Быстродействующий аналогоцифровой преобразователь

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ -752788

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 050778 (21) 2б3бб74/18-21 с присоединением заявки Мо(23) Приоритет

Опубликовано 3007.80. Бюллетень 8о 28

Дата опубликования описания 300780

<5 М )(„з

Н 03 К 13/02

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 681. 325 (088.8) (72) Автор изобретения

Н.A.Ôèëèïпов

Фрунзенский политехнический институт (71) Заявитель (5 4 ) БЫСТРОДЕЙСТВУЮЦИЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОР

ПРЕОБРА?ОВАТЕЛЬ

Изсбретение относится к измеритеЛьной технике и может быть использовано для равноточного преобразования быстроизменяюшихся напряжений в цифровой код.

Известен равноточный резисторный аналого-цифровой преобразователь, содержащий резистивные делители напряжения, сравнивающее устройство и ключи, причем эталонные напряжения через ключи подключены на первый вход сравнивающего устройства, второй вход которого через ключи соединен с входным резисторным делителем, на который подается преобразуемое напряжение, величины сопротивлений резисторов делителей подчиняются закону геометрической прогрессии (1).

Недостатком этого аналого-цифрового преобразователя является, несмотря на его высокую и равную по всему диапазону преобразования точность, низкое быстродействие. 25

Известен также быстродействующий аналого-цифровой преобразователь, содержащий делитель эталонного напряжения на последовательно соединенных резисторах, подключенный к ис- ЗО точнику эталонного напряжения, группа из и -1 сравнивающих устройств, первые входы которых объединены и подсоединены к источнику эталонного напряжения, группа из и сравнивающих устройств, первые входы которых подключены к соединениям между резисторами делителя эталонного напряжения, дешифратор результата преобразования, входы которого подключены к выходам

П сравнивающих устройс — â и источник питания, подсоединенный к цепям питания активных элементов преобразователя (2), Недостаток этого преобразователя состоит в том, что в нем невозможно получить равноточные изменения по всему диапазону преобразования.

Цель предлагаемого изобретения выравнивание относительной погрешности результатов преобразования по всему диапазону и повышение точности измерения при сохранении высокого быстродействия.

Поставленная цель достигается за счет тОго, что в быстродействующий аналого-цифровой преобразователь, содержащий делитель

752788

25 эталонного и апряжения и з последовательно соединенных резисторов, подклвчеиный к источнику эталонного: напряжения, группа иэ и -1 сравнивающих устройств, первые входы которых объединены и подсоединены к источнику эталонного напряжения,группа из и сравнивающих устройств, первые входы которых подключены к соотнетствуюшим выходам делителя эталонного напряжения, дешифратор результата преобразования, входы которого подключены к выходам и сравнивающих устройств, введены дополнительный дешифратор, и параллельно включенных делителей преобразуемого напряжения с коэффициентами передачи, соответствующими членам геометрической прогрессии и состоящих из двух последовательно включенных резисторов, с значениями сопротивлений, соответствующими членами геометрической прогрессии, и ключей, причем вторые входы и -< сравнивающих устройств подключены к соответствующим выходам делителей преобразуемого напряжения и через ключи подсоединены к объединенным между собой входам и сравнивающих устройств, выходы и - i сравнивающих устройств подключены ко нходам дополнительного дешифратора, выходы которого подсоединены к управляющим входам ключей и к входам дешифратора результата преобразования, входы делителей преобразуемого напряжения подключены к источнику преобразуемого напряжения через понторитель напряжения.

На фиг. 1 изображена функциональ ная схема предлагаемого аналогоцифрового преобразователя;на фиг.2 пилообразная характеристика преобразователя (зависимость промежуточного напряжения U „ от значений преобразуемого напряжения U на входе преобразователя), Предлагаемый аналого-цифроной преобразонатель содержит делитель эталонного напряжения на последовательно соединенных резисторах l„ 2, 3 подключенный к источнику эталонного напряжения U> . Первые входы сравнивающих устройств 4, 5, 6, определяющих знак неравенства между эталонными напряжениями Uol Цо, U0>, образующихся на резисторах

1, 2, 3.и масштабиронанным напряжением ()„, подключены к соединениям между резисторами 1, 2, 3, вторые входы этих сравнивающих устройств соединены вместе и через ключи 7, 8, 9, подключены к первым входам сравнивающих устройств 10, 11, определяющих знак неравенстна между

I напряжением U и напряжением U„ и к паралельно соединенным делителям, составленным из резисторов 12 и 13;

14 и 15; 16 и 17 измеряемого напря15

2а

39

65 жения, которые подключены через повторитель 18 напряжения к клеммам, Выходы сравнивающих устройств 10,11 подключены ко входам дешифратора 19, первые и- 1 выходы которого соединены с управляющими входами ключей 7, 8, 9, а последний и -й — с первым входом дешифратора 20 результата преобразования, другие входы которого соединены с выходами сравнивающих устройств 4,5,6,Дешифратор 20 ныдает результаты либо в значениях преобразуемого напряжения, либо в их целочисленных логарифмах.

