Аналого-цифровой преобразователь

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«о900443

C (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 0310.79 (21) 2824945/18-21 с присоединением заявки ¹

{23) Приоритет

Р М К з

Н 03 K 13/20

Государственный комитет

СССР ие делам изобретений и открытий

Опубликовано 2 0132 Бюллетень ¹ 3 (ЗЗ) УДК 681. 325 (088. 8) Дата опубликования описания 230 182 (Л.Н.Григорьев, В.В. Козлов и H Ë. Красинская

1 (72) Авторы изобретения

Государственный научно-исследовате q jKH институт теплоэнергетического прнборост (71) Заявитель (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть применено в системах связи управляющих вычислительных машин с объектами управления.

Известен аналого-цифровой преобразователь (АЦП}, содержащий генератор импульсов, счетчик, генератор пилообразного напряжения и блок сравнения 11).

Такое устройство имеет недостаточнО высокую точность из-эа большого влияния шумов на входном сигнале, а так как улучшение отнсхаеиия сигнал/шум за счет постановки фильтров и корреляторов малоэффективно, поскольку эти устройства сами вносят дополнительную погрешность.

Известен интегрирующий аналогоцифровой преобразователь, содержащи)Ф интегратор, три аналоговых ключа, компаратор, два триггера, счетчик, генератор частоты, одновибратор и источник эталонного напряжения, причем входы преобразуемого и эталонного напряжения через два аналоговых ключа соответственно соединены со входом интегратора, выход которого подключен ко входу компаратора, соединенного своим выходом с нулевыми входами обоих триггеров, единичный вход первого триггера соединен с выходом переполнения счетчика, а

5 прямой и ин Версн ый выходы этого TpH 1 гера подключены соответственно к управляющим входам входных аналоговых ключейт вход сигнала Пуск соединен с нулевым входом счетчика и через одновибратор с единичным входом второго триггера, прямой выход которого соединен со входом разрешения счета счетчика, а инверсный выход с управляющим входом третьего ключат который подключен . параллельно к конденсатору интеграторат счетный вход счетчика соединен с выходом генератора частоты(2}.

Недостатком этого преобразователя является низкая точность.

Целью изобретения является повышение точности.

Для достижения поставленной цели в аналого-цифровой преобразователь, содержащий интегратор, вход которого соединен с выходами аналоговых ключей, первые входы которых соединены соответственно с шиной входного напряжения и с шиной эталонного напряжения, выход - с первым входом компаратора, ЗЕ -второй вход которого соединен с об900443 щей шиной, счетчик, нулевой вход которого .подключен к шине сигнала Пуск, счетный вход — к выходу генератора частоты, выход переполнения — к единичному входу триггера, прямой выход которого соединен с упранляющим входом второго ключа, введены диод, включенный параллельно конденсатору интегратора, два элемента И и два инвертора, причем входы первого элемента И соединены 10 соответственно с выходом компаратора и инверсным выходом триггера, а выход соединен с управляющим входом первого ключа, первый, второй и третий входы второго элемента И соединены соотнетстненно с шиной сигнала Пуск через первый инвертор, с выходом компаратора через второй инвертор и с инверсным выходом тригrepaф нулевой вход KoToporo подклю- 20 чен к шине сигнала Пуск, выход второго элемента И подключен ко входу интегратора, при этом разрешающий вход счетчика соед»нен с выходом компаратора.

На фиг. 1 приведена блок-схема аналого-цифрового преобразователя; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя.

Аналого-цифровой преобразователь содержит шины входного 1 и эталонного 2 напряжений, аналоговые ключи 3 и 4, интегратор 5, диод 6, компаратор 7, генератор частоты 8, триггер 9, счетчик 10, дна элемента

И 11 и 12, шину сигнала Пуск 13, два иннертора 14 и 15.

Вход интегратора 5 соединен через аналоговый ключ 3 с шиной 1 входного напряжения, через аналоговый 40 ключ 4 с шиной 2 эталонного напряжения и с выходом элемента И 12, диод 6 включен параллельно конденсатору интегратора, выход интегратора соединен со входом компаратора. 45

Счетный вход счетчика 10 подключен к выходу генератора частоты, нулевые входы счетчика 10 и триггера 9 соединяются с входом сигнала Пуск

13, вход разрешения счета соединяется с выходом компаратора, выходы разрядон счетчика являются выходами преобразователя 16, а выход перополнения соединен с единичным входом триггера 9, прямой выход которого подключен к управляющему входу 55 аналогового ключа 4. Входы элемента И ll соединяются соответственно с выходом Ыомпаратора 7 и инверсным выходом триггера 9, а выход — с уп" равляющим входом ключа 3. Три входа 60 элемента И 12 подключены соответственно к инверсному выходу триггера, к шине сигнала Пуск 13 через инвертор 14 и выходу компаратора через инвертор,15 . 5

