Аналого-цифровой преобразователь интегральных характеристик напряжений

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для создания аналого-цифровых преобразователей и цифровых вольтметров среднеквадратического (СКЗ), средневыпрямленного (СВЗ) и среднего (СЗ) значений напряжений произвольной формы. Изобретение позволяет повысить точность. Это достигается тем, что в устройство, содержащее источник 1 опорного напряжения, аналоговый коммутатор 2, усилитель 3, квадратор 4, аналоговый коммутатор 6, фильтр 7 нижних частот, управляемый инвертор 12, цифроаналоговый преобразователь 13, интегратор 14, компаратор 15, блок 16 управления и вычисления, регистр 19, преобразователь 18 время-код, формирователь 17 импульсов, введены формирователь 5 модуля, аналоговые коммутаторы 8, 10, интегратор 9, повторитель 11 напряжения. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБ ЛИН,„,SU„„1615888

А1 (51) 5 Н 03 И 1/58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (? 1 ) 4633886/24-?4 (22) 04.11.88 (46) 23. 12.90. Бюп. В 47 (71) Кининевский политехнический институт им . С.Лазо (72) Ф.И.Жуганарь, А.В.Тютякин, Э.Б.Полумбрик и R.R.IIàâàíoâ (53) 681.325(088.8) (56) Клисторин И,Ф., Жуганарь Ф.И., Тютякин A.R. Быстродействующий микропроцессорный АЦП интегральных характеристик периодических сигналов. — Приборы и системы управления, 1985, Р 11, с.?3, ?4.

Клисторин И.Ф., Жуганарь Ф.И. и др. Системный циАровой мультиметр со встроенной микроЭВИ. — Теория и проектирование электронных вольтметров и средств их проверки: Тезисы докл . I секции республик. науч. техн. конА. "Применение микропроцессоров в народном хозяйстве",,24-25 мая

1988, Таллин, с.74-76.

2 (54) АНА1IОГО-ЦИФРОВО11 ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ИНТГГРАЛЬН1Б ХАРАКТЕРИСТИК НАПРЯЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано дпя создания аналогоциАровых преобразователей и цифровых вольтметров среднеквадратического (СК ), срелневыпрямленного (СВЗ) и среднего (СЗ) значений напряжений произвольной Аормы. Изобретение поз! ляет повысить точность. Это достигается тем, что в устройство, со;,ержащее источник 1 опорного напряжения, аналоговый коммутатор 2, усилитель 3, квадратор 4, аналоговый коммутатор 6, фильтр 7 нижних частот, управляемый инверто1 12, циАроаналоговый птеобразователь 13, интегратор 14, компаратор 15, блок 16 управления и вычисле-. ния, регистр 19, преобразователь 18 С, врем» вЂ к,Аормирователь 17 импульсов, введены Аормироват,ль 5 модуля, аналоговые коммутаторы 8 и 10, интег ратор 9, повторитель 11 напряжения. у

2 з.п. A-лы, 4 ил.

1615888

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для создания аналогоцифровых преобразователей и циАровых

5 вольтметров среднеквадратического (СКЗ), средневыпрямленного (СВЗ) и среднего (СЗ) значений напряжений» произвольной Аормы.

Целью изобретения является повыше- 1О ие точности.

Иа Аиг.1 представлена Аункциональ ая схема преобразователя;на фиг.2 ункциональная схема блока управления вычисления (БУВЧ); на. фиг.3 — фунциональная схема Аормирователя им гульсов; на Аиг.4 — временные диаг- раммы напряжений в преобразователе„

Например, при преобразовании СКЗ.

Устройство (Аиг. 1) содержит источ- 20 йик 1 опорных напряжений, аналоговый коммутатор (АК) 2, усилитель 3, квад атор 4, формирователь 5 модуля, аналоговый коммутатор 6, фильтр 7 нижних частот (ФНЧ), аналоговый коммутатор 25 о, интегратор 9, аналоговый коммутатор 10, повторитель 11 напряжения„уп авляемый инвертор 12, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 13, интегратор 14, компаратор 15„ БУВЧ 16, ЗО формирователь 17 импульсов, преобразователь 18 время — код и регистр 19.

Влок 16 (фиг.2) содержит элемент

20, токоограничивающий элемент 21, „выполненньй на резисг оре, накопитель- З ный элемент 22, выполненный на кон денсаторе, генератор 23 импульсов, счетчик 24, формирователь 25 коротких импульсов (ФКИ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 26, инвертор

27, D-триггер 28, формирователь 29 коротких импульсов, инверторы 30 и

31, Аормирователь 32 коротких импульсов, элементы И 33 и 34, блок

35 извлечения квадратного корня и цифровой коммутатор 36.

