Аналого-цифровой преобразователь двухтактного интегрирования

 

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике, в частности к преобразованиям в цифровой код напряжения постоянного тока низкого уровня. Целью изобретения является повышение точности аналого-цифрового преобразования. Это достигается тем, что в преобразователь введен делитель частоты, вход которого объединен с вторым входом формирователя временных интервалов, а выход подключен к дополнительному входу первого ключа, который выполнен на основе двух элементов И-НЕ. Преобразователь содержит пять ключей, усилитель, резисторы, интегратор на операционном усилителе и первом накопительном элементе, компаратор, источник образцового напряжения, делитель частоты, второй накопительный элемент, генератор тактовых импульсов, формирователь импульсов, элемент И, счетчик, формирователь временных интервалов, инвертор и элемент ИЛИ. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 03 М 1/52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (61) 1411974 (21) 4357381/24-24 (22) 05 ° 01.88 (46) 15.10.89. Бюл. N 38 (71) Тернопольский финансово-экономический институт (72) А.А.Саченко, В.В.Кочан, В.И.Матвиив и Б.А.Маслыяк (53) 68!.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и 1411974, кл. Н 03 М 1/52, 1985. (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ДВУХТАКТНОГО ИНТЕГРИРОВАНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике, в частности к преобразованиям в цифровой код напряжения постоянного тока низкого уровня. Целью изобретения явИзобретение относится к электроизмерительной и вычислительной технике, в частности, для преобразования в цифровой код напряжения постоянного тока низкого уровня.

Целью изобретения является повышение точности.

На фиг ° 1 показана функциональная схема преобразователя; на фиг.2 - схема первого ключа.

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) содержит ключи 1 и 2, входной усилитель 3, резистор 4, интегратор на операционном усилителе 5 и первом накопительном элементе, выполненном на конденсаторе 6, ключи 7 и 8, компаратор 9, источник 10 образцового

„Я0„„1515367 А 2

2 ляется повышение точности аналого-цифрового преобразования., Это достигается тем, что в преобразователь введен делитель частоты, вход которого объединен с вторым входом формирователя временных интервалов, а выход подключен к дополнительному входу первого ключа, который выполнен на основе двух элементов И-НЕ. Преобразователь содержит пять ключей, усилитель, резисторы, интегратор на операционном усилителе и первом накопительном эле", менте, компаратор, источник образцового напряжения, делитель частоты, второй накопительный элемент, генератор тактовых импульсов, формирователь импульсов, элемент И, счетчик, формирователь временных интервалов, инвертор и элемент ИЛИ. 1 з.п. Ф-лы, 2 ил.

least напряжения с резистором 11, цепь коррекции дрейфа нуля, состоящая из второго накопительного элемента, выпол-; Ю ненного на конденсаторе 12, и ключа ф4

13, а также генератор 14 тактовых 1 ф импульсов (ГТИ), Формирователь 15 импульсов, элемент И 16 и счетчик 17, формирователь 18 временных интервалов (ФВИ), инвертор 19, элемент ИЛИ 20, делитель 21 частоты, Ключ 13 (фиг.2) выполнен на первом ) элементе И-НЕ 22, первом инверторе 23, втором элементе И-НЕ 24, первом 25 и, втором 26 резисторах, первом 27 и втором 28 диодах и втором инверторе 29.

Аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом.

1515367

В исходном состоянии ключ 1 закрыт, а остальные ключи 2, 7, 8 и 13 открыты. 3а счет действия источника 10 образцового напряжения и резисторов 4 и 11 на входе операционного усилителя

5 интегратора образуется отрицательное смещение (с учетом дрейфа усилителя

3), которое благодаря действию обратной связи через ключ 13 запоминается 10 на конденсаторе 12.

Обратная связь через ключ 13 и запоминающий конденсатор 12 действует следующим образом.

Сигнал ФВИ 18 разрешает работу клю15 ча 13 (фиг.2). Сигнал на выходе компаратора 9 управляет прохождением импульсов делителя частоты на выход ключа 13 через первый 27 или второй 28 диоды. В первом случае происходит за- 20 ряд запоминающего конденсатора 12 порцией заряда, а во втором - его разряд.

Частота выходных импульсов делителя частоты выбирается в три-пять раз меньшей граничной частоты работы ком- >5 паратора 9 для того, чтобы после заряда-разряда конденсатора 12 компаратор успел занять устойчивое состояние, т.е. успел сработать. Порция заряд. (пропорциональная амплитуде и дли,ель-ЗО ности импульсов делителя частоты) выбирается равной примерно второй-третьей части единицы младшего разряда (кванта) аналого-цифрового преобразователя. В этом случае погрешность ана- лого-цифрового преобразования, возникшая из-за несоответствия напряжения конденсатора 12 напряжению дрейфа АЦП, не превышает половины кванта.

