Аналого-цифровой преобразователь

(57) Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано при разработке в прецизионных устройствах сбора аналоговой информации, системах контроля и управления технологическими процессами, Целью изобретения является повышение точности преобразования за счет точного определения и корректировки ошибки преобразования и ее учета в измерениях. Устройство содержит генератор импульсов, блок управления, блок ключей, интегратор, компаратор, переключатель, элементы И, элемент ИЛИ, реверсивные счетчики, триггер, цифровой компаратор, 1 з.п. ф-лы, 3 ил. тельский инст Б. Скотниковльство СССР1/52, 1987.льство СССР1/52, 1984,ратор 6, компаратор 7, переключатель 8, элементы И 9 - 14, элемент ИЛИ 15, реверсивные счетчики 16, 17, цифровой компаратор 18, триггер 19, выходную шину 20,Блок 2 управления содержит делитель 21 частоты, дешифратор 22, элементы ИЛИ 23 - 25, одновибратор 26,состоянии делитель 21 час- О6, 17 и триггер 19 обнулены,ратора 22 поступает код 000,его находится в состоянии фьные - в состоянии лог. "0",ием команды с выхода 2-1ения на выходе интегратораавно нулю, Переключатель 8ложении 1, Счетчики 16, 17ода элемента И 13 установсуммирования,ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗО ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетВ 1451862, кл, Н 03 МАвторское свидетМ 1246376, кл. Н 03 М Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике, в частности к интегрирующим аналого-цифровым преобразователям напряжения в цифровой код, и может быть использовано в прецезионных устройствах сбора аналоговой информации, системах контроля и управления технологическими процессами.Целью изобретения является повышение точности преобразования за счет более точного определения и корректировки ошибки преобразования.На фиг,1 приведена функциональная схема аналого-цифрового преобразователя; на фиг,2 - вариант выполнения блока управления; на фиг,3 - временные диаграммы работы преобразователя.Устройство содержит генератор 1 импульсов, блок 2 управления, источник 3 измеряемого напряжения, источник 4 эталонного напряжения, блок 5 ключей, интегУстроиствозом.В исходномтоты, счетчикиНа вход дешифпервый выходлог. 1, д осталПод воздействблока 2 управл6 напряжение рнаходится в посигналом с выхлены в режиме 1800616 А 1 работает следующим обр40 45 50 55 В начальный момент Т 1 импульсы с выхода генератора 1 поступают на вход делителя 21 частоты, с промежуточного вывода которого сигналы квантования поступают на элемент И 9. По истечении интервала времени Т 1 код 000 на входе дешифратора 22 изменяется на код 100 и начинается формирование интервала Т 2, в течение которого происходит заряд конденсатора интегратора б, а также подключается выход 4-1 источника 4 эталонного напряжения. В конце интервала Тг вновь изменяется код на входе дешифратора 22, Вследствие этого появляются сигналы управления на выходах 2-4, 2-7 блока 2 управления, Под воздействием управляющего сигнала 2-4 подключается противоположной полярности выход 4-2 источника 4 эталонного напряжения. Одновременно сигналы квантования проходят на вход переключателя 8 через элемент И 9. Далее сигналы через первый выход переключателя 8 поступают на входы элементов И 11, 12, Элемент И 11 для прохождения импульсов квантования заблокирован, а элемент И 12 находится в разрешенном состоянии,Счетчик 17 начинает счет импульсов, поступающих на его вход Конденсатор интегратора б линейно разряжается,По достижении напряжением на выходе интегратора 6 порога срабатывания компаратора 7 на его выходе появляется "0", Поступление импульсов на счетчик 17 прекращается. На его выходе устанавливается двоичный код, отображающий величину преобразованного напряжения с выхода 4-1 источника с ошибкой преобразования из-за дрейфа, смещения нуля, старения элементов, а также воздействия внешних дестабилизирующих факторов. По окончании интервала Тз импульсы с элемента И 9 на вход переключателя 8 прекращаются,В интервале Т 4 на выходе интегратора 6 напряжение равно нулю, компаратор 7 возвращается в исходное состояние,После окончания интервала Т 4 с выходов 2-3 и 2-7 блока 2 управления выдаются команды. Под их воздействием элементы И 9, 11 переходят в разрешенное состояние, а на выходы элементов И 13, 14 поступает лог. "1", Произошедшие переключения приводят к тому, что импульсы квантования с первого выхода переключателя 8 начинают поступать на счетчики 16, 17,Одновременно происходит интегрирование напряженля источника 3 измеряемого напряжения.В зависимости от знака и величины ошибки преобразования возможны три варианта работы устройства в интервале Т 5,5 10 15 20 25 30 35 1. Числовой код, установившийся в счетчике 17 в интервале Тз, меньше опорного кода на цифровом компараторе 18. В этом случае к началу работы устройства в такте Т 5 сигналы на выходах цифрового компаратора 18 отсутствуют. На счетчики 16, 17 поступают импульсы, причем счетчик 16 заполняется из нулевого состояния, а счетчик 17 получает дополнительные импульсы к содержимому. В момент появления лог. "1" на выходе "=" цифрового компаратора 18 через элемент И 14 срабатывает триггер 19, который запрещает дальнейшее прохождение импульсов через элементы И 11, 12 на счетчики 16, 17. Таким образом, в счетчик 16 вводится корректирующий код, численно равный ошибке преобразования.2. Числовой код в счетчике 17 равен опорному коду, т.