Аналого-цифровой преобразователь

Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик ОП ИГРАНИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ т 19 1 9 О 78(23) Приоритет до делам изобретений и открытий(53) УДК 681. . 3 25 (088. 8) Дата опубликования описания 09.04,82 В. В, тЬеров, Р. Р. Нугаев, М. Б, Логунова и Н. С. Бабина(72) Авторы изобретения фимский авиационный институт пм, Орджоннкидз 71) Заявитель 4) АН ОГО-ЦИфРОВОИ ПРБОБРАЗОВАТБЛБ Изобретение относится к вы 1 тислительной технике и может быть использованов измерительных приборах и устройствахввода цифровых вычислительных машин.Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий источник опорногонапряжения, аналоговые ключи, интегратор, блок управления, генератор импульсов, счетчик и элемент И 1 ,Недостатком устройства является низтОкая точность преобразования, обусловленная тем, что период интегрирования измеряемого сигнала разбит на подпериоды,в течение которых происходит подклточение на вход интегратора опорного напряжения.Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий источник опорногонапряжения, выход которого через первыйаналоговый ключ соединен с первым входом ин 1 егратора, второй вход которого2 Очерез второй аналоговый ключ соединенс выходом источника измеряемого сигнала, а выход соединен с входами порогового устронства и комнаратора, выходкоторого соединен с первымн входамнгенератора импульсов и блока формирования периода интегрирования опорного напряжения второй вход которого соединенс выходом первого элемента И, а третийвход соединен с унраъчятощттм входомвторого аналогового ключа и гыходомблока формирогаттия периода ннтегрироватптя измеряемого сигнала, вход которогосоединен с первым выходом генератораимпульсов и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединенс выходом блока фсрмнровання периодаинтегрирования опорного ттапряжеттття ттуправчяющим вхсдом первого аттаттсговогоклточа а выход соединен с нервы;: входом счетчика импульсов, второй вход которого соедтптен с вторым вх.:том генератора ттмпульсс 1 в, а выходы через дешифратор соедтцтенът с тзходами элементаИЛИ, выход порогового элемента И, тзторой вход которого соединен с вторт,тмвыходом генсратора импульсов т 21, Недостач ок ус; ройства - низкач точность преобразования.Полью изобретения является повышение точности преобразования.Указананя цель достигается тем, что в аналого-цифровой 17 реобразовач ель, содержащий источник опорного напряжения, выход которого через первь 1 й аналоговый ключ соединен с первым входом интегратора, второй вход которого через второй 10 аналоговый ключ соединен с выходом цсточника измеряемого сигнала, а выход соединен с входами порогового устройства и компаратора, выхоп которого соединен с первыми входами генератора импульсов и блока формирования периода интегрирования опорного напряжения, второй вход которого соецинен с выхоцом первого элемента И, а третий вход соединен с управляющим входом второго20 аналогового ключа и выходом блска формирования периода интегрирования измеряемого сигнала, вход которого соединен с первым выхопом гецератора импульсов и первым вхоцом второго элемента И, второй вхоп которого соединен с выходом блока формированця периода интегрирования опорного напряжения и с управляющим входом первого аналогового кл 1 оча, а выход соецицен с первым вхопом счет чика импульсов, второй вход которого соединен с вторым входом генератора импульсов, а выхопы через цешифратор соединены с входами элемента И,1 И, выход порогового устройства соединен с З 5 первым входом первого элемента И, второй вход которого соепицен с вторым выходом генератора импульсов, введены блок формирования временць;х интервалов., логический блок, дополнительный элемент л 0 И, приче;л выход элемента ИЛИ через пополнцтельцый элемент И соединен с четвертым 1 зхопом блока фор 1 лцрованцл периода интегрирования опорного напряжения, второй вход дополнительного эле- л 5 мента И через логический блок соединен с выхопамц блока формирования временных интервапов, вход которо 7 о соединен с вторым выходом генератора импульсов, а управляющий вход логического блока сое.- у дццен с выходом порогового устройства. На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 -. временная циаграмма работы устройства; 55Фна фцг. 3 приведены временные дцагрчммь 1 работы блока 13; ца фиг, 4 - врсменные диаграммы работы блока 15,78налог о-цифровой преобразователь содержит интегратор 1, построенный на основе операционного усилителя с емкостной обратной связью, аналоговые ключи 2 и 3 для подключения на вход инте 1.ратора источника 4 опорного напряжения ц источника 5 измеряемого сигнала, компаратор .6, пороговое устройство 7, задающее по шине 8 пороговое напряжение на выходе интегратора, блок 9 управления с блоком 1 О формирования периопа интегрирования измеряемого сигнала и генератором 11 импульсов, блок 12 формирования перлопа интег рирования опорного напряжения, блок 1.3 формирования временных интервалов, логический блок 14, определяющийколичество откп 1 очеций опорного напряжения, от вхоца интегратора цля конкретного измеряемого сигнала, дешифратор 15, состоящий из элементоц И 16, элемент ИЛИ 17, элементы И 18 и 19 по сигналал, с которых осуществляется подключение и отключение опорного напряжения на вхоп интегратора в течение периоца интегрирования измеряемого сигнала, элемент И 20 ца вхопе счетчика 21 импульсов, входная шина 22, выходная щ 11 на 23,Устройство также содержит напряжение 24 на выходе интегратора, период 25 интегрирования измеряемого сигнала, период 26 интегрирования опорного напряжения, напряжение 27 на выходе логического блока 14, импульсы 28 на выходе элемента ИЛИ 17 длл отключенияопорного напряжения, ременные интервалы 29 с выхопа блока 13 (фиг. 2). 