Адаптивный аналого-цифровой преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ1 ЕОГЪЬЛИК А 2 1)4 Н 0 64, 1 50 ГОСУД АРСТПО ИЗОБРЕТЯ ННЫЙ НОМИТЕТИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ОП ИЗОБРЕТЕН КА У СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССРР 1311028, кл. Н 03 М 1/64, 1986,(54) АДАПТИВННЙ АНОБРАЗОВАТЕЛЬ(57) Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике. По ваавение точности аналого-цифрового преобразователя достигается за счет линеаризации соответствующего участка выходной характеристики рабочего АЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕ 2Фазовращателя, При этом происходит промежуточное преобразование входных сигналов в фазовый сдвиг опорного напряжения с последующим кодированием полученного джазового сдвига. Линеариэация осуществляется эа счет того, что в течение второго такта работы преобразователя, частота управляемого генератора 13 импульсов изменяется в соответствии с нэменени ем крутизны того участка выходной характеристики рабочего Ааэовращате" ля 6, в пределах которого находится значение нескомпенсированного Аазового сдвига, подлежащего кодированию в течение второго такта. Для этого в преобразователь введены блок 20 управляющих напряжений, коммутатор 21, третий опорный Ааэовращатель 22 и третий опорный компаратор 23. 2 илИзобретение относится к измерительной и вычислительной технике,преимущественно может быть ис-,пользовано в аналого-цифровых преобразователях (АЦП) и является усовершенствованием изобретения по авт. св,У 1311028.Целью изобретения является повьгшение точности.На Фиг. 1 представлена Функциональная схема устройства; на Фиг.2(а,б) - диаграммы, поясняющие Формирование младших разрядов кода.Устройство содержит генератор 1опорного напряжения, опорные Фазовращатели 2 и 3, Фазовращатель 4 смещения, блок 5 компенсирующего тока,рабочий Фазовращатель 6, блок 7 Фазовых компараторов, шифратор 8, счетчик 9, опорные компараторы 1 О и 11логический блок 12, управляеьаай генератор 13, счетчик 14, блок 15 компенсирующего тока, блок 16 адаптации,блок 17 управления, резистор 18, нормально замкнутые контакты 19, блок20 управляющих напряжений, коммута"тор 21, опорный фазовращатель 22,опорный компаратор 23.Формирование и-разрядного преобразуемого сигнала происходит за дватакта: в течение первого такта припомощи генератора 1, Фазовращателей4 и 6, блока 7 фазовых компараторови шифратора 8 происходит Формированиеш старших разрядов, Затеи начинается компенсация, в процессе которойиз фазового сдвига, пропорционально, го входному сигналу, вычитается егочасть, пропорциональная коду сформированных старших разрядов.По окончании компенсации выходноенапряжение рабочего фаэовращателя 6имеет некоторый остаточный (нескомпенсированный) Фазовый сдвигкоторьй кодируется в течение второготакта работы,Для пояснения алгоритма формирования и - а младших разрядов коданапомним, что диапазон изменения преобразуемых сигналов разбит на триподдиапазоиа А, В и С (фиг. 2), иформирование младших разрядов происходит по-разному в зависимости оттого, в каком из поддиапазонов находится входной сигнал.Если значение входного сигнала 1находится в поддиапаэоне А (О 4 14(1/2), то младшие разряды формируются путем подсчета импульсов генератора 13 счетчиком 14 в течениеинтервала времени Г, С , гдео- момент опрокидывания опорного компаратора 10 из О в 1";- момент окончания компенсации.Если значение входного сигнала1 находится в поддиапазоне В (1 /241 1 /2 + 1 /2"), то младшиеразряды Формируются путем подсчетаимпульсов генератора 13 в счетчике14 в течение интервала временийонф, 3 , где С- момент началакомпенсации, С " - момент опрокидывания Фазового компенсатора 10 из1 лЕсли значение входного сигнала1 находится в поддиапазоне С (1 /2+Ке+ 1 /2 4 1(1 ), то младшие РазРяды Формируются путем подсчета импульсов генератора 13 счетчиком 14в течение интервала времениСУОкгде 1- момент окончаниякомпенсации; 1- момент опрокидывания Фазового компаратора 10 изв дВ реальных условиях на работу.температуры, питающих напряжений ит.д,), вследствие чего возможно смещение уровней срабатывания фазовыхкомпараторов в блоке 7 как в сторонуувеличения, так и в сторону умень аения относительно их номинальныхзначений. Соответственно код старшихразрядов получают с недостатком (т.е.меньше его действительного значения)или с избытком (т.е, больше его действительного значения). Однако благодаря наличию Фазовращателя 4 всоставе устройства код старвах разрядов может быть получен либо правильным, либо с недостатком (но ни когда с избытком).Если код старших разрядов полученс недостатком, то конечное значениекомпенсируняцего тока уменьшится (посравнению со случаем, когда код стар ших разрядов правильный), при этомимеет место недокомпенсация, иэ-зачего остаточный фазовый сдвиг, подлежащий кодированию в течение второго такта работы, превышает днскрет ность устройства на первом такте егоработы.