Формирователь 1? (фиг.3) содержит инвертор 37, формирователи 38 и 39 коротких импульсов, циАровой коммутатор 40, элемент И 41, RS-триггер 42 и формирователь 43 коротких импульсов.

На Аиг.4 обозначено U g(t) — преобразуемое напряжение;- g< (t) - весовая Аункция у уф(1) ь Пк(с),Ugg 2(г) °

U >(t), Лц, (t), П „,(t) — напряжения на выходах ""îîòâåòñòÿåííî усилителя

3, квадратора 4, интегратора 9, управляемого инвертора 12. ЦАП 13, интегратора 14 и на первом выходе Аормирователя 17 °

АЦП реализует метод время-импульс. ного интегрирующего развертывающего преобразователя. Гго обобщенное уравнение преобразования имеет вид:.Ек

J 1 (с)q (U, (I))/+

Ьц

+Н2

x q (v ()) Й = о или

К К2 — моменты времени, определяющие начало и конец соответственно первого и второго тактов интегрирования. развертывания явля"

"K2 tH2

Координатой ется значение Д

Вид преобразуемой ИХН задается состояниями / „ - l управляющих входов АЦП, в зависимости от которых в канал преобразования посредством

АК 6 включается соответствующий функциональный преобразователь, определяющий вид Аункции Ц PU>(t)): квадратор 4 при преобразовании СКЗ, формирователь 5 модуля при преобразовании

СВЗ, простая перемычка при преобразовании СЗ. При этом все АК, входящие в состав АЦП, реализованы по схеме на основе аналоговых ключей, входы которых объединены и являются выходом АК, входами AK являются входы соответствующих ключей, а его управляюр ими входами — управляющие входы соответствующих кличей. где Н (), U<(t) — соответственно,; преобразуемое и опорное напряжения; — функция, опредеЛяемая видом пре образуемои инте гральной характеристики напряжения (ИХН) и равная

U; (t) или U„(t) при преобразовании соответственно СЗ, (;@3 и СК".. некоторый коэффи2 циент;

1615888 (2) 45

Рассмотрим функционирование АЦП на примере одного цикла преобразования СКЗ (интервал времени о 7 фиг.4) .

В течение интервала времени от до и происходит начальная установка АЦП, при которой вход усилителя 3 посредством АК 2 подключен к общей шине, усилитель 3 находится в режиме коррекции напряжения смещения нуля, а интеграторы 14 и 9 во время данного интервала устанавливаются в начальное состояние. Ука"анное обеспечивается установлением в активное, например, единичное состояние второго управляющего входа AK 2, управляющего входа усилителя 3 и входов сброса интеграторов 14 и 9.

Информационный вход интегратора 9 в течение интервала времени t — t о подключен к общей шине посредством

АК 8, а выход интегратора 9 при этом подключен к входу повторич еля 11 напряжения посредством АК 10. Управляющие входы ЦАП 13 находятся в пассивном, например, нулевом состоянии. При этом ЦАП 13 является умножающим ЦАП, осуществляющим умножение входного напряжения на коэффициент, прямо пропорциональный числовому эквиваленту управляющего кода, т.е. подобный ЦАП может быть представлен как управляемый масштабирующий блок с коэффициентом передачи, прямо пропорциональным числовому эквиваленту данного кода. Последний может изменяться в пределах от 0 до 2 -1 (где М вЂ” разрядМ ность ЦАП) с шагом изменения "1"., Пассивному состоянию всех управляющих входов ЦАП 13 соответствует нулевой коэффициент передачи.

Первый выход формирователя 17 (управляющего формированием второго такта интегрирования) в начале интервала устанавливается в -нулевое состояние.

Затем по истечении короткого интерлала времени C g — i (с ппительностью порядка сотен микросекунд) к входу усилителя 3 посредством АК 2 подключается преобразуемое напряжение

UI(t), которое через усилитель 3 и квадратор 4 поступает на вход ФНЧ 7.

В течение интервала времени происходит установление ФНЧ 7. Частота среза ФНЧ 7 намного меньше нижней граничной частоты преобразуемого напряжения и время установления ФНЧ У не оказывает существенного влияния на длительность цикла преобразования.

При этом состояния управляющих .входов

АК 8, 10 и ЦАП 13 в течение интервалов времени t — t< и t> — е остаются теми же, что и в течение интер20 вала tz — t<. Информационный вход интегратора 9 во время указанных интервалов продолжает оставаться подключенным к общей шине, а коэффициент передачи ЦАП 13 равен нулю.

