Функциональный аналого-цифровой преобразователь

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения и кодирования различных физических величин. Целью изобретения является упрощение преобразователя и повышение точности. Преобразователь содержит интегратор, компаратор, генератор импульсов. счетчик, регистр, постоянное запоминающее устройство, цифроаналоговый преобразователь, источник опорного напряжения и инвертор. Входной сигнал в течение определенного ин-. тервала времени интегрируется. Затем вход интегратора подключается к источнику опорного напряжения и время .разряда интегратора до нуля фиксируется счетчиком. Дополнительное ускоренце или замедление разряда интегратора осуществляется подачей на инвертирующий или неинвертирующий вход усилителя ступенчатого ана .логового сигнала, представляющего собой функцию входной величины. Код счетчика в момент обнуления ( тегратора фиксируется в регистре и является выходной величиной преобразователя . I ил. (Л с 00 о QG СП ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 06 G 7/26

ИСГ ;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ. (21) 4024702/24-24 (22) 20.02.86 (46) 15.05.87. Бюл. В 18 (72) А.А.Легошин, Н.А,Ермолаев, В.А.Баранов и В.А.Баранов (53) 681.3 (088.8) (56} Авторское свидетельство СССР

В 1113812, кл. G 06 G 7/26, 1982 °

Патент Японии У 59-45292, кл. Н 03 М 1/50, 1982. (54) ФУНКЦИОНАПЬНЫЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения и кодирования различных физических величин.

Целью изобретения является упрощение преобразователя и повышение точности.

Преобразователь содержит интегратор, компаратор, генератор импульсов,.

„„SU„„1310855 А1 счетчик, регистр, постоянное запоминающее .устройство, цифроаналоговый преобразователь, источник опорного напряжения и инвертор. Входной сигнал в течение определенного интервала времени интегрируется. Затем вход интегратора подключается к источнику опорного напряжения и время .разряда интегратора до нуля фиксируется счетчиком. Дополнительное ускорение или замедление разряда интегратора осуществляется подачей на инвертирующий или неинвертирующий вход усилителя ступенчатого ана.логового сигнала, представляющего собой функцию входной величины.

Код счетчика в момент обнуления ин"< тегратора фиксируется в регистре и является выходной величиной преобразователя. 1 ил.

1 13 . Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения и кодирования различных физических величин.

Целью изобретения является упрощение и повышение точности.

На чертеже изображена функциональная схема преобразователя.

Функциональный аналого-цифровой преобразователь содержит интегратор

1, состоящий из запоминающего конденсатора 2, операционного усилите ля 3, первого 4 и второго 5 масштабных резисторов, первый переключатель

6, второй переключатель 7, инвертор

8, компаратор 9, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)10, формирователь одиночных импульсов 11, регистр 12, счетчик 13, элемент И 14, ключ 15, генератор импульсов 16, цифроаналоговый преобразователь 17, третий масштабный резистор 18, ис— точник опорного напряжения 19, третий переключатель 20.

Преобразователь работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчик 13 сброшен в нуль. Под воздействием управляющего потенциала с выхода старшего разряда счетчика 13 ключ

15 разомкнут, переключатель 6 подключает вход интегратора 1 к .входу преобразователя.

Во время первого такта измерения. с генератора импульсов 16 на счетный вход счетчика 13 непрерывно поступают .счетные . импульсы. Входной сигнал U интегрируется интегратором 1 в течение промежутка време ни 0 (t (Т, где Тр промежуток времени от начала счета до установки в единицу старшего разряда счетчика

13. К моменту Тр напряжение на выходе интегратора 1 прямо пропорционально величине выходного сигнала

U è длительности Тр.

