Аналого-цифровой преобразователь

 

Изобретение относится к электроизмерительной и вычислительной технике и позволяет повысить точность преобр азования напряжения постоянного тока низкого уровня при одновременном упрощении схемы. Аналогоцифровой преобразователь содержит ключи, подключенные к входу усилителя , к выходу которого подключен резистор, интегратор на усилителе и конденсаторе, к входу которого „ подключены ключи, а к выходу - компаратор , источник образцового напряжения с резистором, цепь коррекции дрейфа нуля, состоящая -из конденсатора и ключа, а также генератор тактовых импульсов, вентиль к счетчик. Управление работой аналого-цифрового преобразователя осуществляется форми рователем временных импульсов инвертором и элементом ИЖ. 3 з.п. ф-лы, 4 ил. (& f КСК

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1411974 (51)4 Н 03 М 1/52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н втогскомм свидетельству

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3993462/24-24 (22) 17. 12. 85 (46) 23.07.88. Бюл. № 27 (71) Тернопольский финансово-экономический институт и Специальное конструкторское бюро микроэлектроники и приборостроения (72) В.В. Кочан, О.Л. Николайчук, А.А. Саченко и В.И. Матвиив (53) 681.325(088.8) (56) Приборы и системы управления.

1973, ¹ 2, с. 14-16.

The Radio and Е1есйгопic Engieneer. 1970, № 2, с. 59-68, рис. 3. (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электроизмерительной и вычислительной технике и позволяет повысить точность преобразования напряжения постоянного тока низкого уровня при одновременном упрощении схемы. Аналогоцифровой преобразователь содержит ключи, подключенные к входу усилителя, к выходу которого подключен резистор, интегратор на. усилителе и конденсаторе, к входу которого

„подключены ключи, а к вьгсоду — компаратор, источник образцового напряжения с резистором, цепь коррекции дрейфа нуля, состоящая .из конденсатора и ключа, а также генератор тактовых импульсов, вентиль и счетчик.

Управление работой аналого-цифрового преобразователя осуществляется формирователем временных импульсов„. инвертором и элементом ИЛИ, 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1411974

45!

Изобретение относится к электроизмерительной и вычислительной технике и может быть использовано для

5 преобразования в цифровой код и ин-! дикации в цифровой форме или ввода

Ia вычислительную машину напряжения !

: постоянного тока низкого уровня.

На фиг. 1 представлена структур-!

:ная схема аналого-цифрового преобра зователя; на фиг, 2 - графики сигна лов на основных блоках; на фиг. 3— схема выполнения источника образцового напряжения; на фиг. 4 — схема формирователя временных интервалов. 15

Аналого-цифровой преобразователь содержит ключи 1 и 2, подключенные к входу усилителя 3, выход которого подключен к токоограничиванзцему элементу, выполненному на резисторе 4, интегратор 5 на операционном усилителе и накопительном элементе, выполненном на конденсаторе 6, к входу оторого подключены ключи 7 и 8, а к выходу — компаратор 9, источник 10 25 образцового напряжения с токоограничивающим элементом, выполненным на резисторе 11, цепь коррекции дрейфа нусостоящая из накопительного элеента, выпопненного на конденсаторе

12, и ключа 13, а также генератор 14 тактовых импульсов, формирователь 15 мпульсов, элемент И 1б, счетчик 17.

Управление работой аналого-цифрового преобразователя осуществляется форрователем 18 временных интервалов, 35 инвертором 19 и элементом ИЛИ 20.

Аналого-цифровой преобразователь аботает следующим образом.

В исходном состоянии ключ 1 закрыт,40 а остальные ключи — 2,7,8,13 открыты.

За счет действия источника 10 образцового напряжения и резисторов 4 и 11 на входе операционного усилителя 5 образуется отрицательное смещение, которое благодаря действию обратной связи через ключ 13 запоминается на конденсаторе 12.