25 С момента времени t информационный вход интегратора 9 посредством

АК 8 подключается к выходу ФНЧ 7 и начинается первый такт интегрирования (интервал времени t g â€, t ). В те30 чение данного такта происходит весовое усреднение выходного напряжения функционального преобразователя (в рассматриваемом случае квадратора 4), посточнная составляющая которого прямо поопорциональна соответственно

СЗ, СВЗ или квадрату СКЗ преобразуемого напряжения.В АЦП усреднение осу, ществляется на базе кусочно-линейной весовой функции следующего вида:

1 где а -!

s (t)—

1 г

О при t(t °,;

s ° (t) = !

0 при с;с

С момента времени t< управляющий вход усилителя 3 и входы сброса интеграторов 14 и 8 переводятся в пассивное, например, нулевое состояние.

При этом в аналоговом запоминающем устройстве, входящем в состав усилителя 3, фиксируется и хранится до конца цикла преобразования корректирующее напряжение, которое компенсирует влияние напряжения смещения нуля усилителя 3 ° коэффициенты, определяемые видом реулизуемой ВФ, gt

t ф Э единичная функция, определяемая так:

1 I

1 при t,c tc t; (Э) 16158 ((Аг., l причем t, — t = — — = const;

1 и р р

1 с с = с

При применении ВФ указанного типа весовое усреднение может быть реализовано в соответствии со следующим I вь1ражением:

1 рв - —;р j а, jV& (")) d ь Д, 10

rpIe 7 — результат усреднения.

; Действительно, после подстановки ив ранения (2) яня яе q (t) B первьй интеграл уравнения (1) и применения интегрирования по частям указанный ин теграл представляется таким обраЗО, М е

Ф 4.

)1 в - j q,(а)(((v, (е))ь((3 4

- q,(c) j f (v,() dььf

14

),(а) J g(v,(ь))(ьь(1t3 + С3 Ф

- q (в) J j(v,(")jd ) tq

- JoiJ q)v,(q)),)ьН

1й3 h! t

3 (5) 30

При этом посколькуе Ч < (tj) = Я у ((4)

= l0, первое слагаемое выражения (5) равно нулю. Следовательно, выражения, (5) и (4) тождественно равны.

Весовое усреднение в соответствии с (4) осуществляется посредством инте граторов 14, и 9, управляемого инвертора 12 и ЦАП 13. С момента времени и интегратор 9 начинает интеЪ гр(ировать усредняемое напряжение, по-: ступающее на его вход с выхода ФНЧ 7.;

При этом ФНЧ 7 введен, перед весовым 50 усреднителем для ислючения влияния на результат преобразования подъемов амплитудно-частотной характеристики

Вф в окрестностях частот, кратных

nfgt а также влияния высокочастотных

55 погрешностей функциональныхуэлов, 1 на которых реализован весовой усреднйтель. При достаточно больших и

88 8

1 (n 5О), что всегда имеет место для применяемых в АЦП ВФ, частота среза

ФНЧ 7 намного меньше нижней граничной частоты преобразуемого сигнала, и введение ФНЧ 7 в АЦП не оказывает существенного влияния. на быстродействие преобразований.

Выходное напряжение интегратора 9

Н (я () в течение интервала времени

tg через АК 10, повторитель 11, управляемый инвертор 12 и ЦАП 13 поступает на вход интегратора 14, на выходе которого к моменту времени вырабатывается результат усреднения.

Посредством управляемого инвертора

12 и ЦАП 13 при этом осуществляется умножение U < (t) на коэффициенты, прямо пропорциональные -а и равные произведению коэффициентов передачи последовательно соединенных управляемого инвертора 12 и ЦАП 13. Управляемым инвертором 12 задается знак данных коэффициентов, а посредством

ЦАП 13 — их модуль. При этом управляемый инвертор 12 является усилителем, коэффициент передачи которого в зависимости от состояния управляющего входа равен +1 или -1.

