Аналого-цифровой преобразователь

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повьшение помехоустойчивости и точности преобразования. Для этого в устройство, содержащее источник 1 образцового напряжения, ключевой элемент 2, интеграторы 3 и 4, аналоговую ячейку 6 памяти, генератор 7 тактовых импульсов, генератор 8 линейно изменяющегося напряжения , компаратор 11, цифровой измё-. ритёль 12 интервалов времени, введены второй компаратор 10, делитель 9 напряжения, интегратор 5. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

В И

РЕСПУБЛИК (594 Н.ОЗ М 1 52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3765968/24-24 (22) 29.06.84 (46) 15.03.86. Бюл. Ф 10 (71) Пензенский политехнический институт (72) С.Г.Исаев, М.Ю.Михеев, Б.В.Чувыкин и В.М.Шляндин (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 567206, кл. Н,ОЗ К 13/20, 1977 °

Авторское свидетельство СССР

1 1078611, кл. Н 03 К 13/20, 1982..„80„„121 468 А (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости и точности преобразования. Для этого в устройство, содержащее источник 1 образцового напряжения, ключевой элемент 2, интеграторы 3 и 4, аналоговую ячейку 6 памяти, генератор 7 тактовых импульсов, генератор 8 линейно изменяющегося напряжения, компаратор 11, цифровой изме-. ритель 12 интервалов времени, введены второй компаратор 10, делитель 9 напряжения, интегратор 5. 2 ил.

12

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь-, зовано при создании цифровых измерительных приборов.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости и точности.

На фиг. 1 приведена функциональная схема преебразователя; на фиг.2временные диаграммы работы преобразователя.

Устройство содержит двухполярный источник 1 образцового напряжения, ключевой элемент 2, интеграторы 3 4

5, аналоговую ячейку 6 памяти, генератор 7 тактовых импульсов, генератор 8 линейно изменяющегося напряже- ния, делитель 9 напряжения, компараторы 10 11, цифровой измеритель 12 интервалов времени.

При скачкообразном входном воздействии и нулевых начальных условиях на интеграторах (фиг. 2) преобразователь работает следующим образом.

В течение первого цикла работы напряжение на выходе интегратора 3 нарастает линейно и .в конце цикла принимает значение (1)

Ua(t) = / =цх =Т 4 З где Тн - время цикла преобразования; л 5 — постоянная времени интегратора 3;

U - входнов напряжение.

Напряжение на выходе интегратора .4 в первом цикле изменяется под действием входного напряжения U и выходного напряжения интегратора 3 ц ц 2 U Ти ц (t) и (-L +K / л =ф - - +

2Т i4

+-<- -, . (2)

U ТА

2tst4 где 4 — постоянная времени. интегратора 4;

otö — коэффициент передачи по входу интегратора 4, соединенному с входным зажимом устройства.

Напряжение на выходе интегратора 5 в первом цикле изменяется под действием входного напряжения Цх и выходного напряжения интегратора 4

Uõ ts U t

U (t)= — — — +1 -Ф- -+а Ф /

6tytqIs "2caLs Is с=то, =+- -+о(—, - 4 -"-—, (3)

U T U T U Тц, П,4 3 4 5 2 И 5 5

18468 1 где 5 — постоянная времени интегратора 5;

at — коэффициент передачи по входу интегратора 5, соединен5 ному с входным зажимом уст

Ройства. л. и

При 1. = = 5 =Т4 согласно выраже. ниям (1), (2), (3)

Ц С1) Цх ° UbС1) (Ы4 )Цх, 1

Цс С13=(+ II1 +ds) Цх °

1 1

6 2

Напряжение ЦС Ц записывается в конце цикла преобразования в ана15 логовую ячейку 6 памяти. Одновременно с моментом записи осуществляется запуск генератора 8, напряжение на выходе которого уменьшается в течение первой половины цикла от на20 пряжения U (2-p) до нуля и увеличивается от нуля до U (2-ф во второй половине. На входе компаратора 10

Ф„ это напряжение изменяется от напряжения U (2-A) где .Д вЂ” коэффици25 ент деления делителя, до нуля в течение первой половины цикла и от нуля до U (2-6)/3 во второй половине.

Эти линейно изменяющиеся напряжения сравниваются с напряжением, храня30 щимся в аналоговой ячейке 6 памяти-.

Цифровой измеритель 12 подсчитывает среднее значение широтно-модулированного сигнала, которое в установившемся режиме равно среднему значению входного напряжения.

