Способ аналого-цифрового преобразования и устройство для его осуществления

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик,и 947961(61) Дополнительное к авт, свид-ву(22) Заявлено 10, 01, 80 (21) 2866283/18-21с присоединением заявки Нов 51)М Кй з Н 03 К 13/20 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторизобретения В.И. Тимофеев Центральное конструкторское бюро гидромет орологического приборостроения Госиомгииромета(54) СПОСОБ АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического измерения, а также в качестве автономного измерительного прибора с автоматической цифровой коррекцией аддитивной и мультипликативной погретвностей преобразования аналоговой величины в цифровой код.Известен способ аналого-цифрового преобразования, основанный на преобразовании в частоту следования импульсов измеряемого и двух эталонных напряжений и формировании кода, соответствующего разности количества импульсов частоты, пропорциональной измеряемому напряжению за время измерения, и кода начальной установки, в котором время измерения формируют подсчетом импульсов частоты, пропорциональной коду разности количеств импульсов частоты, пропорциональных первому и второму эталонным напряжениям, подсчитанных за эталонное время, а код начальной установки формируют, вычитая нз количества импульсов частоты, пропорциональной одному из эталонных напряжений за время изме рения кода номинального значения этого эталонного напряжения. Известно устройство для осуществления этого способа, содержащеепреобразователь напряжение -частота,вход которого через аналоговые переключатели соединен с выходами источников двух эталонных напряжений иизмеряемого напряжений, первые тривхода блока управления соединены 10 с управляющими входами аналоговыхпереключателей, первые входы первого,второго, третьего и четвертого элементов Й соединены с четвертым, пятым, шестым и седьмым выходами блокауправления соответственно, а вторыевходы соединены с выходом преобразователя напряжение-частота, входыпервого и второго реверсивных счет-чиков соединены с выходами первогои второго, третьего и четвертогоэлементов И соответственно, входыдвоичного умножителя соединены,свыходами первого суммирующего и второго реверсивного счетчиков, а тщход соединен с входом второго суммирующего счетчика, выход которогосоединен с входом блока управления,входы элемента ИЛИ соединены с четвертым и пятым выходами блока управления, первый вход пятого элементаИ соединен с выходом генератора эта 947961лонной частоты, второй вход соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход соедийен с входом первого суммирующего счетчика 13 .Недостатками известных способа и устройства, его реализующего, яв ляются невысокое быстродействие и низкая точность измерения.Цель изобретения - повышение быстродействия и точности измерения.Указанная цель достигается тем, 10 что в способе аналоготцифрового преобразования, заключающемся в преобразовании на такте калибровки двух эталонных напряжений в частоту следования импульсов и формировании кода, пропорционального разности количеств импульсов, частот, пропорциональных эталонным напряжениям, подсчитанных за постоянное время, преобразований, на такте измерения измеряемого напряжения в частоту следования импульсов и формировании выходного кода на такте калибровки после преобразования в частоту следования импульсов двух эталонных напряжений запоминают количество импульсов частоты, пропорциональной одному из эталонных напряжений, подсчитанных за постоянное время, а формирование выходного кода на такте измерения осуществляют путем подсчета за время измерения разности количеств импульсов частот, пропорциональных измеряемому напряжению и запомненному эталонному напряжению.В устройство для осуществления З 5 способа, содержащее преобразователь напряжение-частота, вход которого через аналоговые переключатели соединен с выходами источников двух эталонных и измеряемого напряжений, 40 блок управления, три выхода которого соединены с управляющими входами аналоговых переключателей, выход преобразователя напряжение-частота соединен с первыми входами первого, 45 второго и третьего элементов И, вторые входы второго и третьего элементов И соединены с первым и вторым выходами блока управления, генератор импульсов постоянной частоты, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с входом первого счет-. чика, выход первого элемента И соединен с суммирующим входом второго счетчика, выходы второго и третьего элементов И соединены с вычитающим и и суммирующим входами третьего счетчика, выходы первого и третьего счетчиков соединены с входами двоичного умножителя, выход которого че рез четвертый счетчик соединен с первым входом блока управления, третий выход которого соединен с другими входами первого и четвертого элементов И, а выход генератора импуль сов постоянной частоты соединен совторым входом блока управления,введены пятый счетчик, вход которогосоединен с выходом второго элементаИ, и второй двоичный умножитель,входы которого соединены с выходами первого и пятого счетчиков, авыход - с вычитающим входом второгосчетчика.