С приходом импульса запуска формирователь временных интервалов произ водит сброс счетчика 17 и изменяет состояние своих выходов на противопо ложное (фиг.2). При этом ключ 1 отКрывается, а ключи 2 18 и 13 закрыва1отся. Преобразуемое напряжение, усипенное усилителем 3, поступает через резистор 4 и ключ 7 на вход инверIropa, изменяя его выходное напряжение (фиг.2). Скорость изменения ыапряжения на выходе усилителя 5 зависит от значения и полярности преобразуемого напряжения. Отрицательное смещение на входе усилителя 5 должно выбираться более отрицательным, чем максимальное усиленное усилителем 3 отрицательное преобразуемое напряжение, В этом случае при преобразовании максимального отрицательного напряжения скорость изменения напряжения на выходе интегратора минимальная, а при преобразовании максимального положительного напряжения максимальная. Нулевому преобразуемому напряжению соответствует скорость изменения выходного напряжения, строго определяемая выходным напряжением

ИОН и соотношением резисторов 4 и 11.

Длительность первого такта (выбирается из соображений обеспечения максимального подавления помех) определяется длительностью импульса на выходе формирователя 18. После окончания первого такта ключи 1 и .7 закрываются, а ключи 2 и 8 открываются.

Ключ 13 остается закрытым. При этом на вход усилителя 5 интегратора через резистор 11 поступает отрицательное (относительно напряжения смещения на конденсаторе 12) напряжение источника 10 образцового напряжения.

Напряжение изменения напряжения на выходе усилителя 5 изменяется на обратное, причем скорость изменения напряжения остается постоянной и определяется, кроме значения напряжения источника 10, соотношением резисторов 4 и 11 и значением сопротивления резистора 11. После достижения выходным напряжением усилителя 5 исходного уровня срабатывает компаратор

9, и второй такт заканчивается. По сигналу компаратора 9 формирователь

18 временных интервалов изменяет состояние и, тем самым, переводит схему в исходное состояние — ключ 1 закрыт, остальные открыты, на конденсаторе 12 запоминается напряжение смещения.

Формирование отсчета в счетчике

17 происходит следующим образом.

Нулевому преобразуемому напряжению на входе соответствует строго заданная напряжением смещения скорость изменения напряжения на выходе интегратора как в первом, так и во втором такте, т.е. момент срабатывания компаратора 9 в этом случае

Формула з 141197 заранее известен. Именно в этот момент и изменяется на противоположное состояние формирователя 18 вре.— менных интервалов. Формирователь 15

5 импульсов реализует по отношению в к импульсам генератора 14 тактовых импульсов функцию ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, т.е. пропускает эти импульсы, если на выходе компаратора 9 и выходе 1О формирователя 18 сигналы не совпадают (фиг. 2) . При отрицательном преобразующем напряжении компаратор 9 срабатывает раньше изменения состояния выхода формйрователя 18. При уменьшении значения отрицательнОго преобразуемого напряжения момент срабатывания компаратора 9 приближается к моменту изменения состояния выхода формирователя 18, что вызывает умень- 2О шение количества импульсов, поступивших на счетчик 17. При равенстве преобразуемого напряжения нулю моменты срабатывания совпадают, и на счетчик импульсы не поступают. При преобраэо- 25 вании положительного напряжения момент срабатывания компаратора 9 запаздывает по отношению к моменту изменения состояния выхода формирователя 18, что вызывает заполнение счетчика 17 соответствующим количеством импульсов.

Анализируя последовательность срабатывания компаратора и выхода формирователя 18 можно определить поляр"

Э

35 ность преобразуемого напряжения.