Перед управляемым инвертором 12 включен повторитель 11 напряжения, который позволяет устранить влияние сопротивлений ключей АК 10 на коэффи.циенты передачи управляемого инвертора 12. ЦАП 13 осуществляет умножение выходного напряжения управляемого инвертора 12 на коэффициенты передачи, прямо пропорциональные числовым эквивалентам управляющего кода ЦАП

13 в течение соответствующих интерва-! лов времени ° — ° . Зависимость

1 в между коэффициентами передачи ЦАП 13 и значениями (а ) реализуемой ВФ

1 устанавливается исходя из минимизации влияния погрешностей ЦАП 13 на амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) реализуемой ВФ. Данное условие соблюдается, если максимальному из значений а, I а м(и соответствует максимальный коэффициент передачи

ЦАП 13. При этом числовые эквиваленты Й,1 управляющего кода ЦАП 13 в течение соответствующих интервалов вре1 мени а., — t,, определяются следующим выражейием:

N F t — - — - (2 - 1) + 015 (6)

Г la l к адамс(ис!

I где F> t() — символ, обозначающий целую часть числа.

9 1615

Изменения в соответствующие моменты времени коэффициентов передачи управляемого инвертора 12 и ЦАП 13 осуществляются изменением их управляющих кодов посредством БУВЧ 16.

По окончании интервала усреднения (момент времени t ) коэффициент передачи ЦАП 13 становится равным нулю и на выходе интегратора 14 фиксируется результат усреднения. Преобразователь 18 время — код устанавливается в начальное состояние импульсом с четвертого выхода БУВЧ 16. Затеи по истечении короткого интервала времени С вЂ” с (с длительностью составляющей порядка сотен микросекунд) к информационному входу усилителя 3 посредством AK 2 подключается первое опорное (постоянное) напряжение, поступающее с первого выхода источника 1.

Информационный вход интегратора 9 с момента времени t подключается к общей шине с помощью АК 8. При этом выход интегратора 9 посредством AK

10 отсоединяется от входа повторителя

11 который подключается к выходу

АК 8. Тем самым ФНЧ 7 и интегратор

9 исключается из канала преобразования. Знак коэффициента передачи управляемого инвертора 12 устанавливается аротивололожныи тому, каким он бып по окончании интервала усреднения. В течепие интервала времени (tt., — = - +) происходит установление переходных процессов в аналоговой части АЦП. Коэффициент передачи ЦАП 13 в течение интервала времени t +- t<, как и в течение интервала t+ — t, поддерживается равным нулю, и на выходе интегратора 14 во время интервала

t — t< хранится уровень напряжения, достигнутый к моменту времени

t (Результат усреднения).

С момента времени t6 начинается второй такт интегрирования. С указанного момента коэффициент передачи ЦАП 13 устанавливается равным своему максимальному значению, а первый выход формирователя 17 устанавливается в единичное состояние импульсом с второго выхода БУВЧ 16, При этом начинается разряд интегратора 14 функционально преобразованньм (квадрированным) опорным напряжением, поступающим на его вход с коэффициен том,задаваемым посредством управля888

I0 . емого инвертора 12 и ЦАП 13, Разряд

ilp(÷oëêàeòñÿ до фиксации комплра1 o ром 15 возврата напряжения U<< (t) в нулевое состояние (момент времени

5 с ) По пересечении напряжением U>«(t) нулевого уровня первый выход формирователя 17 сбрас вается в нулевое

10 состояние выхоцным напряжением комларатора 15, а на втором выходе формирователя 17 вырабатывается импульс, которым БУВЧ 16 устансвливается в начальпое состояние, и начинается но15 вый цикл преобразования. На первом выходе формирователя 17, такыр образом„вырабатывается импульс длительностью, который пост;пает на пре20 образователь 18. Посредством последнего длительность второго такта интегрирования, параллельно его формированию, преобразуется в цифровой код.

Прн этом преобразование осуществля- ется известным способом подсчета импульсов опорной частоты за преобразуем и интервал времени. По зкончании интервала Ltd на выходах преобразователя 18 устанавливается цифровой

-0 код, числовой эквивалент которого прямо пропорционален значению i gt

Цикл преобразования СБЗ полностью аналогичен описанному циклу преобразования СКЗ. Цикл преобразования

С3 при совпадении полярности последнего с полярностью первого опорного напряжения также аналогичен циклу преобразования СКЗ. Если полярность

С3 напряжения П<(t) противоположна полярности первого опорного напряже.ия, цикл преобразования СЗ отличается тем, что на время г + — t к информационному входу усилителя 3 подключается второе опорное (также постоянное) напряжение. Второе опорное напряжение поступает с второго выхода источника 1, его модуль равен модулю первого опорного напряжения, а полярность противоположна полярности данного папряжения. При этом полярность С3 преобразуемого напряжения определяется по состоянию выхода компаратора 15 к концу первого такта интегрирования. Указанное состояние фиксируется в БУВЧ 16,и в зависимости от него на время t < — tg в активное состояние переводится или третий,или четвертый управляющий вход AK 2. г е

