Многоканальный интегрирующий аналогоцифровой преобразователь

 

% .1

«i> 702515

ОП АНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ает. сеид-еу (22) Заявлено 130677 (21) 2495747/18-21 (51)М. Кл.2 с присоединением заявки М

Н 03 К 13/20

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 681. 325 (088. 8) Опубликовано 051279 Бюллетень йо 45

Дата опубликования описания 081279

i iI . (72) Авторы изобретения

Н.Е,Тарабан и А.А.Яремчук

Киевский ордена Ленина политехнический институт имени 50-летия Великой Октябрьской социалистической (73) Заявитель революции (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области информационно-измерительной техники и может быть .использовано для преобразования аналоговых сигналов в цифровые коды. 5

Известны многоканальные интегрирующие аналого-цифровые преобразователи, в состав которых входят интеграторы, коммутирующие" элементы, управляющее устройство (11. 10 Эти устройства обладают недостаточно высокой точностью преобразования вследствие дрейфа нуля аналогового интегратора и утечек конденсаторов. ° 15

Известен также аналого-цифровой преобразователь, содержащий несколько каналов, кажцый иэ которых включает последовательно соединенные LC Щ цепочку и канальный ключ, а также общий для всех каналов ключ, с которым соединены выходы канальных ключей, и последовательно соединенные компаратор, блок .управления и блок 25 адресного выбора каналов, к которому подключены управляющие входы канальных ключей, причем управляющий вход общего для всех каналов ключа соединен с блоком управления (2). 30

Известный преобразователь не может обеспечить одновременное линейное и функциональное преобразование сигналов, например, возведение в степень.

Целью изобретения является расширение функциональных воэмОжностей путем обеспечения возможности измерения не только усредненных мгновенных значений сигналов, но и возведенных в различную степень, а также повышение точности преобразования.

Для этого аналого-цифровой пре образователь, содержащий Несколько каналов, каждый из которых включает последовательно соединенные RC-цепочки и канальный ключ, а также общий для всех каналов ключ, с которым соединены выходы канальных ключей, и последовательно соединенные компаратор, блок управления и блок адресного выбора каналов, к которому подключены управляющие входы канальных ключей, причем управляющий вход общего для всех каналов ключа соединен с блоком управления, дополнительно содержит два генератора акспоненциальных напряжений, два ключа, цифроаналоговый преобразователь и последовательно соединенные компаратор, 702515

f "вычитаюший счетчик, регистр, сумматор и запоминающее устройство, причем управляющие входы генераторов экспоненциальных напряжений подключены к выходу блока управления, их выходы через дополнительные ключи, управляющие входы которых соединены с блоком адресного выбора каналов, подключены к одному из входов компа- ратора, к другому входу котбрОго подключены выходы канальных ключей и вход общего для всех каналов ключа, выход которого соединен с общей шиной, а выход компаратора подключен к регистру, при этом выход одного из генараторов экспоненциального напряжения подключен также к первому входу дополнительного компаратора, второй вход которого соединен с выходом цифро-аналогового преобразователя, к входу которого подключен выход.вычитающего счетчика, установочный вход, которого соединен с блоком

20 управления, причем выход з апоминаюшего устройства соединен с одним из входов сумматора, а управляющий вход

25 подключен к блоку адресного выбора каналов.

Структурная электрическая схема устройства представлена на чертеже.

Преобразователь состоит из идентичных каналов, каждый из которых со- 30 стоит из последовательно соединенных

6 подущючен к управляющим входаМ генераторов 9 и 10 экспоненциального напряжения, а другой выход соединен с блоком 17 адресного выбора канала, к первому выходу которого подключены управляющие входы ключей 3, к второму выходу подключены управляющие входы ключей 7 и 8, а третий выход соединен с запоминающим устройством

16. Результат измерения снимается

60 сопротивления 1, конденсатора 2, образующих RC — цепочку и канального ключа 3. Выход каждого канала подключен к одному из входов компарато- 35 ра 4 и к ключу 5, управляющий вход которого соединен с блоком управления 6. Другой вход компаратора 4 через ключи 7 и 8 подключен соответственно к выходам генераторов 9 и 10, экспоненциального напряжения, а вы—

40 ход компаратора 4 соединен с блоком управления 6 и управляющим входом регистра 11. Выход генератора 9 экспонециального напряжения соединен также с одним из входов компаратора

12, выход которого подключен к вхо ду вычитафщего счетчика 13, соединенного с цифроаналоговым преобразователем 14 и регистром 11. Выход цифроаналогового1 преобразователя 14 подключен к другому входу компаратора 12. Регистр 11 подключен к сумматору 15, соединенному цепями приема и выдачи кода с запоминающим устройством 16. Один выход блока управления 55 с выходов 18 запоминающего устройст-ва 16.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерения все ячейки запоминающего устройства обнуляются.

Измерение входных напряжений производится в течение времени Тн кратного периоду помехи, наложенной на сигналы. Это время складывается из циклов измерения: т„= тц

По окончании предыдущего цикла измерения RC — цепочки каждого канала разряжены до нулевого уровня, Очередной цикл начинается по команде, вырабатываемой блоком управления 6 и поступающей в блок 17 адресного выбора каналов. При этом ключи 3, 5, 7 и 8 закрыты. Начинается интегрирование входных напряжений соответствующими

RC — цепочками. Соотношение между временем интегрирования и постоянными времени RC — цепочек Г должно быть

Ь выбрано таким, чтобы не внести погрешности в результат измерения из-за нелинейности интегратора на RC — цепочках.

