Квадратирующий аналого-цифровой преобразователь

 

КВАДРАТИРУЮЩИЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий интегратор, нуль-орган,двоичный счетчик , цифроаналоговый преобразователь, два управляемых ключа, два масштабных резистора, блок управления, который содержит счетчик, триR5-триггера , элемент НЕ, элемент И, генератор тактовой частоты, причем вход элемента НЕ подключен к выходу нульоргана и 5 -входу первого R5 -триггера ,-R -вход которого подключен к выходу элемента НЕ,S -вход второго R6-триггера подключен к 01ине запуска а R -вход подключен к S-входу третьего RS -триггера и выходу старшего разряда счетчика, счетный вход которого подключен к выходу первого элемента И, первый вход которого подключен к выходу генератора тактовой частоты, инвертирующий выход первого RS-триггера подключен к R -входу третьегоRS -триггера, прямые выходы второго и третьего RS -триггеров подключены соответственно к управляющим входам первого и второго управляемых ключей, первые выводы которых через первый и второй масштабные резисторы подключены соответственно к информационному входу квадратирующего аналого-цифрового преобразователя и шкне опорного напряжения, а вторые выводы управляемых ключей подключены к информационному входу интегратора, выход интегратора подключен к входу нуль-органа/ выходы двоичного счетчика подключены к цифровым входам цифроаналогового преобразователя, вькод . которого является выходом квадратирующего аналого-цифрового преобразователя , отличающийся тем, что, с целью увеличения точности квадратирующего аналого-цифрового преобразователя в него введены третий масштабный резистор, третий управляемый ключ, а в блок управления дополнительно введены двaRS -триггера , четыре элемента И, элемент ИЛИ, причем неинвертирующий выход первого Н5-триггера подключен к первому входу второго элемента И, выход которого (Л подключен к В -входу четвертогоRS триггера , инвертирующий выход первого R5 -триггера подключен к счетному входу пятогоRS -триггера и первому входу элемента , выход которого подключен к входу сброса счетчика, R-вход пятогоRS -триггера подключен к S -входу второго RS -триггера, первому . входу третьего элемента И и :R-входу четвертого RS -триггера, инвертирующий выход которого подклюел чен к второму входу первого элемента И, инвертирующий выход третьего R5 -триггера подключен к первым ел входам четвертого и пятого элемен тов И, неинвертирующий выход пятого КЗ-триггера подключен к вторым вхо00 дам второго, третьего и четвертого элементов И, выход третьего элемента И подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход генератора тактовой частоты подключен к второму входу пятого элемента И, инвертирующий выход пятого R5 -триггера подключен к третьему входу пятого элемента И, выход которого подключен к информационному входу двоичного счетчика, выход четвертого элемента И подклюj4eH к управляющему входу третьего

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(50 G 06 G 7/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHDMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3382896/18-?4 (22) 11,01.82 (46) 30.10 ° 83 Бюл. Р 40 (72) В.Г.Верещагин, V;.Ï.Çàõàðè÷, В.И.Кузьменков и Д.М.Лисенков (71) Пентральное конструкторское бюро с опытным производством АН Белорусской CCP (53) 681.335 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

t> 228355, кл, G 06 G 7/20, 1967.

2. Патент Великобритании Р 1535094, кл. Н 03.К 13/20, опублик. 1972 (прототип). (54)(57) КВАДРАТИРУИЦ ИЙ АНАЛОГО-НИФРОВОИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий интегратор, нуль-орган, двоичный счетчик, цифроаналоговый преобразователь, два управляемых ключа, два масштабных резистора, блок управления, который содержит счетчик, трий5 -триггера, элемент НЕ, элемент И, генератор тактовой частоты, причем вход элемента НЕ подключен к выходу нульоргана и 5 -входу первого R5 -триггера, R -вход которого подключен к выходу элемента НЕ, 5 -вход второго

Rá-триггера подключен к шине запуска а R -вход подкличен к 5 -входу третьего A5 -триггера и выходу старшего разряда счетчика, счетный вход которого подключен к выходу первого элемента И, первый вход которого подключен к выходу генератора тактовой частоты, инвертирующий выход первого