1 где 71 и У2К = . . к „; к;(г -1>

2п К,и с кб

50 (9) 1l 161588

Таким образом, как следует из сказанного, уравнение преобразования АЦП имеет следующий вид:

t, Ф к„, к„ ., к„„; к, (и; (2))»

»dt dt + к»,к„кц,«q(v»Jd4 -о, (7) 10 б

К,, Ки — коэффициенты передачи соответственно интеграторов 14 и 9;

К, К вЂ” коэффициенты передачи 1 Ц Э управляемого инвертора 12 и ЦАП 13 в те-— чение интервала вре1 мени t;<

К вЂ” коэффициент передачи управляемого инвертора 12 в течение второго такта интегрирования

К ц„ - максимальный коэффициент передачи ЦАП 13.

Функция(f t U (t)g (°, 1 определена (1).

Решая уравнение (7) относительно

t7 t6 с учетом усредняющего

30 действия ВФ, получают: и

У 2 Кю

Д = — ---- gt К „ К7„ (8)

2 чИ соответствующие интеrpальные характеристики (СЗ, СВЗ или

СКЗ) преобразуемого и опорного напряже- 40 ний;

1 при преобразовании

СЗ и СВЗ, 2 при преобразовании

СКЗ3 45 коэффициент, определяемый видом применяемой ВФ и равный:

Физический смысл К, заключается следующем K ф равен отношению ппощадей под кривой реализуемой ВФ и прямоугольной ВФ с той же длительностью и с значением Кмд в интервале финитности.

8 l2

Тогда, исходя из (8), искомая интегральная характеристика связана с 6й следующим соотношением: ((!

К Y2. ° K è

= (ht ) (- — —,— — — ),(10) г

ht, Kâ9 Ки2 т.е. У прямо пропорциональvaht при преобразовании СЗ .и СВЗ и gt — при преобразовании СКЗ. Определение результата преобразования осуществляется БУВЧ 16 в течение интервала начальной установки,.входящего в последующий цикл преобразования. В качестве аргументов при этом используются выходной код преобразователя 18, а также состояние третьего входа

БУВЧ 16, находящегося в активном (например, единичном) состоянии при преобразовании СКЗ и в пассивном состоянии †. в противоположном случае. При преобразовании СЗ и СВЗ результатом служит непосредственно выходной код преобразователя 18, а лри преобразовании СКЗ вЂ” квадратный корень из числового эквивалента указаннного кода.

Равенство числового эквивалента результата преобразования значению преобразуемой величины (т.е. требуемый масштаб выходной величины А1 П) обеспечивается соответствующим выбором значения У и опорной частоты преобразователя 18.

По окончании интервала начальной установки, входящего в последующий цикл преобразования, результат преобразования, полученный в предыдущем цикле, записывается в регистр 19. Последний при этом является регистром с параллельной записью информации по перепаду из "0" в "1" на управляющем входе.

Блок 16 осуществляет функции управления, а также вычисления и состоит из управляющей (блоки 20-34) и вычислительной (блоки 35 и 36) частей.

Функционирование управляющей части основано на последовательной выборке иэ ПЗУ 26 кодов, определяющих состояния выходов блока 16 в течение каждого из интервалов времени длительностью Т (где Т вЂ” период выходных импульсов генератора 23). При этом код, хранящийся по адресу N<< ПЗУ 26 (где N - числовой эквивалент опорного кода У К = 1, N ), соответствует интервалу времени от t + (К-1)Т о r до t . + КТ, где йо — начало цикла

Ц макс

Величина Тг выбирается как наиболь. ший общий делитель длительностей интервалов времени t, — t,; t — to, t

1 1-1 Д. 1 3 "Яь tW 4 Htg С5э что обеспечивает необходимую дискретность изменения управляющих кодов во времени.

Длительности данных интервалов выбираются такими, чтобы значение Т . было максимальным. Начало цикла пре. образования задается импульсом инвертированной полярности, вырабатываемым на выходе элемента 20. Данным импульсом на входах счетчика 25 устанавливается опорный код У, после чего начинается обратный счет перепадов напряжения из "0" в "1" на выходе генератора 23, сопровождающийся выборкой из ПЗУ 26 управляющих кодов (счетчик 24 — ренерсивный).

