемого способа, на фиг.3-15один из возможных вариантов аппаратной реализации устройства управленияи преобразователя время - код (ПВК),на фиг4 - временные диаграммы работыустройства управления и ПВК, 20Сущность способа заключается вследующем,Процесс преобразования осуществляется в два цикла Т, и Т. В первомцикле в течение образцового интервала 25времени Т интегрируют входной сигналБ вместе с напряжением смещения е,затем интегрируют опорное напряжениевместе с напряжением смещения домомента достижения накопленным интегралом значения меньшего заданного порогового уровня Б , Для этого требуется интервал времени кТ который пропорционален величине входного напряжения Б. Далее интегрируют только 35напряжение смещения е до моментавремени, отстоящего от начала интегрирования опорного напряжения Б на заданный интервал времени Т. - который для упрощения в дальнейшем будем обозначать через Т, (фиг.1 а),является частным случаем. В общем случае образцовый интервал времени Т может выбираться из условия обесоФпечения заданного подавления помехи, 45 а (Е,-Г., ) = (Е.,- ) - из условия обеспечения требуемой разрешающей способности. После этого опять интегрируют опорное напряжение Б, вместе с напряжением смещения е до момента достижения накопленным интегралом значения второго порогового уровня Б того же знака, для чего требует"гся интервал времени ь Т , который при условии постоянства опорного нап 55 ряжения П, и напряжения смещения е является величиной постоянной.Во втором цикле Т в течение заданного интервала времени То интегрируют только напряжение смещения е а,затем повторяют последовательность операций, приведенных в первом цикле. При этом информативными являются интервалы времени Т и Т (см.фиг,1, а).Результат преобразования Т находят как.разность определенных в ходе интегрирования интервалов времени по формуле Т = (Т + Т ) - (йТ + АТ ) которая представляет собой разность интервалов интегрирования опорного напряжения в первом и во втором циклах.Способ при реализации обеспечивает малые значения составляющей погрешности преобразования, обусловленной дрейфом .нуля интегратора, предполагает минимальное число коммутаций опорного напряжения и отсутствие взвешенного суммирования величин интервалов времени, что по сравнению с известным способом позволяет повысить точность преобразования.Величины двух пороговых уровнейи Цодного знака выбирают, исходя из величин опорного напряжения Б заданного интервала времени Т и постоянной времени интегрирования Я. Например, величины пороговых уровней могут быть определены из следующих уравнений:ПоТо- Б2е(Т, - ЬТ, )Кроме повышения точности преобразования способ обеспечивает такжепреобразование входного сигнала произвольной полярности при произвольнойполярности напряжения смещения Е ипри неизменной полярности опорногонапряжения Ь . Для этого достаточно(фиг, 1 б) обеспечить при У = 0 длительность ЬТ, и Т , равной Т, /2, чтодостигается просто соответствующимвыбором значения Б,. Зто не требуетабсолютно никаких дополнительных аппаратурных затрат при реализации ине вызывает дополнительных погрешностей,Схема (фиг,2) содержит ключи 1-3,интегратор 4, устройство 5 управления, преобразователь 6 времени в код(ПВК) и устройства 7 и 8 сравнения,Временные диаграммы, представленные на фиг,1 а, полностью отражаютпроцесс изменения напряжения на выхо 14 О 5116де интегратора 4. Соответствующие напряжения подключаются к входу интегратора 4 ключами 1-3, которые управляются сигналами с устройства 5 уп-;5 равления. Устройства 7 и 8 сравнения определяют достижение интегратором пороговых уровней соответственно П1 и 0 выдавая соответствующий сигналпав устройство 5 управления, которое 10 проводит также разряд интегратора после завершения циклов Т, и Т (после достижения интегралом второго порогового уровня Б ).2ПВК 6 осуществляет операцию преоб разования в цифровой код информационй ного интервала времени Т = Т + Т -- ДТ, - ДТ, получаемого в процессе преобразования в устройстве 5 управления. 20Один из возможных вариантов реализации устройства 5 управления и ПВК 6 приведен на фиг.3.Устройство 5 управления содержит генератор 9 опорной частоты, тригге ра 10 и 11, которые осуществляют квантование моментов срабатывания устройств сравнения, делитель 12 частоты, дешифраторы 13-15, формирующие длительности циклов преобразования 30 и образцового и заданного интервалов времени, элемент ИЛИ 16, формирователь 17 импульсов, осуществляющий формирование коротких импульсов по переднему и заднему фронтам, импульса длительностью То, элемент ИЛИ 18, триггер 19, элемент И 20, делитель 21 частоты формирующий сигнал "Сброс" для преобразователя время - код 6, элемент И 22. 40 ПВК 6 состоит из переключателя 23, выходы которого соединены с входами реверсивного счетчика 24.Временные диаграммы работы устрой ства 5 управления приведены на фиг.4 с подробностью, достаточной для однозначного воспроизведения указанного устройства. Единственный узел, нуждающийся в пояснении, формирователь 17 импульсов. Он осуществляет формирование коротких импульсов по переднемуи заднему фронтам импульса длительностью Т . Триггера 10 и 11 осуществляют квантование моментов срабатыванияустройств сравнения. Это осуществляется для того, чтобы исключить накопление погрешности квантования при алгебраическом,суммировании интерваловЦвремени д Т ЬТ, Т и Т в реверсивном счетчике 24,4Формула изобретения Способ интегрирующего аналого-цифрового преобразования, основанный на двух последовательных циклах преобразования, в первом из которых осуществляют интегрирование входного напряжения в течение образцового интервала времени и последующее интегрирование эталонного напряжения до момента достижения значения первого заданного порогового уровня, после чего осуществляют интегрирование нулевого напряжения до заданного момента времени, а во втором цикле интегрируют нулевое напряжение в течение образцового интервала времени и последующее интегрирование эталонного напряжения до момента достижения значения первого заданного порогового уровня, после чего осуществляют интегрирование нулевого напряжения до заданного момента времени, и формирование выходного кода путем заполнения импульсами эталонной частоты разности соответствующих интервалов времени интегрирования эталонного напряжения в первом и втором циклах, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, чтос целью повышения точности преобразования, в каждом цикле преобразования после достижения заданного момента времени ининтегрируют эталонное напряжение до достижения значения второго заданного порогового уровня по абсолютному значению большего значения первого эаданного порогового уровня.1405116 е йх. ЭС 6 г 4 Составитель И.КозлаТехред А.Кравчук Коррек Бутяга Ред акт нько Заказ 3110/56 ого комит ний и отк 130 шская наб., д ектная, 4 оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, у Ви Р 15 й й Й/х УГВ Улрл Упр, АЯ Тираж 928 ИИПИ Государстве по делам изобре 5, Москва, Ж, Подписноа СССРтий