Двухканальный интегрирующий аналого-цифровой преобразователь

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН!

3(Я) Н 03 К 13 20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н АВтОРснбмъ сВМДетельсТЕУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3392199/18-21 ((22) 05.02.82 (46) 07.11.83. Бюл. Р 41 (72) Ю.A. Добрынин (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им, В.И. Ульянова (Ленина) (53) 681.325(088.8) (56) 1. Патент СшА 9 3051939, кл. 340-347., 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

9 567206, кл. Н 03 К 13/20, 1977 (прототип). (54)(57) ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ИНТЕГРИРУЮЩИЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОВРАЭОВАТЕЛЬу содержащий первый интегратор, первый вход которого соединен с входной шиной, а второй вход - с выходом первого ключа, информационный вход которого соединен с выходом первого источника образцового напряжения, а управляющий вход - с выходом первого триггера, с первым входом первого цифрового иэмерителя временного ин-тервала и управляющим входом гекератора линейно изменяющегося напряжения, информационный вход которого соединен с выходом первого иитегра« тора, а выход — с первым входом первого компаратора, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход -- с первым входом первого триггера, второй вход которого соединен с первым выходом генератора тактовых импульсов, второй выход которого соединен с вторым входом цифрового иэ„„SU„„1053286 А мерителя временного интервала, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия преоб разования, в него введены второй ин- тегратор, второй и третий ключи, второй источник образцового напряжения, второй компаратор, второй триггер, второй цифровой измеритель временного интервала, блок формирования старших разрядов, первый вход которого соединен с выходом первого триггера, второй вход -.с вторым выходом генератора тактовых импульсов, а выход - с управляющим входом второго ключа, информационный вход

-которого соединен с выходом первого источника образцового напряжения, I а выход - с первым входом второго ,интегратора, второй вход которого соединен с входной шиной, а третий вход - с выходом третьего ключа, информационный вход которого соединен с выходом второго источника

Ф образцового напряжения,а управляюФ щий вход — с выходом второго.триггера и первым входом второго цифрового измерителя временного интервала, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора тактовых импульсов, третий выход которого соединен с первым входом второго триггера, второй вход которого соединен с выходом второго компаратора, первый вход которого соединен с выходом первого интегратора, а второй— с выходом второго интегратора.

1053286

Изобретение относится к измерительной технике и применяется при построении цифровых измерительных приборов и аналого-цифровых комплексов.

Известен интегрирующий аналогоцифровой преобразователь(АЦП, содержащий двухвходной интегратор, один вход которого подключается к источнику преобразуемого напряжения, а второй через ключ подключен к ис.— точнику образцового напряжения (одно или двухполярного ),а выходы .интегратора и генератора линейно изменяющегося напряжения через сумматор подключены к входу компаратора, выход которого соединен с входом триггера, управляющего работой ключа I. 1 3, Недостатком данного устройства .является низкое быстродействие.

Известен также двухканальный интегрирующий аналого-цифровой преобразователь, содержащий первый интегратор, первый вход которого соединен с входной шиной, а второй вход » с выходом первого ключа, информационный вход которого соединен с выходом первого источника образцового напряжения, а управляющий вход с выходом первого триггера, с первым входом первого цифрового измерителя временного интервала и управляющим входом генератора линейно-изменяющегося напряжения, информационный вход которого соединен с выходом интегра- тора, а выход — с первым входом пер ваго компаратора, второй вход которога соединен с общей шиной, а выход-с первым. входом первого триггера, второй вход которого соединен с пер".... вым выходом генератора тактовых импульсов, второй выход которого соеди нен с. вторым входам первого цифрового измерителя временного интервала f2 3, Целью изобретения является повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в двухканальный интегрирующий аналого™цифровой преобразователь, содержащий первый интегратор, . первый вход которого соединен с входной шиной, а второй вход — с выходом первого ключа, информационный вход которого соединен с выходом первого источника образцового напряжения, а управляющий вход — с выходом первого триггера, с первым входом первого цифрового измерителя временного интервала и управляющим входом генератора линейно изменяющегося напряжения, информационный вход которого соединен с выходом первого интегратора, а выход - с первым входом первого компаратора, второй вход которого соединен с обшей .шиной, а выход — с первым входом, первого триггера, второй вход которого соединен с первым выходом reнератора тактовых импульсов, второй выход которого соединен с вторым входом первого цифрового измерителя временного интервала, введены второй интегратор, второй и третий