Коррекция дрейфа напряжения смеще» ния на входе усилителя 3 (а одновременно и усилйтеля интеграторов 5 и компаратора 9) осуществляется за счет запоминания состояния схемы в исходном состоянии и подключения источника 10 одним полюсом к выходу усилителя 3. При реализации аналого- цифрового преобразователя может возникнуть трудность в построении.источника 10 образцового напряжения, .так как его питание должно бьггь гальванически изолировано от остальной 5О части схемы. Однако возможно его питание и от источников питания усилителей 3 и 5 путем выполнения его в виде стабилитрона, ток по которому задается двумя согласно Включенными 55 источниками тока (фиг.3). Источники тока могут быть параметрическими, выполненными на полевых или биполярных транзисторах, изо бр ет е ния

1, Аналого-цифровой преобразова-. тель, содержащий входной усилитель, интегратор, выполненный на операционном усилителе и накопительном элементе в цепи отрицательной обратной связи, компвратор, вход которого соединен с выходом интегратора, а выход — с первым входом, формирователя временных интервалов и информационным входом первого ключа, выход которого подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя и первому выводу второго накопительного элемента, второй вывод которого соединен с общей шиной, а управляющий вход первого ключа подключен к первому выходу формирователя временных интервалов, второй выход которого соединен с управляющим входом второго ключа, третий выход — с входом сброса счетчика, счетный вход которого соединен с выходом элемента И, первый вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, второй вход объединен с вторым входом формирователя временных интервалов и подключен к выходу генератора тактовых импульсов, первый вход формирователя импульсов соединен с выходом компаратора, второй вход — с четвертым выходом формирователя временных интервалов, третий ключ, ин- . формационный вход которого соединен с общей шиной, четвертый ключ, первый токоограничивающий элемент, источник опорного напряжения, от л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения преобразователя, в него введены пятый ключ, второй токоограничивающйй элемент,-первый инвертор и элемент ИЛИ,, первый вход которого объединен с управляющим входом первого ключа, второй вход объединен с управляющим о входом второго ключа, информационный вход которого является входной шнной, выход объединен с выходом третьего ключа и подключен к входу входного усилителя, выход которого соединен с первым выходом источника опорного напряжения и через последовательно соединенные первый токоограничивающий элемент и четвертый ключ — с инвертирующим входом операционного усилителя, который через последовательно соединенные пятый ключ и вто!

4119 рой токоограничивающий элемент подключен к второму выходу источника опор но го напр яже ния, управляющий вход четвертого ключа соединен с вы5 ходом элемента ИЛИ, управляющий вход пятого ключа объединен с управляющим входом третьего ключа и подключен к выходу первого инвертора, вход которого подключен к второму выходу фор- 1О мирователя временных интервалов.

2. Преобразователь rio п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что формирователь временных интервалов выполнен на последовательно, соединенных делителе частоты, счетчике, постоянном запомицающем устройстве, а также триггере, дифференцирующей цепи, втором инверторе, выход которого является третьим выходом формирователя временных интервалов, а вход через дифференцирующую цепь соединен с первым выходом постоянного запоминающего устройства, который является вторым выходом формирователя, первым 25 выходом которого является второй выход постоянного запоминающего устройства, третий выход которого является четвертым выходом формирователя и соединен с информационным входом щ триггера, синхронизирующий вход ко74 6 торого является первым, а вход делителя частоты является вторым входами формирователя временных интервалов.

3. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что источник образцового напряжения выполнен на стабилитроне и двух стабилизато » рах тока, .через которые катод и анод стабилитрона подключены к шинам питания положительной и отрицательной полярности соответственно, катод ста-: билитрона является первым выходом источника, а анод — вторым выходом источника.

4. Преобразователь по п. 1, о тл и ч. а ю щ и и с .я тем, что формирователь импульсов выполнен на двух инверторах и трех элементах И-HE выход первого из которых является выходом формирователя импульсов, первый и второй входы соединены соответственно с выходами второго и третьего элементов И-НЕ, первые входы которых через первый и второй инверторы подключены соответственно к первому и второму входам формирователя импульсов, вторые входы являются соответственно вторым и первым входами формирователя импульсов.

1411974 14 t i 974

Составитель Н, Козлов

Техред А.Кравчук Корректор Н. Король

Редактор Н. Гулько

Тираж 928 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4338

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