Одновременно с интегрированием входных напряжений по команде из блока управления 6 производится заряд конденсаторов в генераторах 9 и 10 экспоненциальных напряжений до значения

Vz, Кроме того, в вычитающий счетчик

l3 по команде из блока управления 6 записывается код, пропорциональный величине Чэ.

После окончания интегрирования входных напряжений с помощью RC — цепочек генераторы 9 и 10 экспоненциаль-. ного напряжения начинают формировать экспоненциально убывающие напряжения с постоянными времени соответственно . .и п (rl - степень, в которую возводятся измеряемые напряжения).

Напряжение с выхода генератора 9 экспоненциального напряжения поступает на один из входов компаратора 12, на другой вход которого подается напряжение Ч „„с выхода цифроаналогового преобразователя 14, котброе пропорционально коду И, записанному в вычитаюшем счетчике 13.

При равенстве напряжений на входах компаратора 12 происходит его срабатывание и формирование импульса, поступающего в вычитающий счетчик 13, при этом записанный в нем код уменьшается на единицу, это вызывает уменьшение выходного напряжения циф- роаналогового преобразователя 14,что приводит к возврату компаратора в прежнее состояние. Таким образом, код

N,.í вычитающем счетчике 13 с точностью до величины жЧ пропорционален напряжению на выходе генератора 9 экспоненциального напряжения.

702515

Одновременно с началом разряда генераторов 9 и 10 экспоненциального напряжения производится поочередное подключение ключей 3 к входу компаратора 4 с помощью блока 17 адресного выбора каналов. 5

При подключении к одному из входов компаратора 4 напряжения с выхода 2С вЂ” цепочки какого-либо канала первоначально по команде из блока 17 адресного выбора каналов открывается ключ 7, и к другому входу компарато. ра 4 подключается напряжение с выхода генератора 9 экспоненциального напряжения, а затем ключ 7 закрывается, а ключ 8 открывается, и к входу компаратора 4 подключается напряжение с выхода генератора 10 экспоненциального напряжения. После этого к первому входу компаратора 4 подключается напряжение с выхода последующей QC— цепочки и так далее. После подключе- 2О ния 11С вЂ” цепочки последнего канала вновь производится подключение %С .цепочки первого канала.

При равенстве выходных напряжений кС вЂ” цепочки 1-ro канала и генерато- 25 ра 9 экспоненциального напряжения происходит срабатц(вание компаратора 4 и перепись кода Вз вычитающего счетчика 13 в регистр 11. Информация, записанная в регистре 11, подается íà i 30 вход сумматора 15, на второй вход которого по команде из блока 17 адресного выбора каналов подключается содержимое первой ячейки 1 -го канала запоминающего устройства 16. Резуль- 35 тат сложения с выхода сумматора 15 вновь записывается в первую ячейку го канала запоминающего устройства 16.

При равенстве выходных напряжений 4О .11С-цепочки 1-го канала и генератора

10 экспоненциального напряжения происходит срабатывание компаратора 4 и перепись кода из вычитающего счетчика 13 в регистр 11, после чего аналогично выше изложенному производится сложение записанного в регистре 11 кода с кодом, хранимым во второй ячейке 1- ro канала запоминающего устройства 16 и запись результата сложения в эту ячейку. Одновременно при срабатывании компаратора 4 блок управления 6 открывает ключ 5, производя разряд напряжения с выхода s-ой

%С-цепочки до нуля.

После деления записанной в запоми- 55 нающем устройстве 16 информации на число циклов измерения m коды будут пропорциональны усредненным за время „ соответственно мгновенному и возведенному в степень 11 значениям входного напряжения. формула изобретения

Аналого-цифровой .преобразователь, . содержащий несколько каналов, каждый. из которых включает последовательно соединенные ЯС вЂ” цепочку и канальный ключ, а также общий для всех каналов ключ, с которым соединены выходы канальных ключей, и последовательно соединенные компаратор, блок управления и блок адресíoro выбора каналов, к которому подключены управляющие входы канальных ключей, причем управляющий вход общего для всех каналов ключа соединен с блоком управления, о т — . л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности, введены два генератора экспоненциальных напряжений, два ключа, цифроаналоговый преобразователь и последовательно соединенные компаратор, вычитающий счетчик, регистр, сумматор и запоминающее устройство, причем управляющие входы генераторов экспоненциальных напряжений подключены к выходу блока управления, их выходы через дополнительные ключи, управляющие входы которых соединены с блоком адресного выбора каналов, подключены к одному из входов компаратора, к другому входу которого подключены выходы канальных ключей и вход общего для всех каналов ключа, выход которого соединен с общей шиной, а выход компаратора подключен к регистру, при этом выход одного из генераторов экспоненциального напряжения подключен также к первому входу дополнительного компаратора, вто- рой вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, к входу которого подключен выход вычитающего счетчика, установочный вход которого соединен с блоком управления, причем выход запоминающего устройства соединен с одним из входов сумматора, а управляющий вход подключен к блоку адресного выбора каналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 482007, кл. Н 03 К 13/20, 26.08.73.

2. Авторское свидетельство СССР

9 347728, кл. H 03 К 13/20, 9. 10.70.

М ф Ф

Со ста вит ель Ю. Богданов

Редактор Л.ГельФман Техред 3,Чужик КорРектор Н.Задерновская

Заказ 7609/54 Тираж 1 060 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 8-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4