R5-триггера подключен к R -входу третьегойб -триггера, прямые выходы второго и третьего RS -триггеров подключены соответственно к управляющим входам первого и второго управляемых кличей, первые выводы которых через первый и второй масштабные резисторы подключены соответственно к информационному входу квадратирующего аналого-цифрового преобразователя и шине опорного напряжения, а вторые выводы управляемых ключей подключены

„SU,, 14 А к информационному входу интегратора, выход интегратора подключен к входу нуль-органа, выходы двоичного счетчика подключены к цифровым входам цифроаналогового преобразователя, выход которого является выходом квадратирующего аналого-цифрового преобразователя, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности квадратирующего аналого-цифрового преобразователя, в него введены третий масштабный резистор, третий управляемый ключ, а в блок управления дополнительно введены дваRG -триггера, четыре элемента И, элемент ИЛИ, причем неинвертирующий выход первого

R5-триггера подключен к первому входу Я второго элемента И, выход которого подключен к 5 -входу четвертогоRS — . триггера, инвертируищий выход первогоис -триггера нонкнмчен к счетному С входу гятогоКЬ -триггера и первому входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу сброса счетчика, К-вход пятогоК5 -триггера подключен к 5 -входу второго RS -триггера, первому входу третьего элемента И и

R --входу четвертого 25 -триггера, инвертирующий выход которого подключен к второму входу первого элемента И, инвертирующий выход третьегоЙ& -триггера подключен к первым входам четвертого и пятого элементов И, неинвертирующий выход пятого

RS-триггера подключен к вторым входам второго, третьего и четвертого элементов И, выход третьего элемента И подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход генератора тактовой частоты подключен к второму входу пятого элемента И, инвертирующий выход пятого RS -триггера подключен к третьему входу пятого элемента И, выход которого подключен к информационному входу .двоичного счетчика, выход четвертого элемента. И подключен к управляющему входу третьего

1051548 управляемого ключа, первый вывод которого подключен к входу интегратора, а второй вывод третьего уп1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования входного сигнала в код с квадратичной зависимостью. 5

Известен аналого-цифровой квадратор, содержащий интегратор, компаратор, преобразователь напряжение частота импульсов и счетчик P1g .

Недостатком устройства является 10 узкий класс решаемых задач.

Наиболее близким к предлагаемому является аналого-цифровой преобразователь, содержащий интегратор, нульорган, двоичный счетчик, цифроаналоговый преобразователь, два управляемых ключа, два масштабных резистора, блок управления, который содержит счетчик, три R5 -триггера, элемент HE элемент И, генератор тактовой частоты, причем вход элемента

НЕ подключен к выходу нуль-органа и

5-вхоцу первого R5 -триггера,R -вход которого подключен к выходу элемента НЕ, 5 --вход второго R5 -триггера подключен к шине запуска, а R -вход подключен к 5 -входу третьего RSтриггера и выходу старшего разряда счетчика, счетный вход которого подключен к выходу первого элемента И, первый вход которого подключен к выходу генератора тактовой частоты, инвертирующий выход перэогсй5 -триггера подключен к R -входу третьего RS -триггера, прямые выходы второго и третьего Й5 -триггеров подключены соответ- 35 ственно к управляющим входам первого и второго управляемых ключей, первые выводы которых через первый и второй масштабные резисторы подключены соответственно к информационному входу gO квадратирующего аналого-цифрового пре* образователя и шине опорного напряжения, а вторые выводы управляемых ключей подключены к информационному входу интегратора, выход интегратора подключен к входу нуль-органа, эыходы двоичного счетчика подключен к входу нуль-органа, выходы двоичного счетчика подключены к цифровым входам цифроаналогового преобразователя, выход которого является выходом квад-Ло ратирующего аналого-цифрового преобразователя. Устройство работает пс принципу двойного интегрирования.

Отличительной особенностью прототипа является то, что в момент обратравляемого ключа через третий масштабный резистор подключен к выходУ цифроаналогового преобразователя.

2 ного интегрирования ст опорного напряжения вычитается напряжение выхода цифроаналогового преобразователя. В результате опорное напряжение имеет вид спадающего, пилообразного напряжения,что после интегрирования дает параболическую форму напряжения (2 >.

Недостатком известного устройства является невысокая точность преобразования, особенно для больших величин входного сигнала„ обусловленнь.х переменной крутизной пересечения сигнала с нулевым уровнем э =.аэисимссти от входного сигнала.