Поскольку Формирование младших разрядов осуществляется путем заполие1531222 разрядов. блоком 1 5, а э начит, и в ели чина 1 , продолжают нарастать. В тот момент, когда величина 1; достигает необходимого для компенсации значения, блок 16 адаптации выдает сигнал окон" 5 чания компенсации (на его первом выходе), который, поступая на второй вход логического блока 12, вызывает появление на его первом выходе сиг 10 ,нала, выключающего генератор 13, при этом поступление его импульсов на счетчик 14 прекращается. Так происходит формирование младших разрядов выходного кода.15Если величина 1. находится в зоне С (например, соответствует точке 2 на фиг, 2 б), включается блок 5, ток которого вычитается иэ 1в результате чего ток 1, уменьшаетсяКак только на втором выходе блока 1620 адаптации появится сигнал об окончании компенсации, на первом выходе логического блока 12 появляется сигнал с уровнем логического "0", который включает управляемый генератор 13, импульсы которого поступают на счетчик 14. При этом ток, генерируемый блоком 5, продолжает увеличиваться, а величина 1 ; - уменьшаться. В тот момент, когда 1,. уменьшится настолько, что станет равной 1 /2, опорный компаратор 10 перебросится иэ "1" в "О", в результате чего на первом выходе логического блока 12 появится сигнал с уровнем логической 35 "1", который запрещает поступление на счетчик 14 импульсод управляемого . генератора 13. Так присходит формирочание младших разрядов выходногокода в этом случае.Если же величина 1 , находится вхзоне В (например, соответствует точке 3 на фиг. 2 б), то включается блок5, ток которого вычитается из 1 ; в результате чего 1 , уменьшается. В 45момент включения блока 5 на первом выходе логического блока 12 возникает сигнал с уровнем логического "0",запускаещий управляеьаяй генератор13, импульсы которого подсчитываются 50 счетчиком 14. В момент, когда 1 э, ,уменьшится настолько, что станет рав ным 1 /2, опорный компаратор 1 О опрокинется из "фью в "0", в результате ;чего на первом выходе логического 55 блока 12 появится сигнал с уровнем логической "1", в результате чего подсчет импульсов управляемого генератора 13 в счетчике 14 прекращается. Так происходит формирование младших Сказанное справедливо для случая,когда уровни срабатывания фазовых компараторов в блоке 7 не смещены относительно своих номинальных значений. В реальных условиях функционирования устройства имеет место смещенке уровней срабатывания фазовых компараторов в блоке 7, в результатенезависимо от того, к какому поддиапазону принадлежит входной сигнал,значение эквивалентного тока 1, вмомент окончания компенсации оказывается вне интервала 11 /2, 1 /2 ++ 1 /23, теперь оно находится впределах широкого интервала Е /2,1 /2 + 21 /2 (соответствует точке А; или Ана фиг. 2), а соответствующий фазовый сдвиг также находится в более широком интервале,Поскольку в том и другом случаяхкодированию в течение второго тактаподлежит значение 1 з - 1 /2 (которое соответствует уже не участку 12 выходной характеристики рабочегофазовращателя 6, а олее протяженному участку 1 - А (или- А ),где точка А" (А " ) соответствует знагчению эквивалентного тока Еэ, то приэтом возникает дополнительная погрешность преобразования, обусловленнаякривизной (неодинаковой крутизной)участка 1 " 3 выходной характеристики рабочего фазовращателя 6, Дляуменьшения погрешности необходимоучасток 1 - 3 разделить на несколькоучастков, крутизна в пределах которыхпостоянна, и соответствующим образомизменять частоту генератора 13 припереходе от одного участка к друго-,му. В устройстве зто реализованоследующим образом. Участок 1 - 3 выходной характеристики (фиг, 2) разделен на два участка: 1 - К и К - 3(К - значение границы изменения крутизюю выходной характеристики впределах участка 1 - 3).При помощи опорного компаратора23 настроенного на значение, соответствующее точке К, обеспечиваетсяопределение принадлежности значения1 э к одному иэ двух упомянутых участков: единичное состояние компаратора23 указывает на принадлежность 1к участку К - 3, в то время как ну% 4 Зю й Юе 4 т ффр юг Ф фЪ АУ 2 фй Составитель И. РомановаРедактор Н.Лазаренко Техред Л.Сердюкова Корректор О.Ципл каз 7966/56 Ъвак 884 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 левое состояние опорного компаратора 23 указывает на принадлежность 1 к участку 1 - К. Автоматическая перестройка управляемого генератора 13 с одной частоты на другую наоборот осу ществляется следующим образом: в зависимости от состояния опорного компаратора 23 на выход коммутатора 21 (а значит, и на соответствующий управляющий вход управляемого генератора10 13) поступает требуемое управляющее напряжение с одного из двух выходов блока 20. целью повышения точности, введеныблок управляющих напряжений, коммутатор, третий опорный фазовращатель итретий опорный компаратор, первыйвход которого подключен к выходу рабочего фазовращателя, второй вход через третий опорный фазовращатель подключен к выходу генератора опорногонапрякения, а прямой и инверсный выходы соединены соответственно с первым и вторым управляющими входамикоммутатора, первый н второй информационные входы которого подключены соответственно к первому и второмувыходам блока управляющих напряаений, а выход соединен с дополнительным входом управляемого генератораимпульсов.