Аналого-цифровой преобразователь

Сеоз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТБЗЬСТВУ о 11900443(22) Заявлено 0310,79 (21) 2824945/18-21с присоединением заявки Мо(И М. Кл.з Н 03 Х 13/20 Государственный комитет СССР ие делам изобретений и открытийДата опубликования описания 230182 Л,Н.Григорьев, В.В.Козлов и Н.Л.Краси)тская(72) Авторы изобретения сударственный научно-исследовательск ститут теплоэнергетического прнборос(71) Заявитель 5 4 ) АНАЛОГО-ЦИФР ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть применено в системах связи управляющих вычислительных машин собъектами управления.Известен аналого-циФровой преобразователь (АЦП), содержащий генератор импульсов, счетчик, генераторпилообразного напряжения и блок сравнения (1),Такое устройство имеет недостаточнО высокую точность из-эа большоговлияния шумов на входном сигнале,а так как улучшение отисхаеиия сигнал/шум за счет постановки Фильтрови корреляторов малоэФФективно, поскольку эти устройства сами вносятдополнительную погрешность.Известен интегрирующий аналогоциФровой преобразователь, содержащжйинтегратор, три аналоговых ключа,компаратор, два триггера, счетчик,генератор частоты, одновибратор иисточник эталонного напряжения, причемвходы преобразуемого и эталонного напряжения через два аналоговыхключа соответственно соединены совходом интегратора, выход которогоподключен ко входу компаратора, соединенного своим выходом с нулевыми входами обоих триггеров, единичный вход первого триггера соединен с выходом переполнения счетчика, а прямой и инверсный выходы этого триггера подключены соответственно к управляющим входам входных аналоговых ключейт вход сигнала фПускф соединен с нулевым входо)и счетчика и через одновибратор с единичным входом второго триггера, прямой выход которого соединен со входом разрешения счета счетчика, а инверсный выход с управляющим входом третьего ключа который подключен . параллельно к конденсатору интеграторат счетный вход счетчика соединен с выходом генератора частоты 21.Недостатком этого преобразователя является низкая точность.Целью изобретения является повышение точности.Для достижения поставленной цели в аналого-циФровой преобразователь, содержащий интегратор, вход которого соединен с выходами аналоговых ключей первые входы которых соединены соответственно с шиной входного напряжения и с шиной эталонного напряжения, выход - с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с об 900443щей шиной, счетчик, нулевой вход которого .подключен к шине сигналаПуск, счетный вход - к выходугенератора частоты, выход переполнения - к единичному входу триггера,прямой выход которого соединен с 5упранляющим входом второго ключа,введены диод, включенный параллельноконденсатору интегратора, два элемента И и два инвертора, причемвходы первого элемента И соединены 10соответственно с выходом компаратораи инверсным выходом триггера, авыход соединен с управляющим входомпервого ключа, первый, второй и третий входы второго элемента И соединены соотнетстненно с шиной сигналаПуск через первый инвертор, свыходом компаратора через второй инвертор и с инверсным выходом триггера, нулевой вход которого подключен к шине сигнала Пуск, выходвторого элемента И подключен ковходу интегратора, при этом разрешающий вход счетчика соеднен свыходом компаратора.На Фиг. 1 приведена блок-схемааналого-цифрового преобразователя;на Фиг.2 - временные диаграммы,поясняющие работу преобразователя.Аналого-цифровой преобразовательсодержит шины входного 1 и эталонного 2 напряжений, аналоговые ключи 3 и 4, интегратор 5, диод 6,компаратор 7, генератор частоты 8,триггер 9, счетчик 10, дна элементаИ 11 и 12, шину сигнала Пуск 13, 35два иннертора 14 и 15. Вход интегратора 5 соединен черезаналоговый ключ 3 с шиной 1 входного напряжения, через аналоговый 40ключ 4 с шиной 2 эталонного напряжения и с выходом элемента И 12,диод 6 включен параллельно конденсатору интегратора, выход интегра"тора соединен со входом компаратора. 45Счетный вход счетчика 10 подключен квыходу генератора частоты, нулевыевходы счетчика 10 и триггера 9 соединяются с входом сигнала Пуск13, вход разрешения счета соединяется с выходом компаратора, выходыразрядон счетчика являются выходамипреобразователя 16, а выход переполнения соединен с единичным входом триггера 9, прямой выход которого подключен к управляющему входу 55аналогового ключа 4Входы элемента И 11 соединяются соответственнос выходом Ыомпаратора 7 и инверснымвыходом триггера 9, а выход - с уп"" равляющим входом ключа 3. Три входа 60элемента И 12 подключены соответственно к инверсному выходу триггера,к шине сигнала Пуск 13 черезинвертор 14 и выходу компараторачерез инвертор,15 . 