Аналого-цифровой преобразователь

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (п)875620

Союз Советских

Социалистических

Респубиии (6I) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19,02.80 (21) 2884354/18-21 с присоединением заявки № (5l)M. Кл.

Н 03 К 13/17

Гооударотеаииый комитет

СССР

lIo делам иаебретеиий и открытий (23) Приоритет (53) УДК 681,325 (088.8) Опубликовано 23.10.81, Бюллетень № 39

Дата опубликования описания 25.10.81 (72) Автор изобретения .

А. Т, Антипов

1..., Научно - производственное объединение "Геофнетиса . (7I ) Заявитель (54) АНАЛОГО - ШАРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к аналого- цифровой вычислительной технике и пред-. назначено, в частности, для преобразования геофизических сигналов в цифровую форму.

Известен - аналого-цифровой преобразователь (АШД, содержащий триггер и генератор импульсов, выход которогс через ключи, реверсивный счетчик и. преобразователь код-напряжение под1О ключен ко входу компаратора (.1).

Недостаток этого АЦП - относитель но низкая точность преобразования входного сигнала, так как относительная погрешность возрастает с уменьшением

-15 преобразуемой величины из-за постоянства шага квантования по уровню.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является АБП, содержащий источник эталонного напряжения, выход которого подключен к первому входу компаратора, выход которого соединен с первыми входами 11элементов И, генератор, выход которого соединен со входом распределителя импульсов, щ триггеров, первые входы которых объединены и подключены к первому выходу распределителя импульсов, вторые входы - соединены с выходами элементов И, а третий вход каждого предыду« щего триггера соединен со вторым входом каждого последующего элемента И и вторыми выходами распределителя им

I пульсов, третий и четвертый, выходы которого соединены соответственно со вторым входом первого элемента И и третьим входом последнего триггера f 2)

Недостаток известного АЦП - относительно низкая точность преобразователя, так как относительная погрешность возрастает с уменьшением величины входного сигнала из а постоянства шага квантования по уровню.

Бель изобретения - повьппение точнос ти преобразования и расширение диапа зона преобразуемых сигналов.

Поставленная цель. достигается тем,, что в аналого-цифровой; . преобраэова

875620 тель, содержащий источйик эталонного напряжении, выход которого подключен к первому входу компаратора, выход которого соединен с первыми входами элементов И, генератор, выход которого соединен со входом распределителя им пульсов, ) и триггеров, первые входы которых объединены и подключены к первому„выходу распределителя импульсов, а вторые входы соединены с выходами t0 элементов И, а третий вход каждого предыдущего триггера соединен со вторым входом каждого последукяцего элемейта

И и вторыми выходами распределителя импульсов, третий и четвертый выходы 15 которого соединены соответственно со вторым входом первого элемента И и третьим входом последнего триггера, введен блок усиления с цифровой регулировкой коэффициента усиления, первый вход которого подключен ко входной клемме, остальные входы - к выходам триггеров, .а выход ко второму входу компаратора; при этом блок усиления с цифровой регулировкой коэффипиента усиления выполнен

)Ь виде операционного усилителя, вход ко1

,торого через первый резистор подключен к первому входу блока усиления с цифроI вой регулировкой коэффициента усиления, а через вторОЙ резистор - к выходу многозвенного резистивного делителя, а выход - к первому входу многозвенного ре-, зистивного делителя и выходу блока усиления с цифровой регулировкой коэффициента усиления, остальные входы которого

35 соединены соответственно со вторыми Ф входами многозвенного резистивного де I, . лителя.

I. Ha чертеже представлена блок-схе-

40 ма аналого-цифрового преобразователя.

Дналого-цифровой преобразователь содержит генератор 1, выход которого через распределитель импульсов 2, элементы И 3 и триггеры 4 подключен к блоку усиления 5 с цифровой регулиров45 кой коэффициента усиления и источник 6 эталОнного напряжения, подключенный через компаратор 7 Ко вторым входам элементов И Э. Блок усиления 5 с цифровой регулировкой коэффициента усиления содержит операционный усилитель 8, выход которого через многозвенный резистивиый делитель 9 и резисторы 10 и 11 подключен ко входной клемме преобразователя, Выходы триггеров 4 являются выходом устройства, Устройство работает следующим обра эом

Предположим, что многозвенный резистивный делитель (МРД) 9 работает в двоичной системе счисления, следовательно, коэффициент передачи его равен

1 0.выл 1 (), 2 «„Ок4 гдето) - число разрядов АЦП (триггеров 4);

„» напряжение на выходе усилите вых ля 8;

С(„„ - коэффициент, зависящий от положения j-го ключа МРД 9, причем он равен "1, когда ключ замкнут на выходе операционного усилителя 8, и "0 - на кор пус устройства.

Усилитель с обратной связью имеет коэффициент передачи к= 1(о = " (РкМ (2) где КО- коэффициент передачи усилителя 8 без обратной связи; — глубина отрицательной обратной связи.

