Аналого-цифровой преобразователь

 

Изобретение относится к импульсной технике и является преобразователем с промежуточным преобразованием напряжения в частоту следования импульсов, в котором для повьшения точности входы цифроанапогового преобразователя I4 соединены с выходами счетчика 6, выход - с вторым входом переключателя 1, управляющий вход объединен с вторым входом первого элемента ИЛИ 8 и подключен к первому выходу второго триггера 13, вход установки в О и счетньй вход которого объединены соответственно с первым и вторым входами третьего триггера 26 и подключены соответственно к выходам второго элемента ИЛИ 17 и третьего элемента И 21, первые входы которых объединены с первым входом третьего элемента ИЛИ 18 и первым входом четвертого элемента И 22 н подключены к выходу первого дешифратора нулевого кода 10, второй вход четвертого элемента И 22 объединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ 19, входом включения режима суммирования второго реверсивного счетчика 15 и подключен к первому выходу первого триггера 5, а выход четвертого элемента И 22 соединен с Q 9 (Л to 4 СО о СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (511 4 H 03 И 1/60

ОПИСАНИЕ ИЗОбРЕТЕНИЯ

Н А9ТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3846331/24-24 (22) 18.01.85 (46) 07.08.86. Бюл. У 29 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромеханики (72) А.И. Воителев и Л.М. Лукьянов (53) 681.325(088.8) (56) Прянишников В.А. Интегрирующие цифровые вольтметры постоянного тока. 1976, с. 43, рис. 1-15.

Авторское свидетельство СССР

9 486473, кл. Н 03 К 13/20, 1973. (54) АНАЛОГО-IP19POBOA ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к импульсной технике и является преобразователем с промежуточным преобразованием напряжения в частоту следования импульсов, в котором для повьнпения точности входы цифроаналогового преобразователя 14 соединены с выходами счетчика 6, выход — с вторым входом

„„SU„„1249705 А 1 переключателя 1, управляющий вход объединен с вторым входом первого элемента ИЛИ 8 и подключен к первому выходу второго триггера 13, вход установки в "О" и счетный вход которого объединены соответственно с первым и вторым входами третьего триггера 26 и подключены соответственно к выходам вт6рого элемента ИЛИ !7 и третьего элемента И 21, первые входы которых объединены с первым входом третьего элемента ИЛИ 18 и первым входом четвертого элемента И 22 и подключены к выходу первого дешифратора нулевого кода 10, второй вход четвертого элемента H 22 объединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ 19, входом включения режима суммирования второго реверсивного счетчика 15 и подключен к первому выходу первого триггера 5, а выход четвертого элемента И 22 соединен с

1249705 входом установки в "1" второго триггера 13, причем вход включения режима вычитания второго реверсивного счетчика 15 подключен к второму вы:ходу первого триггера 5, вход установки в "0" объединен с входом установки в "0" первого реверсивного счетчика 9 и подключен к второму выходу первого одновибратора 4, а счетный вход соединен с выходом пятого элемента ИЛИ 20, первый вход которого соединен с выходом пятого элемента И 23, первый вход которого подключен к выходу генератора. 12 импульсов, второй вход объединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ 19 и подключен к выходу третьего тригге. ра 26, третий вход объединен с первым входом шестого элемента И 24 и подключен к первому выходу второго

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к преобразователям напряжения в цифровой код с промежуточным преобразованием в . частоту импульсов.

Цель изобретения — повышение точности путем уменьшения погрешности от нелинейности характеристики преобразования.

На фиг. 1 представлена схема. устройства; на фиг. 2 — временная диаграмма его работы.

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) содержит переключатель I, первый вход которого является входной шиной устройства, а выход через преобразователь 2 напряжения в частоту следования импульсов (ПНЧ) соединен с первым входом первого элемента И 3, первый одновибратор 4, вход которого является шиной "Запуск устройства", .первый выход соединен с входом установки "l первого триггера 5, второй выход — с входом установки в "0" счетчика 16, разрядные выходы которого являются выходными шинами устройства, а счетныи- вход соединен с выходом второго элемента И 7, а выход переполнения — с входом установки в "0" первого триггера 5, первый выход которого соединен с управодновибратора ll, вход которого является шиной запуска устройства, а второй выход — с вторым входом второго элемента ИЛИ 17, второй вход шестого элемента И 24 соединен с выходом преобразователя 2 напряжения в частоту следования импульсов, а третий вход объединен с третьим входом второго элемента И 7 и подключен к выходу первого элемента ИЛИ 8, при этом выход четвертого элемента ИЛИ 20 соединен с третьим входом первого элемента И 3, а выход второго дешифратора 16 нулевого кода через третий одновибратор 25 подключен к второму входу третьего элемента И 21, а выход третье— го элемента ИЛИ 18 являет— ся шиной " Конец преобразования". 2 ил. ляющим входом переключателя l,.ïåðвым входом первого элемента ИЛИ 8 и входом включения режима суммирования первого реверсивного счетчика 9, к выходам которого подключен дешифратор 10 нулевого кода, а второй выход первого триггера соединен с входом включения режима вычитания первого реверсивного счетчика, счетный