5 На фиг.2 приняты следующие обоз-начения : сигнал Пускф - 17Увыход 18 инвертора 14, прямой выход19 триггера 9 инверсный выход 20триггера 9, вход 21 интегратора 5,выход 22 интегратора 5, выход 23компаратора 7,Устройство работает следующим об.разом,В исходном состоянии триггер 9 находится в состоянии 1 ф (сигнал 20, фиг.2), счетчик 10 хранит результат предыдущего преобразования, аналоговый ключ 4 открыт единичным сигналом с прямого выходатриггера 9, на вход интегратора 5 с шины 2 поступает эталонное напряжение, имеющее полярность, обратную полярности преобразуемого напряжения (сигнал 21,фиг.2). На выходе интегратора присутствует потенциал, равный падению напряжения на диоде 6 (22), Когда на шину сигнала Пуск (сигнал 17, фиг.2) передним Фронтом этого сигнала триггер 9 и счетчик 10 приводятся в нуленов состояние, закрывается аналоговый ключ 4 по заднему фронту сигнала Пуск (сигнал 8, фиг,2) элемент И 12 приходит в состояние 1 и с его выхода на вход интегратора поступает напряжение перегона 21.Интегратор начинает интегрировать зто напряжение и, когда выходное напряжение интегратора станет равным напряжению срабатывания компаратора 7 (сигнал 22, фиг.2), последний опрокидывается (сигнал 23, Фиг.2) и единичный сигнал с его выхода поступает на вход разрешения счета счетчика 10, а также вместе с единичным сигналом с инверсного выхода триггера переводят элемент И 11 н состояние 1, открывается аналоговый ключ 3, подключающий на вход интегратора преобразуемое напряжение с шины 1сигнал 21,фиг. 2). Интегратор начинает интегрировать это напряжение, а счетчик просчитывает импульсы генератора частоты 8 до момента переполнения счетчика.По сигналу с выхода переполнения счетчика 10, триггер 9 переходит в состояние 1 ( сигнал 19 и 20, Фиг.2), нулевой сигнал с инверсного выхода триггера через элемент И 11 размыкает аналоговый ключ 3, а единичный сигнал с прямого рыхода триггера заьыкает аналоговый ключ 4, в результа" те чего на вход интегратора поступает с шины 2 эталонное напряжение противоположной полярности по отношению к преобразуемому напряжению (сигнал 21, фиг.2). Выходное напряжение интегратора начинает изменяться в обратную сторону, а счетчик начинает второй цикл счета. Когда выходное напряжение интеграторастанет равным напряжению срабатыва" ния компаратора (сигнал 22, фиг.2), последний отключается и прекращает счет импульсов счетчиком 10, Схема приходит в исходное состояние.На выходах разрядов счетчика будет зафиксирован код, пропорциональный величине преобразуемого напряжения.Таким образом, в предлагаемом .преобразователе и запуск, и останов счетчика осуществляется по сигналу с компаратора, в результате чего уменьшается влияние погрешностипорога срабатывания и временного дрейфа компаратора, появляется возможность осуществлять следующий цикл преобразования через длительный ин-, 1 Ъ тервал времени после предыдущего цикла без дополнительной регулировки устройства.формула изобретенияАналого-цифровой преобразователь, содержащий интегратор, два аналоговых ключа, компаратор, счетчик, триг. гер и генератор частоты, причем вход 25 интегратора соединен с выходами аналоговых ключей, первый вход первого иэ которых подключен к шине входного напряжения, а первый вход второго - к шине эталонного напряжения, выход интегратора соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с общей шиной, нулевой вход счетчика подключен к шине сигнала ффПуск, счетный вход - к выходу генератора частоты, выходпереполнения - к единичному входу триггера, прямой выход которого соединен с управляющим входом второгоключа, отли чающий ся тем, что, с целью уменьшения погреш" ности преобразования, в него введены два элемента И. два инвертора и диод, включенный параллельно конденсатору интегратора, входы первого элемента И соединены соответственно с выходом компаратора и инверсным выходом триггера, а выход соединен с управляющим входом первого ключа, первый, второй и третий входы второго элемента И соединены соответственно с шиной сигнала 1 Пуск через первый инвертор, с выходом компаратора через второй инвертор и с инверсным выходом триггера, нулевой вход которого соединен сшиной сигнала фПуск, а выход второго элемента И подключен к входу интегратора, при этом разрешающийвход счетчика соединен с выходомкомпаратора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Гитис Э.И . Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств. И., Энергия ф, 1975,с. 295-296 . 2. Балакай В.Г. и др. Интегральныесхемы АЦП и ЦАП.М., ффЭнергия,1978, с.62-66.900443 Соста нк. ктоэ 122 13035,Ио ая, 4 нлиал ППП,1 Патент,г.ужгород,ул. 4/74 Тираж ВНИИПИ Госуд по делам скваель Л.БеляеваТ. Маточка . Корректор И.д 53 Подписное рственного комитета СССР иэобретемий и открытий -35,Раушская наб.,д,4/5Ф