е, ошибка преобразования равна нулю. В этом случае к началу интервала Т 5 с выходе "=" цифрового компаратора 18 сразу же выходит сигнал "1" и на счетчики 16, 17 импульсы не поступают. Счетчик 16 остается в исходном нулевом состоянии.3. Числовой код в счетчике 17 больше опорного кода, тогда к началу интервала Т 5 на выходе "=" цифрового компаратора 18 имеется сигнал лог, "1". В результате на выходе элемента И 13 изменяется состояние, что переводит счетчики 16, 17 в режим вычитания, На их входы поступают импульсы квантования,Поступление импульсов в счетчики прекращается в момент выхода сигнала лог, "1" на выходе "=" цифрового компаратора 18. Одновременно снимается и сигнал реверса со счетчиков 16, 17, Таким образом, в счетчик 16 вводится корректирующий код положительной ошибки преобразования.В начале интервала Т 6 с входа 2-4 блока 2 управления поступает сигнал на переключатель 8, который переводится во второе положение, Одновременно подключается выход 4-2 источника.,Импульсы переключателя через элемент И 10 и элемент ИЛИ 15 поступают на счетчик 16. Конденсатор интегратора 6 линейно разряжается. В момент достижения напряжения, равного порогу срабатывания компаратора 7, на его выходе появляется напряжение лог, "0", которое поступает на вход элемента И 10 и запрещает прохождение импульсов на вход счетчика 16.С выходной шины 20 снимается двоичный код преобразованного напряжения, в котором устранены ошибки, вносимые элементами преобразователя. По истечении интервала Т 6 на седьмом выходе дешифратора 22 появляется сигнал, который запускает одновибратор 26. Импульснапряжения с его выхода поступает на входы обнуления делителя 21 частоты, счетчиков 16, 17, триггера 19. Устройство приходит . в исходное состояние, Цикл работы устройства повторяется, 5Таким образом, за счет более точного определения и корректировки ошибки преобразования и учета ошибки преобразования в рабочем диапазоне измеряемых напряжений из-за нелинейности преобра зования предлагаемое устройство обладает высокой точностью,Формула изобретения1. Аналого-цифровой преобразователь, 15 содержащий генератор импульсов, блок управления, выходы которого с первого на четвертый соединены с соответствующими управляющими входами блока ключей, первый информационный вход которого соеди нен с выходом источника измеряемого напряжения, второй - с первым выходом источника эталонного напряжения, а выход - с входом интегратора, выход которого соединен с первым входом компаратора, вто рой вход которого является шиной нулевого потенциала, первый реверсивный счетчик, выходы которого являются выходной шиной, отл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования пу тем более точного определения и корректировки ошибки преобразования, в него введены второй реверсивный счетчик и цифровой компаратор, переключатель, шесть элементов И, элемент ИЛИ и триггер, 35 инверсный выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых объединены и подключены к первому выходу переключателя, второй выход которого соединен с первым 40 входом третьего элемента И, второй вход которого объединен с третьим входом второго элемента И и подключен к инверсному выходу компаратора, а третий вход первого элемента И объединен с первыми входами 45 четвертого и пятого элементов И и подключен к третьему выходу блока управления, пятый выход которого соединен с управляющим входом переключателя, вход которого соединен с выходом шестого элемента И, 50 первый и второй входы которого соединены соответственно с шестым и седьмым выходами блока управления, восьмой выход которого является шиной нулевого потенциала, а вход соединен с выходом генератора импульсов, выход первого и третьего элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом первого реверсивного счетчика, вход управления направлением счета которого объединен с аналогичным входом второго реверсивного счетчика и подключен к выходу четвертого элемента И, второй вход которого и второй вход пятого элемента И подключены соответственно к первому и второму выходам цифрового компаратора, первые входы которого являются шиной заданного кода, а вторые входы соединены с соответствующими выходами второго реверсивного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента И, при этом выход пятого элемента И соединен с входом триггера, а второй выход источника эталонного напряжения - с третьим входом блока ключей,2, Преобразователь по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что блок управления выполнен на делителе частоты, дешифраторе. трех элементах ИЛИ и одновибраторе. выход которого является восьмым выходом блока и соединен с входом установки в "0" делителя частоты, вход которого является входом блока, промежуточный разрядный выход - седьмым выходом блока, а выходы разрядов соединены с соответствующими входами дешифратора, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй выход является вторым выходом блока, третий выход соединен с первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, четвертый выход - с вторым входом элемента ИЛИ, пятый выход является третьим выходом блока управления и соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, третий вход которого объединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, является пятым выходом блока и подключен к шестому выходу дешифратора блока управления, седьмой выход которого соединен с входом одновибратора, а выходы первого. второго и третьего элементов ИЛИ являются соответственно первым, шестым и четвертым выходами блока..1 Зх,16 иг Корректор М, Петрова дактор Т,дото и ГКНТ СССР роизводственно-издательский комбинат "Патент". жгород. ул,Гагарина, 1 аказ 1174 ВНИЛП Составитель В, СкотниковТехред М.Моргентал Тираж сударственного комитета по изобретениям 113035, Москва, Ж, Раушская на