10 вход которого подключен к выходу первого элемента И 3, второй одновибратор 11, первый выход которого соединен с вторым входом первого элемента И 3 и первым входом второ15 го элемента И 7, второй вход которого соединен с выходом генератора 12 импульсов, второй триггер 13, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 14, опорный вход которого является шиной

2б опорного сигнала, второй реверсивный счетчик 15, выходы которого соединены с входамн второго дешифратора 16 нулевого кода на выходах, четыре элемента ИЛИ 17-20, четыре элемента

25 И 21-24, третьи одновибратор 25 и . триггер 26. Причем входы ЦАП 14 соединены с выходами счетчика 6, выход — с вторым входом переключателя 1, управляющий вход объединен с

ЗО вторым входом первого элемента ИЛИ 8 и подключен к первому выходу второго

) 249705

4 та ИЛИ 18, сигналы 29 и 30 на первых выходах одновибраторов 4 и 11, сигналы 31-33 на первых выходах триггеров 5, 13 и 26, сигнал 34 на выходе элемента ИЛИ 8, разрешающий

5 работу счетчика 6, сигнал 35 переполнения счетчика 6, сигнал 36 на выходе элемента ИЛИ 19, разрешающий работу реверсивного счетчика 9, выходной сигнал 37 одновибратора 25, выходной сигнал 38 дешифратора 10.

Устройство работает следующим образом.

В начале первого такта за время

Т, выполняется измерение U и полук чается цифровое значение Р,, а затем преобразуется U, и получается результ;т Х„, который содержит погрешность

Х6, обусловленную нелинейностью

1 передаточной характеристики ПНЧ.

Уменьшение этой погрешности выполняется во втором такте путем ее определения и коррекции Х

Для этого сначала в ПНЧ за время

Т, преобразуется напряжение, полученное в ЦАП по коду Х„. В течение этого времени импульсы с выхода ПНЧ вычитаются из P . Оставшаяся разность затем компенсируется до нуля импульсами, полученными в резуль.ате пре30 образования U ПНЧ. По длительности этой компенсации определяется величина Х, которая незначительно отличается от ХБ и используется для кор1 рекции Х, при получении окончательного результата преобразования Х з к концу второго такта.

3 триггера 13, вход установки "0" и счетный вход которого объединены соответственно с первым и вторым входами третьего триггера 26 и подключе ны соответственно к выходам второго элемента ИЛИ 17 и третьего элемента И 21 первые входы которых объеди иены с первым входом третьего элемента ИЛИ 18 и первым входом четвертого элемента И 22 и подключены к вь ходу первого дешифратора 10 нулевого кода, второй вход четвертого элемента И 22 объединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ 19, входом включения режима суммирования второго реверсивного счетчика 15 вторым входом элемента ИЛИ 18 и подключен к первому выходу первого триггера 5, а выход четвертого элемента И 22 соединен с входом установки в "1" второго триггера 13, причем вход включе ния режима вычитания второго реверсивного счетчика 15 подключен к второму выходу первого триггера 5, вход установки в "0" объединен с входом установки в "0" первого реверсивного счетчика 9 и подключен к второму выходу первого одновибратора 4, а счет ный вход соединен с выходом пятого элемента ИЛИ 20, первый и второй вхо ,ды которого соединены соответственно с выходами пятого и шестого элементов И 23 и 24, первый вход элемента И 23 подключен к выходу генератора 12 импульсов, второй вход объединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ 19 и подключен к выходу третьего триггера 26, третий вход— с первым входом шестого элемента И 24 и подключен к первому выходу второго одновибратора 11, вход которого яв- 40 ляется шиной "Запуск устройства", а второй выход — с вторым входом второго элемента ИЛИ 17, второй вход шестого элемента И 24 соединен с выходом ПНЧ 2, а третий вход объединен 4> с третьим входом второго элемента И 7 и подключен к выходу первого элемента ИЛИ 8, при этом выход четвертого элемента ИЛИ 19 соединен с третьим

1 входом первого элемента И 3, а вы- 50 ход второго дешифратора 16 нулевого кода через третий одновибратор 25 подключен к второму входу третьего элемента И 21, а выход третьего элемента ИЛИ 18 является шиной "Конец 55 преобразования".

