Интегрирующий аналого-цифровой преобразователь

Союз Советски кСоциапистичесиикРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 111982192(23) Приоритет Н 03 К 1 У 20 Гасударственный комитет СССР пв делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения лА Львовский ордена Ленина политехнически им. Ленинского комсомола институт:1Изобретение относится к цифровойзлектроизмерительной технике,Известны интегрирующие АЦП с двухтактным интегрированием, осуществляющие аналого-цифровое преобразованиеразнополярных напряжений с одним источником опорного напряжения и с запоминающей обратной связью для компенсации дрейфа усилителей устройства, Особенностью известных АЦП является запоминание на конденсаторах запоминающей обратной связи не толькокорректирующей поправки, но и всегоопорного напряжения (или его части,соответствующей пределу измерения ),которое в интервале двух тактов аналого-цифрового преобразования должнооставаться неизменным, так как егОнестабильность вызывает нелинейнуюсоставляющую погрешности преобраэоваония.Известны интегрирующие аналого-цифровые преобразователи, в которых используется один источник опорного на 2пряжения, два запоминающих конденсатора, на одном иэ которых запоминается напряжение, компенсирующее дрейф усилителей устройства, а на другомнапряжение Оо, близкое по абсолютному значению и обратное по полярности опорному напряжению, и результирующее напряжение дрейфа 1.Недостатком этих АЦП является большая погрешность, возникающая вследст" вие разряда запоминающего конденсатора через сопротивление изоляции между выводами конденсатора. Кроме того, в этих АЦП требуется дополнительное время для заряда второго запоминающего конденсатора, что снижает быстродействие АЦП. 8 иих интегратор используется в биполярном режиме, которому свойственна нечувствительность в зоне нуля, вызываемая неопределенностью выходного напряжения нуль-органа, запаздыванием интегратора, нуль-органа и ключей, для устранения которой требуется дополнительное оборудование.3 98219Наиболее близким к предлагаемомуявляется аналого-цифровой преобразователь, содержащий коммутатор, первыевходы которого соединены соответственно с входной шиной, с выходом источни ка опорного напряжения и с выходом делителя спорного напряжения, а вторыевходы - с входом интегратора, выпол-фиг. 2 " временные диаграммы работы ненного на операционном усилителе сконденсатором в цепи обратной связи, 1 овыход интегратора соединен с входомусилителя-компаратора, выход которогочерез ключ соединен с первым выводомзапоминающего конденсатора 12 3.Недостатком известного АЦП является большая погрешность, возникающаявследствие разряда запоминающего конденсатора через сопротивление изоляции между выводами конденсатора, особенно ощутимая в широком диапазоне овоздействия дестабилизирующих Факторов, Кроме того, устройство содержитсложный узел " дифференциальный усилитель, предназначенный для выделенияс высокой точностью разности между 25вспомогательным и опорным или междувспомогательным и входным напряжения"ми, что усложняет схему,Цель изобретения - повышение точности преобразования разнополярных зОнапряжений с применением одного источника опорного напряжения и упрощения схемы. 2 4 дополнительный резистор соединен с инвертирующим входом усилителя интегратора, неинвертирующий вход которого соединен с выходом делителя опорного напряжения.На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства; на(Фиг. 2, б ) ключ 1 замыкается, остальные ключи 2, 3 и 8 разомкнуты. Поскольку неинвертирующий вход операционного усилителя 5 находится под напряжением Иснимаемом с делителя,образованного резисторами 12 и 13,происходит интегрирование разностивходного напряжения Их и напряжения Исм (Фиг. 2 е), После окончаниЯ интеРвала Т 1 сигналом устройства 16(фиг. 2 б) ключ 1 размыкается, а ключ 2 замыкается (Фиг, 2 в), подключая к входу интегратора опорное напряжение Ио, ключи 3 и 8 разомкнуты. Происходит в течение интервала Т 2 интегрирование разности напряжений Ио и Иом,при котором напряжение на выходе интегратора стремится к нулю (Фиг. 2 е ),при достижении которого срабатывает усилитель-компаратор 7, Интервал Т 2 длится