Аналого-цифровой преобразователь

 

О П И С А Н И Е i 6576ОВ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Сощмапмстичееких

Республик (61} Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 19.06.74 (21) 2035018/18 — 21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Е<л„

Н 03 К 13/18

Гоеударственньй неинтет

СССР на делам кзобретеннй н аткрь тнй

Опубликовано 15.04.79. Бюллетень № 14 (53) УДК 621.325 (088.8) Дата опубликования описания 19.04.79 (72) Авторы изобретения

П. М. Аникин, И. А. Бабанов, С. Я. Куцаков и Л. М. Лукьянов (71) Заявитель (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к вычислительной технике.

Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий интегратор, счетчик, генератор импульсов и устройство сравнения tE).

Однако такое устройство имеет значительную погрешность преобразования.

Известен также аналого-цифровой преобразователь (АЦП), содержащий блок управления, первый и второй выходы которого через первый и второй триггеры соединены с управляющими входами первого и второго ключей, которые через элемент ИЛИ соединены с управляющим входом третьего ключа, выход которого через конденсатор соединен со входом операционного усилителя, который через резистор соединен с выходами первого и второго ключей, выход операционного усилителя соединен с входом третьего ключа и через нуль-орган соединен с первым входом третьего триггера, третий выход блока управления соединен со входом генератора импульсов, первый выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй выход соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом счетчика, выход которого соединен с первым входом блока управления, второй вход элемента И соединен с управляющим входом второго триггера, выход третьего триггера соединен со вторым входом блока управления (2), Недостатком этого устройства является низкая то шость преобразования.

11eabe изобретения является повышение точности преобразования и уменьшение времени восстановления, Это достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий три ключа, блок управления, три триггера, нуль-орган, операционный усилитель, конденсатор, резистор, генератор импульсов, счетчик, два элемента ИЛИ и элемент И, введены два дополнительных конденсатора, два дополнительных резистора, пять дополнительных ключей, дополнительный триггер и два формирователя, причем вход операционного усилителя соединен с входами первого и второго дополнительных ключей и с первыми обкладками двух дополнительных конденсаторов, вторь:е

657608 обкладки которых соединены с первыми входами третьего и четвертого дополнительных ключей, которые через два дополнительных резистора соединены с выходом второго и входом пятого дополнительных ключей и с выходом третьего ключа, управляющие входы второго, третьего и четвертого дополнительных ключей соединены с входом дополнительного триггера и с четвертым выходом блока управления, управляющие входы первого и пятого дополнительных ключей соеди- 1О иены с выходом первого формирователя и со вторым входом третьего триггера, вход первого формирователя соединен со вторым входом элемента И и с первым выходом дополнительного триггера, второй выход которого через второй формирователь соединен со вторым входом третьего дополнительного ключа, счетный вход дополнительного триггера соединен с выходом нуль-органа, выходы первого и пятого дополнительных ключей соединены с соответствующими шинами источников питанйя, а выходы третьего и четвертого дополнительных ключей соединены с общей шиной устройства, а второй управляющий вход третьего дополнительного ключа соединен с выходом третьего триггера. Я

На фиг. 1 показана структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— временные диаграммы, работы устройства.

Преобразователь содержит блок 1 управления, триггеры 2, 3, ключи 4, 5, резистор 6, элемент 30

ИЛИ 7, операционный усилитель 8, ключи 9, 10, конденсатор 11, нуль-орган 12, конденсаторы

13, 14, резисторы 15, 16, триггер 17, формирователь 18, счетчик 19, генератор 20 импульсов, элемент ИЛИ 21, элемент И 22, формирователь 23, з5 ключи 24, 25, триггер 26, ключи 27, 28; к шинам 29 и 30 подключаются исто гники питания.

Преобразуемый сигнал подается на вход клю4 ча 4 и подключается к резистору 6 по сигналу

"а" от триггера 2, Затем по.сигналу "б" от триг 40 гера 3 с помощью ключа 5 подключается эталонный сигнал. Триггеры 2 и 3 через элемент ИЛИ

7 открывают ключ 9, соединяющий выход операционного усилителя 8 с конденсатором 11, напряжение на котором соответствует диаграмме "в". 4S

В течение работы интегратора на конденсаторе

11 накапливается заряд (диаграмма "г"), который уменьшает напряжение и ускоряет процесс разинтегрирования, т.е. приводит к двойной дополнительной погрешности, в результате чего sO время разинтегрирования уменьшается и нульорган 12 срабатывает (диаграмма "Я") раньше, чем это произошло бы при отсутствии абсорбционного эффекта.