Обозначены также (фиг. 2) сигналы 27 и 28 пуска и на выходе элеменВ АЦП это реализуется следующим образом.

Преобразование начинается по внешнему сигналу пуска. По перепаду "0" этого сигнала запускаются одновибраторы 4 и 11. Сигнал перепада "0" с нулевого выхода первого из них устанавливает в "1" триггер 5, сигнал.31 с первого выхода которого проходит через элемент ИЛИ 18 и сигнализирует о начале выполнения преобразования в АЦП (сигнал 28). Сигнал 30 с первого выхода одновибратора 11 поступает на входы элементов И 3, 7, 23 и 24 и запрещает прохождение через них импульсов на входы счетчиков 6, 9 и 15, которые ус1 танавливаются в "0" сигналом 29 с первого выхода одновибратора 4. По окончанию. сигнала 30 его перепадом

"0" устанавливаются в "0" через эле1249705

5 мент ИЛИ !7 триггеры 13 и 26 и открываются элементы И 3, 7 и 24. С . этого момента начинается первый такт преобразования, длительность Т ко— торого формируется счетчиком 6 с помощью импульсов генератора 12, проходящих через элемент И 7. Подсчет этих импульсов продолжается до возникновения сигнала переполнения счетчика 6 (перепад "О" сигнала 35), ко- !О торый устанавливает в "О" триггер 5.

Снятие сигнала 31 с его первого выхода через элемент ИЛИ 8 закрывает элемент И 7 и запрещает прохождение импульсов в счетчик 6. l5

В течение Т по сигналу 31 переключателем входное напряжение 1 „ подключено к ПНЧ 2, выходные импульсы которого поступают на счетчики 9 и 15 через элементы И 3 и 24, вклю- 20 ченные сигналами 36 и 34 с выходов элементов ИЛИ 19 и 8 соответственно.

В счетчиках 9 и 15 сигналом 31 включен режим суммирования и происходит подсчет импульсов ПНЧ 2, число кото- 25 рых sa Т, составляет P, .

По окончании Т,, если Р„ О, то сигнал 38 с выхода дешифратора l0 разрешает прохождение перепада "О" сигнала 31 через элемент И 22 на ус- Зп тановку в "1" триггера 13 и выполнение дальнейшего преобразования. Если же в счетчике 9 Р„ = О, то элемент И 22 закрыт, преобразование заканчивается, о чем сигнализирует уро- З вень ."О" сигнала на выходе элемента ИЛИ 18, а результат преобразования равен нулю.

С установкой в "1" триггера 13 его выходной сигнал 32 включает в ЦАП 14 @ выходное напряжение U, и разрешает работу элементам И 7 и 24, проходя через элемент ИЛИ 8. Переключение в и и

0 триггера 5 приводит к подключению выходного напряжения ЦАП 14 пе- 45 реключателем 1 к входу ПНЧ 2 и к включению режима вычитания в счетчиках 9 и 15. Поэтому импульсы с выхода ПНЧ 2 уменьшают код P полученный в счетчике 15, а импульсы с вы- 50 хода генератора 12 подсчитываются счетчиком 6. При появлении в счетчике 15 кода "О" сигнал с выхода дешифратора 16 запускает одновибратор 25,.выходной сигнал 37 которого 55 проходит через элемент И 21 и устанавливает в "1" триггер 26 и в "О" триггер 13 по счетному входу.

На этом первый такт преобразования заканчивается, в счетчике 6 получен предварительный результат преобразования Х„.

Работа во втором такте начинается по сигналу 33 с первэго выхода триггера 26, который включает элементы И 23 и 3 (через элемент ИЛИ 19) для прохождения импульсов от генератора 12 и от ПНЧ 2 соответственно в счетчики 15 и 9. На выходе ЦАЛ 14 устанавливается напряжение Б = Х,а, где л- квант по напряжению, равный кванту АЦП. Это напряжение подключается переключателем 1 к ПНЧ 2, выходные импульсы которого уменьшают величину Р в счетчике 9. В счетчи1 ке 15 импульсы генератора 12 вычитаются из кода "О . Этот процесс продолжается до повторного появления в счетчике 15 кода "О", т.е. по.поступпению Р, импульсов и прохождению времени Т,, когда сигнал дешифратора 16 запускает одновибратор 25, который своим выходным сигналом 37 через элемент И 21 по счетному входу установит в "1" триггер 13. Сигнал 32 с первого выхода триггера 13 включает в ЦАП 14 напряжение U,, в результате преобразования которого импульсы с выхода ПНЧ 2 через элемент И 3, =гкрытый сигналом 36, поступают на счетчик 9 и продолжают уменьшать величину Р„

Если оставшаяся разность к мо.— менту окончания Т становится равной нулю, то величина Х„ в счетчике 6 представляет собой окончательный результат и преобразование заканчивается, так как сигнал с выхода дешифратора 10 закрывает элемент И 21 и устанавливает "О", перепадом в "О" триггеров 13 и 26, все элементы И 3, 7, 23 и 24 закрываются и снимается сигнал 28 выполнения преобразования на выходе элемента ИЛИ 18.