Выработка на выходе элемента 20 импульса, задающего начало цикла преобразования, осуществляется при одном из следующих трех условий: включе" нии питания, при котором выработка данного импульса обеспечивается цепью из резистора ?1 и конденсатора 22; пересечении напряжением U> нулевого уровня по окончании второго такта интегрирования, при котором на четвертый вход БУВЧ 16 поступает импульс сброса от логического блока 17; достижении счетчиком 24 нулевого состояния, свидетельствующего о том, что по истечении интервала времени

htq „ срабатывания компаратора 15 не пройсходит, и необходимо перейти к новому циклу преобразования °

Введение данного условия выработки импульса на выходе элемента 20 позволяет обеспечивать восстановление работы БУВЧ 16 при сбоях. При этом наличие указанного условия фиксируется появлением короткого импульса инвертированной полярности на выходе

ФКИ 25. ФКИ 25, как и нсе остальные

ФКИ, входящие в состав БУВЧ 16 и формирователя 17, вырабатывает короткий импульс инвертированной полярности

13 16 преобразования. Значение Н вЂ” выбирается из условия И Т„> Дt.;.,где ф)) дКС максимально возможная длительность цикла преобразонания

15888 14 по перепаду из "0" и "1" на их входе, Формат управляющих кодов, хранимых в ПЗУ ?6, следующий.

Первый разряд управляющего кода, снимаемый соответственно с первого ныхода ПЗУ 26, выполнен для управления подключением преобразуемого на10 пряжения к информационному входу усилителя 3 и находится в активном, например, единичном состоянии в течение интервала времени t — ty. Сигнал с reðâoão выхода ПЗ " 26 поступает на первый управляющий вход АК 2. Кроме того, данный сигнал используется для стробирования регистра 15 так как окончанию интервала начальной установки, являющегося одновременно

20 интервалом вычисления результата преобразования, соответствует перепад из "0" в "1" указанного сигнала, инициирующий запись информации .в регистр

19. По перепаду из "1" и "0" сигнала

25 с первого выхода ПЗУ 26, соответству.ющему окончанию интервала dt» на выходе ФКИ 29 вырабатынаетс . импульс сброса для преобразователя 18. В

D-триггере 28 по указанному перепа30 ду фиксируется состояние компаратора

15 по окончании интервала Дс1, определяемое полярностью напряжения

U>z1(t<) и используемое при обеспечении условий для развертывания в режиме преобразования С3.

Сигналами с второго и третьего вы-. ходов ПЗУ 26 осуществляется соответственно управление подключением информационного входа усилителя 3 к общей шине и режимами работы управляемого иннертора 12. Четвертый и пятый разряды управляющего кода определяют состояние соответственно AK 8 и 10.

Сигналом с пятого выхода ПЗУ 26

45 (именно перепадом из "0" н "1" даик ного сигнала) задается начало второго такта интегрирования. По указаннсму перепаду на выходе ФКИ 32 вырабатывается импульс, поступающий на треTHH Bxog формирователя 17 H устанавливающий его первый выход в единичное состояние, что соответствует началу второго такта.

Сигналом с седьмого выхода ПЗУ 26 осуществляется управление подключением опорных напряжений к информацион55 ному входу усилителя 3. Данный сигнал находится в активном (единичном) состоянии н течение интервала времени

15 161588 от момента до конца цикла преобразования. В зависимости от состояния

Й-триггера 28 (определяемого, как указано ранее, полярностью напряжеНия 1!И „(г) к концу интервала

5 указайний сигнал поступает на третий

Или на четвертый управляющий вход

АК 2, соответственно через элементы

33 или 34. Тем самым обеспечивается одключение на время t — ty к ин5 ормационному входу усилителя 3 перого или второго опорного напряжеия, в зависимости от полярности наРяжения tJИнi(t<)

Сигналы с восьмых выходов ПЗУ 26 оступают на управляющие входы ПАП 13, а с девятых выходов ПЗУ 26 — на управляющие входы блока 35. Сигнал с десятого выхода ПЗУ 26 поступает на 2О Объединенные между собой входы сбро са интеграторов 14 и 9 и на управляюЩий вход усилителя 3.

Вычислительная часть БУВЧ 16 со стоит из блока 35 извлечения квадратного корня и цифрового коммутатора

36. Последний управляется сигналом

О с третьего входа БУВЧ 16, находящимся в активном, например, единичном состоянии в режиме преобразования

СКЗ и в пассивном состоянии — при преобразовании СЗ и СВЗ. Посредством цифрового коммутатора 36 осуществляет, ся выдача на информационные выходы

БУВЧ 16 результата преобразования." .выходного кода преобразователя 18

:при преобразовании СЗ и СВЗ или результата извлечения квадратного корня из числового эквивалента указанного кода — при преобразовании СКЗ.