5 ключи, второй источник образцового напряжения, второй компаратор, второй триггер, второй цифровой измеритель временного интервала и блок формирования старших разрядов, пер10 вый вход которого соединен с выходом первого триггера, второй вход — с вторым выходом генератора тактовых импульсов, а выход - с управляющим входом второго ключа, f5 инфоРмационный вход которого соединен с выходом первого источника образцового напряжения, а выходс первым входом второго интегратора, второй вход которого соединен с

20 входной ной а третий вход - с выходом третьего ключа, информационный вход которого соединен с выходом . второго источника образцового напряжения, а управляющий вход - с вы25 ходом второго триггера и первым входом второго цифрового измерителя временного интервала, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора тактовых импульсов, третий выход которого соединен с пер30 вым входом второго триггера, второй вход которого соединен с выходом второго компаратора, первый вход которого соединен с выходом первого интегратора, а второй вход — с вы35 ходом второго интегратора.

На чертеже представлена блоксхема АЦП.

Преобразователь содержит интегратор 1, источник 2 образцового

40 напряжения, первый ключ 3, генера. тор 4 линейно изменяющегося напряжения с ключом начальной установки, компаратор 5, первый триггер 6, генератор 7 тактовых импульсов, 45 первый цифровой измеритель 8 временного интервала, блок 9 формирования старших разрядов, второй источник 10 образцового напряжения, второй ключ

11, третий ключ 12, второй интегра тор 13, второй компаратор 14, вто50 рой триггер 15, второй цифровой измеритель 16 временного интервала.

Первый вход интегратора 1 соединен с входным зажимом и первым входом интегратора 13, выход которого соединен с входом компаратора 14, второй вход которого соединен с выходом интегратора 1 и входом генератора 4 линейно изменяющегося напряжения, выход которого соединен

60 с входом компаратора 5, выход которого соединен с входом триггера 6, выход которого соединен с блоком 9 формирования старших разрядов, цифровым измерителем 8 временного интервала, управляющим входом ключа г

1053286 начальной установки генератора 4 линейно изменяющегося напряжения, управляющим входом ключа 3, выход которого соединен с входом интегра- тора 1, а вход соединен с выходом источника 2 образцового напряжения 5 и входом .ключа 11, выход которого соединен с вторым входом интегратора 13, а управляющий вход соединен с выходом блока 9 формирования старших разрядов, второй вход которого )О соединен с генератором 7 импульсов тактовых и цифровых измерителями 8 и 16. Выход компаратора 14 соединен с входом триггера 15, второй вход которого соединен с выходом генератора 7 тактовых импульсов, а .выход триггера 15 соединен с входом цифрового измерителя 16 временных интервалов и управляющим входом ключа 12, информационный вход. которого соединен с выходом источника 10 образцового напряжения, а выход ключа 12 соединен с третьим входом интегратора 13 ° Второй вход триггера 6 соединен с генератором 7 тактовых импульсов. Второй вход компаратора 5 соединен с общей шиной.

Двухканальный аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом.

К моменту времени Т триггеры 6, 15 и блок 9 формирования находятся в исходном состоянии и напряжение на их выходах соответствует "0", ключи 3, 11 и 12 разомкнуты и не пропускают выходное напряжение источников 2 и 10 опорного напряжения на входы интеграторов 1 и 13. Интеграторы 1 и 13 интегрируют входной сигнал, при этом генератор 4 повторяет напряжение на выходе интегратэ- 40 ра 1. В момент времени Т (где Тпериод преобразования задается ге» . нератором 7 тактовых импульсов J триггер 6 устанавливается импульсом с выхода генератора 7 тактовых им- . 45 пульсов в состояние "И", на цифро-, вой измеритель 8 временных интервалов поступают счетные импульсы, формируется код старших разрядов и начинается линейный разряд конденсатора гейератора 4 от уровня напряжения интегратора 1 в момент времени Т равный О„(Т ) до уровня опорного напряжения (О) компаратора 5.

