Способ интегрирующего аналого-цифрового преобразования

) 4 Н ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМ У ехнический и 1979, 9ЛО ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) СПОСОБ ИНТЕГРИРУЮЩЕГО АНА ГОЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ(57) Изобретение относится к областиэлектроизмерительной техники и можетбыть использовано для повышения быстродействия прецизионных цифровыхсредств измерения, Цель изобретения -повышение быстродействия аналого-цифрового преобразователя. Поставленнаяцель достигается тем, что согласноспособу интегрирующего аналого-цифрового преобразования, заключающемусяв и первых циклах преобразования,каждый иэ которых состоит из последовательного интегрирования первогоаналогового сигнала в течение фиксированного интервала времени, второгоаналогового сигнала в виде образцового напряжения полярностью, противоположнои первому, до момента равенства нулевому напряжению, формировании интервала времени в течение интегри" рования второго аналогового сигнала и формировании выходного кода путем заполнения данного интервала времени импульсами опорной частоты, усреднении выходных кодов за и циклов преобразования, дополнительно осуществляют аналогичные (а+1)-й цикл преобразования и последущие и вторыециклы преобразования, Причем в первых и вторых и циклах преобразования при интегрировании первого аналогового сигнала в качестве последнего используют опорное напряжение, а в (и+1)-м цикле пре-Ж образования при интегрировании первого аналогового сигнала в качестве по- МФ следнего используют преобразуемое напряжение, а в качестве фиксированного интервала времени и в и первых и и ф вторых циклах преобразования используют интервал времени, в ш раз (ш )1) меньший фиксированного интервала вре- мени (и+1)-го цикла преобразования, при этом при усреднении выходных кодов в (2 п+1)-х циклах преобразования осуществляют усреднение выходных ко Р дов для и первых и и вторых циклов СР преобразования с весами, попарно одинаковыми и уменьшающимися симметрично по мере удаления относительно+Тс(1 т - +2 п --о : о о на и+1, то получим п:1 (Тп+1 с(к)-1 +Тс +М + Если сложить соответственно левыеи правые части уравнений и разделить иТх + +1 тс(о 1 +тскт+1 +Заполнив информативные интервалы времени опорной частотой Гу, получим4=)Ъ+функцию преобразования способа где И,Ы - результаты преобразования примыкающих интервалов времени, тов код временных интерва- с целью исключения накопления погреш 55лов Т, Т соответствен- ности квантования необходимо синхроно. низировать опорной частотой Г, моменТак как промежуточные результаты ты времени, в которые происходит преобразования получены в виде не- отключение образцового напряжения Ц45 50 55 Предлагаемый способ в сравнении с известным способом позволяет при одинаковом уменьшении случайной погрешности увеличить быстродействие вш Ъ+11К = - - - -" раза+20где и - целое; ш )1.На фиг.2 показана схема устройства для осуществления предлагаемого способа. Устройство содержит ключи 1 - 4, источник 5 опорного напряжения, источник 6 образцового напряжения, интегратор 7, генератор 8 опорной частоты, сравнивающее устройство 9, устройство 10 управления и счетчик 11 импульсов.Временные диаграммы, представленные на фиг.1, полностью отражают процесс изменения напряжения на выходе интегратора 7, Сигналы Е; 11 и Б подключаются к входу интегратора 7первым, вторым и третьим ключами 13 соответственно, Четвертый, ключ 4 осуществляет сброс интегратора 7 по завершении полного цикла преобразования и поддержание нулевого потенциала на его выходе до прихода импульса "Внешний запуск", Сравнивающее устройство 9 выделяет моменты равенства нулю значения накопленного интеграла, Устройство 10 управления управляет работой ключей 1 - 4, а также осуществляет заполнение информативных интервалов времени Т опорной частотой й с последующим умножением полученных результатов на соответствующие весовые коэффициенты Ч.Счетчик 11 импульсов преобразует информативные импульсные последовательности в выходной код.Функциональная схема устройства 1 О управления приведена на фиг.3.