4О

Формирователь 17 управляет формированием нторого такта интегрирования. Импульс, задающий длительность второго такта, вырабатывается на прямом выходе RS-триггера 42, являющемся первым выходом формирователя

17. Установка RS-триггера 42 в единичное состояние осуществляется импульсом с второго выхода БУВЧ 16, задающим начало второго такта. Сброс

RS-триггера 42 в нулевое состояние осуществляется по фиксации компаратором 15 возврата напряжения U<<<(t) н нулевое состояние в конце второго такта интегрирования. Выполнению дан55 ного условия соответствует перепад напряжения на выходе компаратора 15 из "0" в "1" или из "1" в "0", в зависимости от полярности напряжения

8 16

uи „(t) к концу интервала усреднения.

По указанным перепадам вырабатывается импульс на выходе ФКИ 38 или

39. Данный импульс через цифровой коммутатор 40 и элемент 41 поступает на R-вход ИБ-триггера 42. При этом цифровой коммутатор 40 управля" ется сигналом с прямого выхода D-триггера 28, состояние которого определяется полярностью напряжения

0 i,<(t) к концу интервала усреднения.

Кроме того, в начале каждого цикла преобразования происходит дополнительный сброс RS-триггера 42 импульсом с выхода элемента 20, поступа" ющим на первый вход элемента 41, что обеспечивает восстановление работы формирователя 17 при сбоях.

По сбросу RS-триггера 42 в нулевое состояние, соответствующему окончанию, цикла преобразования, на выходе ФКИ 43, являющемся вторым выходом формирователя 17, вырабатывается импульс сброса БУВЧ 16 н начальное состояние.

АЦП обладает существенно меньшей случайной составляющей погрешности по сравнению с изве гным при применении для реализации ВФ тех же ЦАП и при сохранении того же быстродействия преобразований. Это достигаетcs.-.. за счет значительного снижения

«унствительности спек. ральной характеристики усреднения АЦЧ к точностным параметрам ПАП по сравнению с известным.

Формула иэ обретения

1. Аналог -цифровой преобразова" тель интегральных характеристик напряжений, содержащий первый аналогоный коммутатор, первый и второй информационные входы которого являются соответственно входной шиной и шиной нулевого потенциала, а третий и четвертый информационные входы соединены соответственно с первым и вторым выходами источника опорных напряжений, выход первого аналогового коммутатора через усилитель соединен с входами квадратора и с первым информационным входом второго аналогового коммутатора, второй информационный нход которого соединен с выходами квадратора, управляемый инвертор, фильтр нижних частот, ум17 гового коммутатора и непосредственно с первым информационным входом четвертого аналогового коммутатора, второй информационный вход которого соединен с выходом второго интегратора, вход сброса которого объединен с входом сброса первого интегратора, а информационный вход соединен с выходом третьего аналогового коммутатора, второй информационный вход которого является шиной нулевого потенциала, выход четвертого аналогового коммутатора через повторитель напряжения соединен с информационным входом управляемого инвертора, выход которого соединен с информационным входом умножающего цифроаналогового преобразователя,первый и второй управляющие входы третьего аналогового коммутатора соединены соответственно с четырнапцатым и пятнадцатым выходами блока управления и вычисления, шестнадцатый и семнадцатый выходы которого соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами четвертого аналогового коммутатора, второй выход формирователя импульсов соединен с четвертым входом блока управления.

2. Иреобразователь по п.1, о т л и ч а ю шийся- тем, что блок управления и вычисления выполнен на трех элементах И, гокоограничивающем элементе, выполненном на резисторе, накопительном элементе, выполненным на конденсаторе, генераторе импульсов, счетчике, трех формирователях коротких импульсов, постоянном запоминающем устройстве, трех инверторах, D-триггере, блоке извлечения квадратного корня и цифровом коммутаторе, первый вход первого элемента И является четвертым входом блока, второй вход через резистор соединен с шиной

45 питания и через конденсатор с шиной нулевого потенциала, третий вход соединен с выходом первого формирова теля коротких импульсов, вход которого соединен с выходом заема переноса счетчика, вход разрешения установки и вычитающий вход которого соединены соответственно с выходами первого элемента И и генератора импульсов, входы установки счетчика являются шинами опорного кода, а его выходы поразрядно соединены с соответствующими адресными входами постоянного запоминающего устройства, первый выход которого является пятым и тринадцатым выходами