Делитель из двух резисторов 16, 17 с наименьшим коэффициентом передачи не имеет сравнинающего устройства. Количество резисторов 1, 2, 3 и,следовательно, количество сравнивающих устройств 4, 5, 6, участвующих в преобразовании напряжения

0 „ в код, зависят от заданных точности и динамического диапазона отдельно:о предела измерения. Количество делителей и на резисторах

12 и 13, 14 и 15, 16 и 17 и количество сравнивающих устройств 10, ll и -1 зависит от общего динамического диапазона преобразуемого значения напряжения U„(U><>, „-0„ „„„) и динамического диапазона отдельного предела измерения ILI „-U ;Ä) .

Цепи питания элементов преобразователя на чертеже не показаны.

Работа преобразователя начинается с подключения напряжения питания, эталонного напряжения U и измеряемого напряжения U „ . При функционировании резисторов 12-17 сраннинаюших устройств 10, 11, дещифратора 19 и ключей 7, 8, 9 на выходе последних относительно общей шины осуществляется масштабирование преобразуемого напряжения. Передаточная характеристика указанной совокупности узлов обозначена как ломаная (фиг,2). и на первом участке (при замкнутом ключе 7) она линейно поднимается под углом 45 >к оси U>. po значения О = U при U = U1 .Это обуслонх и>ах хлено, в данном частном случае, выбором величины сопротивления резистора 12, равным нулю (поэтому его можно не показывать,оставив только пронод), а величина сопротивления резистора

13 при этом может быть любой, не равной нулю, например равной бесконечности, когда и резистор и провода его соединяющие излишни. B общем случае величины сопротивлений резисторов

12 и 13 могут быть любыми конечными величинами, определяющими наклон первого участка характеристики блока о масштабирования, отличный от 45

После того как напряжение U„. снимаемое с резистора 13 станонится равным О = U, ключ 7 размыкается, а

»>ах о .. ключ 8 замыкается. Напряжение 0х на конце первого участка характеристи752788 ки,снимаясь уже с точки связи резис торов 14, 15 мгновенно спадает до величины 0,т,;„ и далее нарастает. с увеличением U ïo прямой в а раз медленнее чем на 1 участке (от нуля до u ) вновь до величины О

При U „ =- Uo срабатывает сравнивающее устройство 11 и дешифратор 19, ключ

8 размыкается, а ключ 9 замыкается, снимается с резистора 18, упав при U U с u „до 0,„;„. Дальнейшее увеличение преобразуемого напряжения повышает 11 „в а раз медленнее, чем на предшествующем (втором) участке и в а2 раз медленнее, чем на первом участке характеристики, 15

Масштабированное значение напря1 жения U g,ñoîòâåòñòâóþùåå преобразуемому напряжению U „, поступая на входы всех сравнивающих устройств

4, 5, б, заставляет определенную их часть, младшую по номеру, сработать при значении U „> U, (где Uo, частные эталонные значения напряжения, образуемые на резисторах 1, 2, 3 соответственно U g1, U g, 0 еn) чиняющиеся соотношейиям геометрической пргрессии. Остальная часть сравнивающих устройств, где в Ll с 0 не сработает выходные сигналы сравнивающих устройств 4, 5, 6, непосредственно и выходные сигналы сравнивающих устройств 10,11через дешифратор 19 поступают на вход дешиф— ратора 20 и обеспечивают последнему выдачу результата преобразования либо в дискретных значениях напряжения, 35 либо в их целочисленных логарифмах.

Формула изобретения

Быстродействующий аналого-цифровой преобразователь, содержащий делитель эталонного напряжения из последовательно соединенных резисторов, подключенный к источнику эталонного напряжения, группа из n — 1 сравниваюших устройств, первые входы которых объединены и подсоединены к источнику эталонного напряжения,- iðóïïà из и сравнивающих устройств, первые входы которых подключены к соответствующим выходам делителя эталонного напряжения, дешифратор результата преобразования, входы которого подключены к выходам п сравнивающих устройств, отличающийся тем, что, с целью выравнивания относительной погрешности результатов преобразования по всему диапазону и повышения точности, в него введены дополнительный дешифратор, л паралельно включенных делителей преобра-. зуемого напряжения с коэффициентами передачи, соответствующими членам геометрической прогрессии и состоящих из двух последовательно включенных резисторов, с значениями сопротивлений, соответствующими членам геометрической прогрессии,п ключей, причем вторые входы n < сравнивающих устройств подключены к соответствующим выходам делителей преобразуемого напряжения и через ключи подсоединены к объединенным между собой входам п сравнивающих устройств, выходы n - -1 сравнивающих устройств подключены ко входам дополнительного дешифратора, выходы которого подсоединены к управляющим входам ключей и к входам дешифратора результата преобразования, входы делителей преобразуемого напряжения подключены к источнику преобразуемого напряжения через повторитель напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Филиппов Н.А. Построение аналого-цифрового преобразователя с постоянной относительной погрешностью. Измерительная техника, 1975, Р 12.

2.А.Ar be(und Recur".. Гаьт АРС"„2еп1гаРEoboratoren kur Electronic КГА 3uL

ЫбсЬ West Йегтапу,ГеЬгиаг,1975 (прототип) 752788

Составитель Г.Наповал

Редактор С. Тимохина Техред g,Асталош Корректор E.Ïàïï я

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 4764/19 Тираж 995

ЦПИИПИ Государственного по делам изобретений

113035у Москва, К-35

Подписное комитета СССР и открытий

Раушская наб., д. 4/5