от окончания интервала интегрирования до срабатывания компарато- ра. В интервале Т 3 сигналами устройства 16 ключ 2 размыкается (фиг. 2 в ) а ключи 3 и 8 замыкаются (Фиг, 2 г), ключ 1 разомкнут. В таком состоянии устройство находится в течение интервала Т 3 от момента срабатывания нульоргана до начала следующего цикла измерения. На конденсаторе 9 происходитзапоминание напряжения дрейфа усилиДля этого в интегрирующий аналогоцифровой преобразователь, содержащий коммутатор, первые входы которого соединены соответственно с входной шиной, с выходом делителя опорного напряжения, и с выходом делителя опорного напряжения, а вторые входы с вхо 40 дом интегратора, выполненного на операционном усилителе с конденсатором в цепи обратной связи, выход интегратора соединен с входом усилителя-компаратора, выход которого через ключ соединен с первым выводом запоминающего конденсатора, введены дополнительный делитель с коэффициентом де" ления, равным коэффициенту деления делителя опорного напряжения, повторитель и дополнительный резистор, причем дополнительный делитель включен между выходом источника опорного напряжения и общей шиной, выход дополнительного делителя подклЮчен к второ му выводу запоминающего конденсатора, первый вывод. которого подключен к входу повторителя, выход которого через устройстваУстройство содержит коммутатор, состоящий из ключей 1, 2 и 3, резистороперационный усилитель 5 и конденсатор 6, образующие интегратор, усилитель-компаратор 7, ключ 8, запоминающий конденсатор 9, повторитель 10, дополнительный резистор 11, резисторы 12 и 13, образующие делитель опорного напряжения, резисторы 11 и 15, образующие дополнительный делитель, устройство управления 16,Работает аналого-цифровой преобразователь следующим образом.Цикл работы преобразователя Фиксированный, состоит (Фиг. 2 ) из интервалов интегрирования Т 1, преобразования Т 2 и коррекции Т 3. 8 течение фиксированного интервала интегрирования Т 1 сигналом устройства управления 16формула изобретения 5 98219 телей 5, 7 и 10 и разности напряжений Ои напряжения в точке Г. Напряжение в точке С близко к О,ц, Длительность интервала Т 2 однозначно определяет величину и полярность измеряемо-го напряжения.Выходное напряжение интегратора в интервале Т 1 равноо-о т см).1(Ор Осм )Т 2в 2 кп слгде КС- интегрирующие резистор иконденсатор (резистор 4 и иконденсатор 6 ),Так как Оп+Оп -- ОТ -"смТ 2(О)=1/2 Т 1 (при К=3 )Включение эквивалентного сопротивления дополнительного делителя после З довательно с запоминающим конденсатором практически исключает его влияние на устойчивость схемы при эамыкации обратной связи. Интегрирующий аналого-цифровой пре- образователь, содержащий коммутатор, первые входы которого соединены соответственно с входной шиной, с выходом 2 бисточника опорного напряжения и с выходом делителя опорного напряжения,а вторые входы - с входом интегратора, выполненного на операционном усилителе с конденсатором в цепи обратной связи, выход интегратора соединенс входом усилителя-компаратора, выходкоторого через ключ соединен с первымвыводом запоминающего конденсатора,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности преобразова-ния раэнополярных напряжений с применением одного источника опорного напряжения и упрощения схемы, введеныдополнительный делитель с коэффициентом деления, равным коэффициенту деления делителя опорного напряжения, повторитель и дополнительный резистор,причем дополнительный делитель включен между выходом источника опорногонапряжения и общей шиной, выход дополнительного делителя подключен к второму выводу запоминающего конденсатора, первый вывод которого подключен квходу повторителя, выход которого че"рез дополнительный резистор соединенс инвертирующим входом операционногоусилителя интегратора, неинвертирую"щий вход которого соединен с выходомделителя опорного напряжения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизеПатент США М 4034364, кл. 340347, 1977.2, Патент Англии У 1390064,кл. 6 4 Н, 1975 (прототип), 982392"Патент", г. Ужгород, ул. Проектная лиал Тираж 959ИИПИ Государственногопо делам изобретений5, Москва, Ж, Рауш Подписное комитета ССС открытий кая наб д.