С учетом выражения (1)

U .Нта„Н,„

) = ц . . „, (5)

Btix

ЛО

rue R иЙ - величины резисторов 10 и

ЛО l1

11 соответственно, По внешней команде "Пуск" распределитель импульсов 2 вырабатывает Ю+Л тактовых импульсов. Первый тактовый импульс устанавливает триггеры 4 в нулевое состояние, выходные команды которых замыкают ключи МРД 9 на выход усилителя 8, при этом коэффициент передачи усилителя 8 минимален о а, (f )

g01+1 g p 3 ) ЛЛ

Преобразуемый сигнал, поступающий через резистор 11 íà вход усилителя 8, усиливается в К раз и поступает. на вход компаратора 7, на второй вход которого подается напряжение .от источника 6 эталонного напряжения.

Второй тактовый импульс распределителя 2 импульсов устанавливает в единичное состояние триггер 4,старшего разряда, при этом коэффициент передачи усилителя 8 равен

2"" "" — 2 Я л +

Если сигнал на выходе усилителя 8 больше эталонного напряжения, то на выходе компаратора 7 появляется команда, открывающая последний элемент И 3, 20 формула изобретения

1. Аналого-цифровой преобразова-, тель, содержащий источник эталонного напряжения, выход которого подключен к первому входу компаратора, выход которого соединен с первыми входами pl элементов И, генератор, выход которого соединен со входом распределителя импульсов, И1 триггеров, первые входы которых объединены и подключены к первому выходу распределителя импульсов, а вторые входы соединены с выходами, элементов И, а третий вход каждого предыдущего триггера соединен со вторым входом каждого последующего элемента

И и вторыми выходами распределителя импульсов, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно со вторым входом первого элемента И и третьим входом последнего триггера, о т л и ч а.ю ta и и с я тем, что, с целью повышения точности преобразования и расширения диапазона преобразуемых сигналов, в него введен блок усиления с цифровой регулировкой коэффициента усиления, первый вход которого подключен ко входной клемме, остальные входы — к выходам триггеров, а выход - ко второму входу компаратора.

2. Преобразователь но п. 1, о тл и ч а ю щ. и и с я тем, что блок усиления с цифровой регулировкой коэффициента усиления выполнен в виде операционного усилителя, вход которого через первый резистор подключен к первому входу блока усиления с цифровой регулировкой коэффициента усиления, а через второй резистор - к выходу многозвенного резистивного делителя, а выход - к перво- му входу многозвенного резистивного делителя и выходу блока усиления с цифровой регулировкой коэффициента усиления, остальные входы которого соединены соответственно со вторыми уп входами многозвенного резистивного делителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Шляндин В. М. цифровые измерительныепре браэователи и приборы. М„

Высшая .школа ., 1973, с. 229.

2. Кончаловский В. Ю. и др. Электрические измерительные приборы. МЛ,1

"Энергия, 1967, с. 367-369 (прототип).

5 8756 и третий тактовый импульс возвращает последний триггер 4 в нулевое состояние и устанавливает предыдущий триггер 4 в единичное состояние, .при этом коэффициент передачи усилителя 8 равен

1 " " o 4 ю (g)

?) Ю+ Ф-1 Я„, Я, Если после второго тактового импульса

<о сигнал на выходе усилителя 8 меньше напряжения источника 6,.то элемент И 3 закрывается, триггер 4 остается в единичном состоянии и третий тактовый импульс устанавливает предыдущий триггер

4 в единичное состояние, при этом коэффициент передачи усилителя 8 равен

2 +" о» "

4 Р+ 4- 2. -2 п <. и " и

Таким образом, при работе АЙП коэффи- 2о циент передачи усилителя 8 непрерывно возрастает и стремится к величине где() — напряжение на выходе источни- . ка 6;

0 (- напряжение на входе АБП, так как из суммы (3) производится вычитание слагаемых 2 И, 2 "... установкой соответствующих триггеров 4 в единичное состояние.

Все это относится к устройству, работающему в двоичной системе счисления, однако на основе предлагаемого устройст- 55 ва возможно построение прибора, работающего в системе счисления с любым основанием.

Таким образом, введение в аналогоцифровой преобразователь нового узла- 40 усилителя с цифровой регулировкой коэффициента усиления - дает предлагаемому устройству следующие преимушества по сравнению с известным: относительная ошибка преобразования не зависит от уров-<5 .ня преобразуемой величины; действитель ио, преобразуемый сигнал равен из выражения (8) (9) .5 дискрет квантования преобразуемой ве личины по уровню равен шц,„= аи (y„(10) где bU - чувствительность (порог срабатывания) компаратора; иэ выражений (9) и (10) находим отно сительную погрешность преобразования unix а0, у = . расширение диапазона преоб

Составитель В. Солодова

Техред М.Рейвес

Корректор В.Бутяга

Редактор P. Бицика

Подписное

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

Заказ . 9385/86 Тираж 991

ДНИИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий

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