На фиг,1 изображена структурнаясхема устройства для осуществленияспособа; на фиг,2 - временная диаграмма работы.Устройство содержит источники1 и 2 эталонных напряжений Ов и Од,источник 3 измеряемого напряженияОх , аналоговые переключатели 4 - Б,блок 7 управления, преобразователь8 напряжение-частота, генератор 9постоянной частоты, элементы И 1013, счетчики 14 - 18, двоичные умножители 19 и 20.Блок 7 управления предназначендля выработки временных интерваловТ= Т 1= ТСОпМи ТиЗм,= ТЬ.Способ осуществляется следующимобразом,Измеряемое и два эталонных напряжения преобразуют в частоту следования импульсов с помощью преобразователя 8 напряжение-частота, на входкоторого подают напряжение через аналоговые переключатели 4 - б, управляемые блоком 7 управления, Процессизмерения состоит издвух тактов: такта калибровки и такта измерения.Такт калибровки состоит из двухподтактов; на первом подтакте калибровки блок 7, управления через аналоговый переключатель 4 подключаетисточник 1 первого эталонного напряжения О на вход преобразователя 8напряжение-частота, на выходе которого формируется частота.Р,04бгде Г - начальная частота преобра.зователя напряжение-частота;крутизна преобразователянапряжение-частотаНа время Т. = Т блок 7 управления подает разрешейие на второйвход элемента И 11, и на суммирующийвход счетчика 14 и вычитающий входсчетчика 1 б поступает количество импульсов йсопМ э+О)На втором подтакте калибровкиблок 7 управления через аналоговыйпереключатель 5 подключает источник2 второго эталонного напряжения Она вход преобразователя 8 напряжение-частота, на выходе которого формируется частота Р .Р =Р +К.О1 О пНа время Т= Т блок 7 управления подает разрешение на второйдвух эталонных напряжений запоминают количество импульсов частоты, пропорционаяьной одному из эталонных напряжений, подсчитанных за постоянное время, а формирование выходного кода на такте измерения 5 осуществляют путем подсчета за время измерения разности количеств, импульсов частот, пропорциональных измеряемому напряжению и запомненному эталонному напряжению. 102. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее преобразователь напряжение-частота, вход которого через аналоговые переключатели соединен с выходами источников двух эталонных и измеряемого напряжений, блок управления, три выхода которого соединены с управляющими входами аналоговых переключателей, выход преобразователя напряжение-частота соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, вторые входы второго и третьего элементов И соединены с первым и вторым выходами блока управления, генератор импульсов постоянной частоты, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого соединенс входом первого счетчика, выходпервого элемента И соединен с суммирующим входом второго счетчика, выходы второго и третьего элементов Исоединены с вычитающим и суммирующимвходами третьего счетчика, выходыпервого и третьего счетчиков соеди"иены с входами двоичного умножителя,выход которого через четвертый счетчик соединен с первым входом блокауправления, третий выход которогосоединен с вторыми входами первогои четвертого элементов И, а выходгенератора импульсов постояннойчастоты соединен с вторым входомблока управления, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что в него введеныпятый счетчик, вход которого соединенс выходом второго элемента И, и второй двоичный умножитель, входы которого соединены с выходами первого ипятого счетчиков, а выход - с вычитающим входом второго счетчика.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Лвторское свидетельство СССРпо заявке р 2608742,кп. Н 03 К 13/20 1978 (прототип,947961 Уток - колибро 5 каЫ дябажго Рю аяЖжкт Составитель А. Кузнецовктор А, Огар Техред Л. Пекарь Корректор зятк Подписноеомитета СССРоткрытийкая наб., д, 4/5 лиал ППП Патент , г, Ужгород, ул. Проектная аказ 5668 78 Тир ВНИИПИ Государс по делам иэо 113035, Москва, ж 959енногоетений35, Ра Ялмар - цзмерение