Во время второго такта t i T no. тенциал на выходе старшего разряда счетчика 13 изменяет свое значение на обратное и под его воздействием замыкается ключ 15, а переключатель

6 подключает вход интегратора 1 через переключатель 7 либо к выходу источника 19 опорного напряжения UpÄ либо к выходу инвертора 8, с выхода. которого снимается напряжение U „, что достигается воздействием на переключатель 7 управляющего сигна10855 2 ла с выхода компаратора 9, который принимает значения либо О, либо 1 в зависимости от знака входного сигнала U Полярность напряжения на выходе переключателя 7 противоположна полярности входного сигнала U

Во втором такте происходит разряд конденсатора 2 под воздействием напряжения +Бр до уровня, при котором

1О сигнал на выходе компаратора 9 меняет свое значение на обратное. При этом на линейную зависимость от времени под воздействием + U „ напряже-, ния на выходе интегратора 1 накладьгвается нелинейная зависимость, определяемая ступенчатой функцией, последовательные значения которой записаны в словах ПЗУ 10, адреса которых последовательно выбираются кодо20 вой последовательностью на выходе счетчика 13. Кодовые значения слов с выхода ПЗУ 10 преобразуются в напряжение цифроаналоговым преобразователем 17.

В старщий разряд слова ПЗУ записывается значение знака кодируемой величины.

Сигнал с выхода старшего разряда

ПЗУ 10 управляет переключателем 20, подключая выход цифроаналогового преобразователя 17 либо к инвертирующему, либо к неинвертирующему входу операционного усилителя 3. Соот. ветственно происходит либо подъем, 35 либо спад передаточной характеристики преобразователя.

Разряд интегратора 1 продолжается до момента равенства нулю напряжения на его выходе, в этот момент компаратор 9 срабатывает и на выходе формирователя одиночных импульсов 11 вырабатывается импульс, по которому записывается информация счетчика

13 в регистр 12 и сбрасывается в 0 счетчик 13.

Информация на выходе регистра 12 есть преобразованная форма входной величины U>, Повышение точности преобразова-: ния достигается за счет того, что в данном функциональном преобразователе отсутствуют элементы, создававшие погрешность устройства-прототипа масштабные резисторы и усилительный каскад на операционном усилителе.

Формула изобретения

Функциональный аналого-цифровой преобразователь, содержащий источ1З1О ник опорного напряжения, генератор импульсов и интегратор, состоящий из операционного усилителя, неинвертирующий вход которого через первый масштабный резистор соединен с шиной нулевого потенциала, а инвертирующий вход через запоминающий конденсатор соединен с выходом операционного усилителя и через второй масштабный резистор соединен с выходом первого 10 переключателя, первый информационный вход которого соединен с входом преобразователя, а второй информационный вход первого переключателя соединен с выходом второго переключате-15 ля, управляющий вход которого соединен с входом старшего разряда адреса постоянного запоминающего устройства, входом формирователя одиночных импульсов, первым входом элемента И 20 и с выходом компаратора, первый вход которого соединен с выходом операционного усилителя интегратора, выход элемента И является знаковым выходом преобразователя, второй вход 25 элемента И подключен к выходу старшего информационного разряда счетчика, выходы информационных разрядов которого соединены с соответствующими информационными входами регистра 30 и с адресными входами постоянного запоминающего устройства, выходы регистра являются информационными выходами преобразователя, информационный выход постоянного запоминающего уст- З5

855 4 ройства, кроме старшего разряда, соединен с цифровым входом цифроаналого. вого преобразователя, старший разряд информационного выхода постоянного запоминающего устройства соединен с управляющим входом третьего переключателя, аналоговый вход цифроаналогового преобразователя через третий масштабный резистор соединен с выходом источника опорного напряжения, выход генератора импульсов соединен со счетным входом счетчика, выход формирователя одиночных импульсов соединен с входами сброса счетчика и регистра, первый информационный вход второго переключателя соединен с выходом инвертора, вход которого соединен с вторым информационным входом второго переключателя, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения точности, в него введен ключ, управляющий вход которого подключен к управляющему входу первого переключателя, выход цифроаналогового преобразователя через ключ подсоединен к информационному входу третьего переключателя, первый и второй выходы которого соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с вторым входом компаратора, выход источника опорного напряжения соединен с входом инвертора.

1310855

Составитель Н.Фирсов

Редактор Н.Горват Техред М.Ходанич

Корректор А. Тяско

Заказ 1894/47 Тираж б73 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