Устройство О управления содержит Э-триггер 12, ДК-триггеры 13 - 15, реверсивный двоичный счетчик 16 импульсов, делитель 17 частоты с переменным коэффициентом деления, делитель 18 частоты на два, одновибраторы 19 и 20, элементы И 21 ". 24, элементы ИЛИ 25 - 27, элемент ИСКЛЮЧА 10- ЩЕЕ ИЛИ 28 и элемент 29 задержки.Временные диаграммы, поясняющие . работу схему, приведены на фиг.4.Первый заданный интервал времени Т 8 формируется на выходе одновибратора 19 по сигналу "Внешний запуск", последующие 2 пзаданных временных интервалов - по сигналу срабатывания 5 10 15 20 25 30 35 40 сравнивающего устройства 9, Управление разрешением приема информации на вход "Запуск" одновибратора 19 осуществляется с выхода ЗК-триггера 15, Элемент 29 задержки введен для устранения "логических состязаний" между сигналами, поступающими на вход резрешения и вход "Запуск" одновибратора 19.Фиксированный интервал времени Т формируется на выходе одновибратора 20 по переднему фронту импульса с выхода "Перенос" реверсивного. двоичного счетчика 16 импульсов, Управление режимом работы счетчика 16 осуществляется с помощью ЗК-триггера 13 и элементов И 22 и 23, Первые и циклов преобразования счетчик 16 работает в режиме сложения, последние и+1 циклов - в режиме вычитания. Двоичный код с выхода этого счетчика служит для задания коэффициента деления (т.е. весового коэффициента Ч) делителя 17 частоты в соответствии с номером цикла преобразования. Делитель 18 частоты,на два предназначен для игнорирования импульса, неизбежно появляющегося на выходе "Заем" счетчика 16 по завершении основного и+1- го цикла преобразования.Заполнение информативных интервалов времени опорной частотой Г осуществляется с помощью элемента И 21. Для квантования информативных интервалов времени импульсами опорной час тоты используется П-триггер 12,Элемент И 24 позволяет получить в и+1-м цикле преобразования значение весового коэффициента Ч, равное единице. На выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 28 формируются пачки импульсов,.пред-. ставляющие собой умноженные на соответствующие весовые коэффициенты о результаты заполнения информативных интервалов времени Т опорной частотой Е . Далее количество этих импульсов-фиксируется счетчиком 11 импульсов. Появление уровня логической единицы на выходе ЛК-триггера 14 . сигнализирует о конце преобразования и разрешении считывания информации с выхода счетчика 11. Начало нового преобразования возможно только по приходу импульса "Внешний запуск".02 7 14380Формула изобретения Способ интегрирующего аналого-цифрового преобразования, заключающийся в и первых циклах преобразования, каждый из которых состоит из последовательного интегрирования первого аналогового сигнала в течение фиксированного интервала времени, второ О го аналогового сигнала в виде образцового напряжения полярностью, противоположной первому, до момента равенства нулевому напряжению, формировании интервала времени в течение интегрирования второго аналогового сигнала и формировании выходного кода путем заполнения данного интервала времени импульсами опорной частоты, усреднении выходных кодов за и циклов пре образования, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, дополнительно осуществляют аналогичные (и+1)-й цикл преобраэования и последующие и вторые циклы преобразования, причем в первых и вторых п циклах преобразования при интегрировании первого аналогового сигнала в качестве последнего используют опорное напряжение, в (и+1)-м цикле преобразования при интегрированиипервого аналогового сигнала в качестве последнего используют преобразуемое напряжение, а в качестве фиксированного интервала времени в и первых и и вторых циклах преобразованияиспользуют интервал времени, в ш раз(ш 1) меньший фиксированного интервала времени (п+1)-го цикла преобразования, при этом при усреднении вы"ходных кодов в (2 п+1)-х циклах преобразования осуществляют усреднениевыходных кодов для и первых и и вторых циклов преобразования с весами,попарно одинаковыми и уменьшающимисясимметрично по мере удаления (и+1)го цикла преобразования.Составитель В,Мах Техред И.Дидык ар А.Огар орректор М.М ишин акаэ 5969/56 Тираж 929 ИИПИ Государст о делам изобрМосква, ЖПодписноевенного комитета СССРетеиий и открытий5, Раушская наб д, 4 Проектная, 4 Нроиэводствекно-полиграфическое предприятие, г. Уж