На фиг.2 приняты следующие обоз- начения : сигнал Пуск — 17

I выход 18 инвертора 14, прямой выход

19 триггера 9 инверсный выход 20 триггера 9, вход 21 интегратора 5, выход 22 интегратора 5, выход 23 компаратора 7.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии триггер 9 находится в состоянии 1 (сигнал 20, фиг.2), счетчик 10 хранит результат предыдущего преобразования, аналоговый ключ 4 открыт единичным сигналом с прямого выхода триггера 9, на вход интегратора 5 с шины 2 поступает эталонное напряжение, имеющее полярность, обратную полярности преобразуемого напряжения (сигнал 2l,фиг.2). На выходе интегратора присутствует потенциал, равный падению напряжения на диоде 6 (22) .

Когда на шину сигнала Пуск (сигнал 17, фиг.2) передним фронтом этого сигнала триггер 9 и счетчик

10 приводятся в нуленов состояние, закрывается аналоговый ключ 4 по заднему фронту сигнала Пуск (сигнал 8, фиг.2) элемент И 12 приходит в состояние 1 и с его выхода на вход интегратора поступает напряжение перегона 21.Интегратор начинает интегрировать зто напряжение и, когда выходное напряжение интегратора станет равным напряжению срабатывания компаратора 7 (сигнал 22, фиг.2), последний опрокидывается (сигнал 23, фиг.2) и единичный сигнал с его выхода поступает на вход разрешения счета счетчика 10, а также вместе с единичным сигналом с инверсного выхода триггера переводят элемент И

11 н состояние 1, открывается аналоговый ключ 3, подключающи@ на вход интегратора преобразуемое напряжение с шины l (сигнал 21, фиг. 2).

Интегратор начинает интегрировать это напряжение, а счетчик просчитывает импульсы генератора частоты 8 до момента переполнения счетчика.

По сигналу с выхода переполнения счетчика 10, триггер 9 переходит в состояние 1 (сигнал 19 и 20, фиг.2), нулевой сигнал с инверсного выхода триггера через элемент И ll размыкает аналоговый ключ 3, а единичный сигнал с прямого рыхода триггера замыкает аналоговый ключ 4, в результате чего на вход интегратора поступает с шины 2 эталонное напряжение противоположной полярности по отношению к преобразуемому напряжению (сигнал 21, фиг. 2) . Выходное напряжение интегратора начинает изменяться в обратную сторону, а счетчик начинает второй цикл счета. Когда выходное напряжение интегратора

900443 станет равным напряжению срабатывания компаратора (сигнал 22, фиг.2), последний отключается и прекращает счет импульсов счетчиком 10, Схема приходит в исходное состояние.

На выходах разрядов счетчика будет зафиксирован код, пропорциональный величине пРеобразуемого напряжения.

Таким образом, в предлагаемом .преобразователе и запуск, и останов счетчика осуществляется по сигналу с компаратора, в результате чего уменьшается влияние погрешности порога срабатывания и временного дрейфа компаратора, появляется возможность осуществлять следующий цикл преобразования через длительный ин- . 1з тервал времени после предыдущего цикла без дополнительной регулировки устройства.

Формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий интегратор, два аналоговых ключа, компаратор, счетчик, триггер и генератор частоты, причем вход )5 интегратора соединен с выходами аналоговых ключей, первый вход первого иэ которых подключен к шине входного напряжения, а первый вход второго— к шине эталонного напряжения, выход . интегратора соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с общей шиной, нулевой вход счетчика подключен.к шине сигнала Пуск, счетный вход — к выходу генератора частоты, выход i переполнения — к единичному входу триггера, прямой выход которого соединен с управляющим входом второго ключа, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности преобразования, в него введены два элемента И. два инвертора и диод, включенный параллельно конденсатору интегратора, входы первого элемента И соединены соответственно с выходом компаратора и инверсным выходом триггера, а выход соединен с управляющим входом первого ключа, первый, второй и третий входы второго элемента И соединены соответственно с шиной сигнала ™Пуск через первый инвертор, с выходом компаратора через второй инвертор и с инверсным выходом триггера, нулевой вход которого соединен с шиной сигнала Пуск, а выход второго элемента И подключен к входу интегратора, при этом разрешающий вход счетчика соединен с выходом компаратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гитис Э.И . Преобразователи информации для.электронных цифровых вычислительных устройств. И., Энергия, 1975,с. 295-296 .

2. Балакай В.Г. и др. Интегральные схемы АЦП и ПАП.М., Энергия, 1978, с.62-66.

900443

Составитель Л.БеляеваРщактор Л.Лукач Техред Т. Маточка . Koppercxop И немчик.

Заказ 12204/74 Тираж 953 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113635,Москва,Ж-35,Раушская наб.,д.4/5 филиал ППП . Патент,г.ужгород,ул.Проектная, 4