Цель изобретения — увеличение точности квадратирующего аналого-цифрового преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что квадратирующий аналого-цифровой преобразователь, содержащий:интегратор, нуль-орган, двоичный ."летчик, цифроаналоговый преобразователь, лва управляемых ключа, дэа масштабнь;х резистора, блок управления,который содержит счетчик, три Йб -триггера, элемент НЕ, элемент И, генератор тактовой частоты, причем вход элемента НЕ подлючен к выходу нуль-органа и 5 -входу первого <5 -триггера, Р-вход которого подключен к выходу элемента НЕ, 5 -вход второго "> -триггера подключен к шине запуска, а

R -вход подключен к 5 -входу третьего

R5-триггера и выходу старшегс разряда счетчика, счетный вход которогс подключен к выходу первого элемента

И, первый вход которого подключен к выходу генератора тактовой частоты, инвертирующий выход перво aR5 -триггера подключен к6 -входу третьего

RS-триггера, прямые выходы второго и третьего R5 -триггеров подключены соответственно к управляющим входам первого и второго управляемых ключей, первые,выводы которых через первый и второй масштабные резисторы подключены соответственно к::-:нфср мационному входу кэадратирующего аналого-цифрового преобразователя и шине опорного напряжения, а вторые выводы управляемых ключей подключены к информационному входу интегратора, выход интегратора подключен к входу нуль-органа, выходи двоичного счетчика подключены к цифровым входам цифроаналогового преоб1051548 разователя, выход которого является выходом квадратирующего аналого цифрового преобразователя, дополнительно введены третий масштабный резистор, третий управляемый ключ, а в блок управления дополнительно введены два RS -триггера, четыре элемен та И„ элемент ИЛИ, причем неинвертируюции выход первого R5 -триггера подключ=-е к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к 5 -входу четвертогок5 -триггера, инвертирующий выход первого

R5-триггера подключен к счетному входу пя "oro RS -триггера и первому вхоцу элемента ИЛИ, выход которого 15 подключен к входу сброса счетчика, 9-вход пятогой5-триггера подключен к Б -входу второго R5 -триггера, первому входу третьего элемента

И и R -входу четвертого RS -тригге- 20 ра, инвертирующий выход которого подключен к второму входу первого элемента И, инвертирующий выход третьего Й-" -триггера подключен к первым входам четвертого и пятого элементов И, неинвертирующий выход пятого "о -триггера подключен к вторым входам второго, третьего и четвертого элементов И, выход третьего элемента И подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход генератора тактовой частоты подключен к второму входу пятого элемента И, инвертируюций выход пятогоЯ5 -триггера подключен к третьему входу пятого элемента И„ выход которого подключен к информационному входу двоичного счетчика, выход четвертого элемента И подключен к управляющему входу третьего управляемого ключа, первый вывод которого подклю- 40 чен к входу интегратора, а второй вывод третьего управляемого ключа через третий масштабный резистор подключен к выходу цифроаналогового преобразователя. 45

На фиг. 1 представлена структурная схема квадратирующего аналогоцифрового преобразователя;на фиг.2 функциональная схема блока управления.

56

Квадратируюаий аналого-цифровой преобразователь содержит управляемые ключи 1 — 3, интегратор 4,цифро" аналоговый преобразователь 5, нульорган 6, блок 7 управления, двоичный счетчик S, масштабные резисторы 9 " 11, блок 7 управления содержит элемент ИЕ 12,К5 -триггеры 13 7, элементы И 18-22, элемент ИЛИ

23„. счетчик 24, генератор 25 тактовой частоты, причем вход элемента 60

HE 12 подключен к выходу нуль-органа 6 и Ь -входу первого 13 RS -триггера„ R -вход которого подключен к выходу элемента HE 12, Б -вход вто» рого 14 Ю -триг ера подключен к 65 шине запуска, а R -вход подключен к

5-входу третьего 15 RS -триггера и выходу старшего разряда счетчика 24, счетный вход которого подключен к выходу первого 18 элемента И, первый вход которого подключен к выходу генератора 25 тактовой частоты, ин-. вертирующий выход первого 13RS -триггера подключен к R -входу третьегО.