1 цал 17 го-цифрово 11 преобразователь работает следующим образом.Прц поступлении на входную щцну 22 старт-импульса сбрасыаетсл в ноль счет-. гцк 21 и приводцтс 11 в действие блок 9, Импульсы с генсратора 11 поступа 1 от на блок . О, выходной сигнал которого поступает на управля 1 с.ций вход аналогового ключа Э, р 1.зультате чего измеряемый сигнал 1 срез аналоговый ключ Э попклюистсл па пхоц интегратора 1. Происходит интегрирование измеряемого сигнала. Как только напря 7 ке 11 пе 24 на выходе интегратора 1 достигц 17 т порогового напряжения порогового устройства 7, пороговое устройство 7 формирует выходной сигнал и первый пришедший импульс с выхопа генератора 1 через элемент И 18 поступаег иа блок 12, выхопной сигнал которого отпирает аналоговый ключ 2, попключал опорное напряжение источника 4919 срабатывания компаратора) в течение периода Т из-за дрейфовых и инструментальных погрешностей устройства. Длительность фиксированного интервала времени выбирается также в зависимости от величин порогового и опорного напряжений, чтобы выходное напряжение интегратора 1 никогда не было меньше порога срабатывания компаратора в течение периО ода интегрирования измеряемого сигнала 25. Поэтому логическим блоком 14 в зависимости от времени прихода сигнала с порогового устройства 7 вырабатывается сигнал, который поступает на элемент И 1 9 ц регулирует количество импульсов 28 на отключение опорного напряжения через блок 12 и аналоговьй ключ 2 от входа интегратора 1, которые формируются по окончании фиксированного интервала времени элементом ИЛИ 3.7. На фиг. 2 показана работа преобразователя для двух измеряемых сигналов. Сплошной линией показана крутизна выходного напряжения совмещенного интегрирования такая, что за период интегрирования измеряемого сигнала выходное напряжение интегратора 1 не достигнет порога срабатывания компаратора 6, поэтому логическим блоком 14 создается запрет для прохождения импульсов 28 с выхода элемента ИЛИ 17 на отключение опорного напряжения. При штриховой линии крутизна такова, что компаратор срабатывает, Поэтому после окончания фиксированного:щтерва 35 ла времени, задаваемого дешифратором 15, опорное напряжение отключается от входа интегратора 1, а после второго срабатывания порогового устройства 7 элемент И 19 запирается напряжением 27 с логического блока 3.4. В конце периода интегрирования измеряемого сигнала выходной сигнал блока 10 запираетаналоговый ключ 3, чем прекращает и;.- ступление измеряемого сигнала на вход интегратора 1, и через блок 1 2 отпирает аналоговый ключ 2, подключая навход интегратора 1 опорное напряжение,Интегрирование опорного напряжения закан швается с появлением стоп-импульса на выходной шине 23 компаратора 6, который через блок 12 и аналоговый кл 1 оч 2 отключает опорное напряжение от входа интегратора 1 и останавливает генератор 11. В течение цикла преобразования импульсы с выхода генератора 3.1 поступают через элементы И 20 на счетпк 21 всякий раз, когда опорное напрчжение подключено ко входу интегратора 0781 в течение периода 26 интегрирования опорного напряжения,Таким образом, число подключений опорного напряжения на вход интегратора в течение периода интегрирования измеряемого сигнала при заданных пороговом и опорном напряжениях сведено к минимуму, Это позволяет повысить точность преобразования.Формула изобоет енияАналого-цифровой преобразователь, содерыпций источник опорного напряжения, выход которого через первый аналоговый ключ соединен с первым входом интегратора, второй вход которого через второй аналоговый ключ соединен с выходом источника измеряемого сигнала, а выход соединен с входами порогового устройства и компаратора; выход которого соединен с первыми входами генератора импульсов и блока формирования периода интегрирования опорного напряжения, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, а третий вход соединен с управляющим входом второго аналогового ключа и выходом блока формирования периода интегрирования измеряемого сигнала, вход которого соединен с первым выходом генератора импульсов и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом блока формирования периода интегрирования опорного напряжения и с управляющим входом первого аналогового ключа, а выход соединен с первым входом счетчика импульсов, второй вход которого соединен с вторым входом генератора импульсов, а выходы через дешифратор соединены с входами элемента ИЛИ, выход порогового устройства соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора импульсов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены блок формирования временных интервалов, логический блок, дополнительный элемент И, причем выход элемента ИЛИ через дополнительпый элемент И соединен с четвертым входом блока формирования периода интегрирования опорного напряжения, второй вход дополнительного элемента И через логический блок соединен с выходами блока формирования временнЫх интервалов,.вход которого соединен с вторым выходом генератора импульсов, а управляю 9ший вход логического блока соединен свыходом порогового устройства,Источники информапии,принятые во внимание при экспертизе919078 101. Патент Великобритании Ло 1385455,кл, Ь 4 Н, 1975,2. Авторское свидетельство СССР позаявке Ио 2494599/18-24, 19795прототип) .919078 Орогрсй( Фиг. 4Составитель А. Тито ласенко ТехредЕ.Харитончик рректор Е. Ро едак аж 954арст венного изобретен ква, Ж,Заказ 2161 ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Фи ВНИИПИ Госупо дел113035, Мо Подписноекомитета . СССРй и открытийРаушская наб., д. 4 юла(й1 у х