Для компенсации этой погрешности в AUII 55 введены два конденсатора 13, 14 и резистора 15, 16 и соединены с ними два ключа 27 и 28. В момент первого срабатывания нуль-орган 12 триг; гера 17 управления компенсацией абсорбционного заряда конденсатора 11 переключается (диаграмма "е") и запускает формирователь 18, сигнал "ж" которого открывает ключ 27 и накопленный конденсатором 13 заряд передается конденсатору 11. Образовавшееся напряжение

"э . продолжает разинтегрироваться до второго нуль-органа 12. В течение этого времени в счетчик 19 поступают импульсы от генератора

20 и не только через элемент ИЛИ 21, но и через элемент И 22. Последние имеют частоту в три раза выше основной, Это сделано для того, чтобы полностью скомпенсировать погрешности от зарядов, накопленных во всех трех конденсаторах

11, 13 и 14. На этом преобразование заканчивается и в счетчике 19 находится код, соответствующий точному результату преобразования, так как погрешности от абсорбционного эффекта скомпенсированы.

Однако в конденсаторе 11 остается абсорбционный заряд, который необходимо исключить для получения правильного результата следующего преобразования. Для этого в момент переключения триггера 17 запускается формирователь импульсов 23, импульс "и" которого открывает ключи 10 и 25, соединенные с шинами 29, 30 источников питания„и перезаряжает конденсатор 11. Напряжение "к" на конденсаторе 11 имеет противоположную полярность и разряжает конденсаторы 13, 14. Определение момента их разряда до нуля осуществляется с помощью операционного усилителя 8 и нуль-органа 12. При этом после окончания сигнала" "и" включается триггер 26, сигнал "л" которого открывает ключ

28. Очередное срабатывание нуль-органа 12 переключает триггер и это является сигналом окончания восстановления интегратора, по которому блок 1 сигналом "и" разряжает с помощью ключа 24 конденсатор 11 и фиксирует нулевые потенциалы на обкладках конденсаторов 13 и 14 с помощью ключей 28 и 27. После этого начинается цикл следующего преобразования, Формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий блок управления, . первый и второй выходы которого через первый и второй триггеры соединены с управляющими входами первого и второго ключей, которые через элемент ИЛИ соединены с управляющим„входом третьего ключа, выход которого через конденсатор соединен со входом операционного усилителя, который через резистор соединен с выходами первого и второго ключей, выход операционного усилителя соединен с входом третьего ключа и через нуль-орган соединен с первым входом треть657608 его триггера, третий выход блока управления соединен со входом генератора импульсов, первый выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй выход соединен с первым входом элемента И, выход которого 5 соединен со вторым входом второго элемента

ИЛИ, выход которого соединен со входом счетчика, выход которого соединен с первым входом блока управления, второй вход элемента И соединен с управляющим входом второго триг- f0 гера, выход третьего триггера соединен со вторым входом блока управления, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности преобразования и уменьшения времени восстановления, введены два дополнительных конден- 15 сатора, два дополнительных резистора, пять дополнительных ключей, дополнительный триггер и два формирователя, причем вход операционного усилителя соединен с входами первого и второго дополнительных ключей и с первыми об- 20 кладками двух дополнительных конденсаторов, вторые обкладки которых соединены с первыми входами третьего и четвертого дополнительных ключей; которые через два дополнительных резистора соединены с выходом второго и с вхо- 25 дом пятого дополнительных ключей и с выходом третьего ключа, управляющие входы второго, третьего и четвертого дополнительных ключей соединены с входом дополнительного триггера и с четвертым выходом блока управления, управляющие входы первого и пятого дополнительных ключей соединены с выходом первого формирователя и со вторым входом третьего триггера, вход первого формирователя соединен со вторым входом элемента И и с первым выходом дополнительного триггера, второй выход которого через второй формирователь соединен со вторым входом третьего дополнительного ключа, счетный вход дополнительного триггера соединен с выходом нуль-органа, выходы первого и пято.

ro дополнительных ключей соединены с соответствующими шинами источников питания, а выхо. ды третьего и четвертого дополнительных ключей соединены с общей шиной устройства, а вто. рой управляющий вход третьего дополнительного ключа соед шен с выходом третьего триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспер азе

1. Гитис Э. И. Преобразователи информащФи для ЭЦВЦ, М., "Энергия", 1970, с. 335.

2. Гусев В. И. ЭлектрическЪе конденсаторы постоянной емкости, M., "Сов, рацио", 1968, с. 22. б5760Я

Составитель А. Титов

Техред Э.Чужнк . Корректор И.Муска

Редактор Н. Канев скан

Тираж 1059 Подписное

ЦНВИПН Государственного комитета СССР яо делам изобретений и открытий

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

Заказ 1822/57 "а"

Фи вал ПНП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4