15 RÁ -триггера, прямые выходы второго 14 и трет-его 15 RS -триггеров подключены соответственно к управляюшим входам первого 1 и второго 2 управляемых ключей, первые выводы которых через первый 9 и второй 10 масштабные резисторы подключены сОответственно к информационному входу квадратирующего аналого-цифрового преобразователя и шине опорного напряжения, а вторые выводы управляемых ключей 1 и 2 подключены к информационному входу интегратора 4, выход интегратора 4 подключен к входу нуль-органа 6, выходы двоичного счетчика 8 подключены к цифровым входам цифроаналогового преобразователя 5, выход которого является выходом квадратируюшего аналогоцифрового преобразователя.

Неинвертируюший выход первого 13

R5-триггера подключен к первому входу второго 19 элемента И, выход которого подключен к 5 -входу четвертого

16 R5 -триггера, инвертируюший выход первого 13RS- триггера подключен к счетному входу пятого 17RS -триггера и первому входу элемента ИЛИ 23, выход которого подключен к входу сброса счетчика 24, R -вход пятого 17

R5-три" ãåðà подключен к 5 -входу второго 14R5-триггера, первому входу третьего 20 элемента И и R -входу четвертогс 16 RS -триггера, инверти- . рующий выход которого подключен и второму входу первого 18 элемента И, инвертируюший выход третьего 15RS.триггера подключен к первым входам четвертого 21 и пятого 22 элементов И, неинвертирующий выход пятого

7 Я- -триггера подключен к вторым входам второго 19, третьего 20 и четвертого 21 элементов И, выход третьего 20 элемента И подключен .к второму входу элемента ИЛИ 23, выход генератора 25 тактовой частоты подключен к второму входу пятого элемента И 22, инвертируюний выход пятого 17 R5 -триггера подключен к третьему входу пятого элемента И

22, выход которого подключен к информационному входу двоичного счетчика 8, выход четвертого 21 элемента И подключен к управляющему входу третьего 3 управляемого ключа, первый вывод которого подключен к входу интегратора 4, а второй вывод третьего 3 управляемого ключа через третий 11 масштабный резистор подклю1051548 чен к выходу цифроаналогового преобразователя..

Квадратирующий аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом.

В момент запуска открывается первый управляемый ключ 1 и входной сигнал интегрируется в течение времени Т,, определяемого разрядностью счетчика 24 в блоке 7 управления и частотой генератора 25 тактовой частоты. Затем открывается управляемый ключ 2 и интегратором

4 интегрируется сигнал от источника опорного напряжения до тех пор, пока Напряжение на выходе интегратора 4 не станет равно нулю. l3 течение этого времени тактовые импульсы с генератора 25 тактовой частоты блока 7 управления поступают на вход двоичного счетчика 8. Количество импульсов, поступающих в двоичный счетчик 8, пропорционально времени второго цикла интегрирования и пропорционально преобпаэуемому сигналу.

Таким образом, код N на выходах, двоичного счетчика 8 есть цифровое представление преобразуемого сигнала(l„> с некоторым коэффициентом пропорциональности K„

Поскольку сигнал на выходе цифроаналогового преобразователя 5 можно представить как

О" „>+„= и 0В . 4а аналоговый вход цифроаналогового преобразователя 5 соединен с источником преобразуемого сигнала, то выражение (2) примет вид

О "Sb() дп= (КОп)) 08K Llao — -К0яр, (3)

После первого срабатывания нульоргана б замыкается управляемый ключ

3 и начинается третий такт интегрирования интегратора 4 в течение

15 Времени Т>, равного Т . Затем,как и в первом случае, открывается управляемый ключ 2 и происходит разряд интегратора 4 в течение времени Т4 до второго срабатывания нуль--органа

6 — это четвертый цикл интегрирования.

Поскольку Т4 пропорционально сигналу с выхода квадратирующего аналого-цифрового преобразователя, то, следовательно, 3 т4 ц (4)

Пересечение сигнала на выходе интегратора 4 с нулевым уровнем происходит под постоянным наклоном. 7aким образом исключаются недостатки прототипа, т.е. увеличива6тся -очность квадратирующего аналого-цифрового преобразователя.

1051548

Составитель Н.Зайцев

Редактор Е.Папп Техред М.Тепер Корректор А.Тяско

Заказ 8670/49 Тираж 706 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. ° д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4