После окончания Т уменьшение оставшейся разности в счетчике 9 происходит до "О" за время Т . В

Х течение Т сигнал 34 открывает элемент И 7, через который на вход счетчика 6 от генератора 12 поступает Х импульсов. В счетчике 6 получен код

Х = Х, + Х, представляющий собой окончательнйй результат преобразования, выдаваемый на выходные клеммы.

В момент окончания Т по коду "О"

К счетчика 9 на выходе дешифоатопа 10

1249705 сигнал 38 снимается и преобразование заканчивается.

Формула изобретения, Аналого-цифровой преобразователь, содержащий переключатель, первый вход которого является входной шиной устройства, а выход через преобразователь напряжения в частоту следо- 10 вания импульсов соединен с первым входом первого элемента И, первый одновибратор, вход которого является шиной "Запуск устройства", первый выход соединен с входом установки в l5

"1" первого триггера, второй выход— с входом установки в "0" счетчика, разрядные выходы которого являются выходными шинами устройства, счетный вход соединен с выходом второ- 20

ro элемента И, а выход переполнения— с входом установки в "0" первого триггера, первый выход которого соединен с управляющим входом переключателя, первым входом первого элемен- 5 та ИЛИ и входом включения режима суммирования первого реверсивного счетчика, к выходам которого подключены входы дешифратора, нулевого кода, а второй выход первого триггера соеди- 30 нен с входом включения режима вычитания первого реверсивного счетчика, счетный вход которого подключен к выходу первого элемента И, второй одновибратор, первый выход которого со-35 единен с вторым входом первого элемента И и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, второй триггер, о т л и ч а ю щ и й- 1О с я тем, что, с целью повышения точ-. ности, в него введены цифроаналоговый преобразователь, опорный вход которого является шиной опорного сиг нала, второй Реверсивный счетчик, 45 выходы которого соединены с входами второго дешифратора нулевого кода, четыре элемента ИЛИ, четыре элемента И, третьи одновибратор и триггер, причем цифровые входы цифроаналогово ° 5б го преобразователя соединены с выходами счетчика, .выход — с вторым входом переключателя, управляющий вход объединен. с вторым входом первого элемента ИЛИ и:подключен к первому выходу второго триггера, вход установки в "0" и счетный вход которого объединены соответственно с первым и вторым входами третьего триггера и подключены соответственно к выходам второго элемента ИЛИ и третьего элемента И, первые входы которых объединены с первым входом третьего элемента ИЛИ и первым входом четвертого элемента И и подключены к выходу первого дешифратора нулевого кода, второй вход четвертого элемента И объединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, входом включения режима суммирования второго реверсивного счетчика, вторым входом третьего элемента ИЛИ и подключен к первому выходу первого триггера, а выход четвертого элемента И соединен с входом установки в "1" второго триггера, причем вход включения режима вычитания второго реверсивного счетчика подключен к второму выходу первого триггера, вход установки в

"0" объединен с входом установки в

"0" первого реверсивного счетчика и подключен к второму выходу первого одновибратора, а счетный вход соединен с выходом пятого элемента ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами пятого и шестого элементов И, первый вход пятого элемента И подключен к выходу генератора импульсов, второй вход объединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ и подключен к выходу третьего триггера, третий вход объединен с первым входом шестого элемента И и подключен к первому выходу второго одновибратора, вход которого является шиной "Запуск устройства", а второй выход соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, второй вход шестого элемента И соединен с выходом преобразователя напряжения в частоту следования импульсов, а третий вход объединен с третьим входом второго элемента И и подключен к выходу первого элемента ИЛИ, при этом выход четвертого элемента ИЛИ соединен с третьим входом первого элемента И, выход второго дешифратора нулевого кода через третий одновибратор подключен к второму входу третьего элемента И, а выход третьего элемента ИЛИ является шиной

"Конец преобразования".

1249705

Составитель В. Махнанов

Редактор Н. Бобкова ТехредВ.Кадар

Корректор С. Шекмар

Заказ 4339/59 Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4