С приходом импульса запуска ФВИ 1840 производит сброс счетчика 17 и изменяет состояние своих выходов так, что ключ 1 открывается, а ключи 2, 8 и 13 закрываются. Преобразуемое напряжение, усиленное усилителем 3, поступает че- 4 реэ резистор 4 и ключ 7 на вход интегратора. Скорость изменения напряжения на выходе интегратора зависит от величины и полярности преобразуемого напряжения. Отрицательное смещение на входе усилителя 5 интегратора должно выбираться более отрицательным, чем максимальное усиленное усилителем 3 отрицательное преобразуемое напряже ние. В этом, случае при преобразовании 5 максимального отрицательного напряжения скорость напряжения на выходе усилителя 5 интегратора будет минимальной, а при преобразовании максимального положительного напряжения — максимальной. Нулевому преобразуемому напряжению соответствует скорость изменения выходного напряжения, строго определяемая выходным напряжением источника 10 и соотношением сопротивлений резисторов 4 и 11. Длительность первого такта (выбирается из условий обеспечения максимального подавления помех) определяется длительностью импульса на первом выходе ФВИ 18. !

Во время второго 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 подается отрицательное (относительно напряжения смещения и дрейфа на конденсаторе 12) напряжение источника 10. Направление изменения напряжения на выходе интегратора изменяется на обратное, причем скорость изменения напряжения остается постоянной и определяется, кроме значения напряжения источника 10, соотношением сопротивлений резисторов 4 и

11 и значением сопротивления резистора 11. После достижения выходным напряжением усилителя 5 интегратора ис ходного уровня срабатывает компаратор

9 и второй такт заканчивается. По сигналу компаратора 9 ФВИ 18 изменяет состояние и тем самым переводит схему в исходное состояние - ключ 1 закрыт, остальные открыты, на конденсаторе 12 происходит запоминание дрейфа. ! формирование отсчета в счетчике 17 происходит следующим образом.

Нулевому преобразуемому напряжению на входе соответствует строго заданная напряжением смещения скорость изменения напряжения на выходе усилителя 5 интегратора как в первом, так и во втором такте, т.е. момент срабатывания компаратора 9 в этом случае заранее известен. Именно в этот момент. изменяется на противоположный сигнал на втором выходе ФВИ 18. Формирователь

15 импульсов реализует по отношению к импульсам компаратора 9 и второму сигналу ФВИ 18 функцию ИСКЙОЧАЮЩЕЕ

ИЛ1., Когда эти импульсы не совпадают, он разрешает прохождение счетных импульсов генератора 14 через элемент

И 16 на счетный вход счетчика 17. При уменьшении значения отрицательного

1515367 преобразуемого напряжения момент срабатывания компаратора 9 приближается к моменту изменения состояния выхода

ФВИ 18, что вызывает уменьшение количества импульсов, поступающих на счетчик 17. При равенстве преобразуемого напряжения нулю моменты срабатывания совпадают и на счетчик 17 импульсы не поступают. При преобразовании положи- 10 тельного напряжения момент срабатыва-. ния компаратора 9 запаздывает по отношению к моменту изменения состояния выхода ФВИ 18, что вызывает заполнение счетчика 17 соответствующим количест- 15

8оМ импульсов, Анализируя последовательность срабатывания компаратора и изменения сигнала ФВИ 18, можно определить полярность преобразуемого напряжения цифровым методом. Коррекция 20 дрейфа напряжения смещения на входе усилителя 3 (а одновременно и усилителя 5 интегратора и компаратора 9) осуществляется за счет запоминания состояния схемы в исходном. состоянии и подключения источника 10 одним полюсом к выходу усилителя 3 °

Делитель 21 частоты, а также ключ

13 могут быть выполнены на микросхемах серии К561, например К561ИЕ10,, K561TM2, К561ЛА7, K561IlH1 или других.

Формула изобретения

1. Аналого-цифровой преобразователь двухтактного интегрирования по авт. св. 1 1411974, о т л и ч а ющ и и с я тем,что,с целью повышения точности преобразования, в него введен делитель частоты, вход которого объединен с вторым входом формирователя временных интервалов, а выход подключен к дополнительному входу первого ключа.

2. Преобразователь по и. 1, о т лича ющи и ся тем, чтопервь,й ключ выполнен на двух элементах И-НЕ, двух инверторах, двух диодах и двух резисторах, при этом выход первого элемента И-НЕ через первый инвертор и первый резистор соединен с анодом первого диода, катод которогс подключен к аноду второго диода и является выходом ключа, катод второго диода через второй резистор соединен с выходом второго элемента И-НЕ, первый вход которого через .инвертор объединен с первым входом первого элемента И-HE и является информационным входом ключа, вторые и третьи входы первого и второго элементов И-НЕ соответственно объединены и являются соответственно дополнительным и управляющим входами ключа.

1515367

eg4 мНа

12

Составитель В. Солодова

Редактор А.Лежнина Техред А.Кравчук Корректор А.Обручар

Заказ 6294/56 Тираж 884 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.. Гагарина,101