1615888 l8 ножающий цифроаналоговый преобразователь, выход которого через первый интегратор соединен с первым входом компаратора, второй вход которого является шиной нулевого потенциала, а выход соединен с первыми входами блока управления и вычисления и формирователя импульсов, второй, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами блока управления и вычисления, четвертый выход которого соединен с управляющим входом преобразователя время — код, информационный вход которого соединен с первым выходом формирователя импульсов, выходы преобразователя время — код поразрядно соединены с соответствующими вторыми входами блока управления и вычисления, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый выходы которого соединены соответственно с первым,вторым, третьим и.четвертым управляющими

Ъ входами первого аналогового коммутатора и управляющим входом управляемого инвертора, десятый выходы блока управления и вычисления поразрядно соединены с соответствующими управляющими входами умножающего цифроаналогового преобразователя, одиннадцатый выход соединен с входом сброса первого интегратора, двенадцатые выходы блока управления и вычисления поразрядно соединены с соответствующими информационными входами регистра, выходы регистра являются выходной шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй интегратор, третий и четвертый аналоговые коммутаторы, повторитель напряжения, формирователь модуля, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход — с третьим информационным входом аналогового коммутатора, первый управляющий т вход которого объединен с третьим вхоо дом блока управления и вычисления и является первой управляющей шиной,второй и третий управляющие входы являются соответственно второй и третьей управляющими шинами, одиннадцатый выход блока управления и вычисления соединен с вторым входом усилителя, тринадцатый выход соединен с управляющим входом регистра, выход второго аналогового коммутатора через фильтр нижних частот соединен с первым ин:формационным входом третьего анало19 161 блока и соединен с входом первого иннертора,ныход которого соединен с

С вЂ” вхоцом D-триггера и входом второго формирователя коротких импульсов, выход которого является четвертым выходом блока, шестым и девятым выходами которого являются соответственно второй и третий выходы постоянного запоминающего устройства, четвертый выход которого является пятнадцатым ,выходом блока и Соединен с входом .второго инвертора,ныход которого яв ляется четырнадцатым выходом блока, семнадцатым выходом которого является пятый выход постоянного запоминающего устройства, который соединен с входом третьего иннертора, выход которого является шестнадцатым выходом блока, вторым выходом которого явля.ется выход третьего Аормирователя коротких импульсов, вход которого соединен с шестым выходом постоянного запоминающего устройства, седьмой выход которого соединен с первыми входами второго и третьего элементов

И, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным ныходами D-триггера D-вход которого является перным нходом блока, седьмым, восьмым и третьим выходами которого являются соответственно выходы второго и третьего элементов И и прямой выход 1)-триггера, восьмые выходы постоянного запоминающего устройства являются соотнетственно десятыми выходами блока, двенадцатыми выходами которого являются выходы цифрового коммутатора, первые информационные входы которого поразрядно соединены с соответствующими выходами блока извлечения кнадратного корня, инАормационные входы которого поразрядного объединены с нто5888 20 рыми инАормационными входами цифрового коммутатора и являются соответственно вторыми входами блока, третьим входом которого является управляющий вход циАрового коммутатора, девятые выходы постоянного запоминающего устройства поразрядно соединены . с соответствующими управляющими входами блока извлечения квадратного корня, десятый ныход постоянного запоминающего устройства является один- . надцатым выходом блока, первым выходом которого является выход первого элемента И.

3. Преобразователь по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что Аормирователь импульсов выполнен на инверторе, трех формирователях коротких импуль20 сов, циАровом коммутаторе, элементе

И и RS-триггере, прямой выход которого является первым выходом формироватсля, S-вход является третьим входом формирователя, а R-вход соединен с вы25 ходом элемента И, первый вход которого является вторым входом Аормирователя, первым нходом которого является вход инвертора, который объеди- нен с входом первого формирователя

30 коротких импульсов выход которого соединен с первым инАормационным входом цифрового коммутатора, второй инАормационный вход которого соединен с выходом второго формирователя коротких импульсов, вход которого со35 единен с выходом иннертора, выход цифрового коммутатора соединен с вторым входом элемента И, четвертым входом Аормирователя является управляю,О щий вход циАрового коммутатора, вторым выходом формирователя является выход .третьего Аормирователя коротких импульсов, вход которого соединен с инверсным выходом RS-триггера.

1615888

1615888

01(О

1о

/А) о й(йl

У1() to

Йвг() 4 ю(П цянь( ни Ю

ИФИ,(И

tr Z З

Составитель А, Титов

Техред М.Дидык

Корректор В.Гирняк

Редактор М.Бланар

Заказ 3997 Тираж 668 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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