Во втором цикле преобразования на первый вход интегратора 3 поступает образцовое напряжение Ц источ40 ника 1 образцового напряжения полярности, зависящей от полярности сигнала обратной связи. Эта операция осуществляется ключевым элементом 2.

На соответствующие Входы интегра45 торов 4 и 5 поступает напряжение, хранящееся в аналоговой ячейке 6 памяти. К концу второго цикла работы согласно выражениям (1), (2), (3) без учета обратных связей напряжения

Равны

U (23 =2U„; Ub (2) =2 +4.+1) UII, U (2)=(1 — + 2k4+24s)U<.

55 ПОскОльку BO ВтОРОм цикле деист вуют напряжения обратных связей, то выражения для выходных напряжений интеграторов принимают вид з

11 p) 2v (2- ) Бо гт Е1) а Т

Ц

UÜ(2)2(d+1)U (Р Ь ) т„

1218468

-31„ПЮС1) у (5) 10 и Ез)=и (25 1 () (г-Л)и 2Т Е21 („ )

6 2 5 Т

Ъ 3)=vк(+ о И ) а ф1 " (2) (12)

47 5 7 (2 Л) U Т (21

4 4 4

Ц

Пс (31 =0 (- + - с(-Зо() 2 М Ус С 2) - ф Uc i 2) ° (1 3)

4Т

Формула изобретения

"сt. 21=(1- +23. +го()- — — — — -—

1 (2-Л)П Т Ы с — 3 .ц в 4ть — — Т Uс (13-f Пс С1), (6) где „ и — коэффициенты обратных связей с выхода аналоговой. ячейки памяти 6 на входы интеграторов 4 и 5 соответственно; (7) в(2 ) Подставим выражение (7) в равенст-еа (4)э (3) и в равенства (5) и (6), учитывая, что (2-Л )=О, получаем

Подставляя выражения (4) и (11) в равенства (12) и (13), получаем

ПаСЗ1 =(2 a(„) И ; (14)

1 ЬЕЗ)=(-6 -с4)бх 4 . (15)

11

ПсС 37- 4. (16) т.е. не зависит от o(< и о4 . Переходной процесс завершается за три цикла.

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий первый интегратор, первый вход которого объединен с первым входом второго интегратора и является входной шиной, второй вход соединен с выходом ключевого элемента, первый вход которого соединен с первым выходом источника образцового напряжения, выход первого интегратора соединен с вторым входом второго интегратора,генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом генератора линейно изменяющегося напряжения и первым входом аналоговой ячейки йамяти, выход которой соединен с пер

,„Е al =u„(16 6Р 4- в)

5 1

БьЕ2)=Б (— + 1-а(- -с(- ф (- +

23 3 1 1

" .12 4 2 4 6

2 с 4 с ЬМ 1

U I 2)=U (1 — + — g + — d5 73 15

16 48 4 8

-(-3 + g)(- + -0t +а()).

1 . 1 1

6 2

При „=+2 и g =15/8 получаем выражения

Ус,(2) =Ус (1- — -ф(-d );

5 1 (8)

I5

Ц(2)=П (1 — + -о(— -at. ) (9)

7 3 5

12 4 " 2

Vc С 2) =VÄ (- + - йв, at ), (10)

5 1

К концу третьего цикла работы

20 напряжения на выходах интеграторов

3, 4, 5 принимают значения вым входом первого компаратора, второй вход которого соединен с выходом генератора линейно изменяющегося напряжения, а выход первого компаратора соединен с первым входом цифрового измерителя интервалов времени и вторым входом ключевого элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения помехо40 устойчивости и точности, в него введены третий интегратор, делитель напряжения и второй компаратор, -первый вход которого через делитель напряжения соединен с выходом гене45 ратора линейно изменяющегося напряжения, второй вход компаратора объединен с третьим входом второго интегратора, первым входом третьего интегратора и соединен с выходом

50 аналоговой ячейки памяти, а выход второго компаратора соединен с третьим входом ключевого элемента и вторым входом цифрового измерителя интервалов времени, причем выход

55 второго интегратора соединен с вторым входом третьего интегратора, третий вход которого объединен с первым входом второго интегратора, 1218468

ll(%

Составитель А.Титов

Редактор Н.Швыдкая Техред О.Неце Корректор А.Обручар

Заказ 1 138/60 Тираж 818 Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4 а выход соединен с вторым входом аналоговой ячейки памяти, при этом второй выход источника образцового напряжения соединен с четвертым входом ключевого элемента.