Ключ 3 замыкается и на второй вход интегратора 1 поступает опорное напряжение Vp с выхода источника 2 образцового на ряжения и интегратор

1 начинает интегрировать сумму вход-. ного и образцового напряжения. Блок формирования старших разрядов 9

60 вырабатывает импульс длительностью на величину которого ключ 11 замыкается и интегратор 13 интегриру- . ет сумму входного напряжения и опорного напряжения Vp,. К моменту вре- 65 мени ЗТ/2 напряжение на выходе интегратора 1

Т/2

0,,(;+Т/2)=0 (С;)- (U (t)gg-0 —, ()),и а напряжение на выходе интегратора 13

Т/2

: "Ф Ж)» 9 4 = "ex(>" " — (>

2. при этом

u1(×

"с

5 г/e

0„(1,.) Е, С (41 где

u„(t;) e >,(;) 1 д » " "-t, Еt с с 3 сч и г сч г и С вЂ” интервал времени соответствую-. щий млад)иим разрядам преобразуемого сигнала.

В момент времени 3T/2 импульс управления с выхода генератора 7 так.товых импульсов опрокидывает триггер

15 в состояние "1",.на цифровой измеритель временных интервалов младших разрядов начинают поступать счетные импульсы, ключ 12 заьикается и на вход интегратора 13 поступает опорное напряжение 0 с выхода источника 10. Интегратор 13 интегрирует сумму входного напряжения и 0pg а интегратор 1 в это время интегрирует только входной сигнал. где Т„ - постоянная времени входной

- цепи интеграторов 1 и 13

I — постоянная времени цепи компенсации интеграторов 1 и 13;

5 - скорость разряда конденсатора генератора 4 линейно изменяющегося напряжения;

3 — опорный ток разряда конденсатора ГЛИН

0 - емкость конденсатора

ГЛИН. 4.

При Эг/Р Но/ 2 к моменту времени

ЗТ/2, найряжение на выходе интегратора 1 равно Т/2

0 (+.+T/2)=- — ЬХ(цм о а напряжение на выходе интегратора 13 равно

Т/2 (J2(3T/2)= U8Õ(Ü.)à" иО1 о

1053286

Составитель A. Кузнецов

Редактор В. Иванова Техред И.Метелева Корректор A. Дзятко

Заказ 8900/56 Тираж 936 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г..ужгород, ул. Проектная, 4

Длительность интервала „ равна интервалу времени, в течение которого напряжение на выходе интегратора 13 достигает уровня напряжения на выходе интегратора 1. Разность напряжений на выходах интеграторов в момент ЗТ/2 5 равна о (Зт(2)-и (за =-V01 при этом длительность интервала вре-! - и 4ВЕС мены равна", i о" 3 . В момент („2 0 времени 3T+ i когда напряжение на выходе генератора ГЛИН 4 сравняется с уровнем опорного напряжения (0 ) на 15 входе компаратора 5, импульс с выхода компаратора 5 опрокидывает триггер 6 в,исходное состояние "О", а в момент времени 31/2 (2+ Г,„) срабатывает. компа ратор 14, который опрокидывает триггер 15 в исходное состояние, ключ 12 размыкается, на цифровом измерителе временного интервала 16 образуется код младших разрядов и . . Таким образом, в течение одного периода предлагаемый АЦП отработает в интервале i(0-T/2 ) старшие разряды, а в интервале (Т/2-T) младшие разряды цифрового эквивалента аналогового. сигнала. (Кроме того, быстродействие редлагаемого устройства выше,так как при одинаковой частоте счетных импульсов период преобразовании у известного устройства равен T„ »2"+ 1ñö, а у. предлагаемого Т„ »2" +",1 „ где,пколичество разрядов цифрового эквивалента.