Аналого-цифровой преобразователь

 

ОП ИСАИ ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Сецналнстнческнх

Реслублнк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву

Н 03 К 13/20 сприсоедииением заявки М (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий, Опубликовано 070382. Бюллетень ¹ 9

}33} УДК 681. 325 (088.8) Дата опубликования описания 07.03.82 (72) Авторы изобретения

В.Г. Брандорф, В.A. ГоЛембо и В .Л. Котляров (71) Заявители

Львовский ордена Ленина политехнический инс и Львовский лесотехнический институт (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОИ ПРЕОБРАЗОВА1ЕЛЬ вход которого соединен с выходом усилителя импульса запуска, а выход — с первым входом первого нульоргана, блок управления, выходы которого соединены с входами регистра, выходы которого соединены с входами цифроаналогового преобразователя, дополнительно введены . второе и третье запоминающие устройства, два элемента задержки, второй и третий нуль-органы, интегрирую» щая RC"öåïü, ключ, триггер и блок определения знака разности времен ных интервалов, причем первые входы второго и третьего запоминающих устройств соединены с выходом усилителя входного сигнала, второй вход второго запоминающего устройства сое динен с выходом первого элемента

2 задержки и входом второго элемента задержки, второй вход третьего за-. поминающего устройства соединен с выходом второго элемента задержки и первым входом блока управления, вы- ходы второго и третьего запоминающих устройств соединены с первыми входами второго и третьего нуль-органа соответственно, вторые входы которых соединены со вторым входом пер30 вого нуль-органа, выходом интегриИзобретение относится к автоматике, телемеханике, электронной измерительной и вычислительной технике и используется в информационно-измерительных системах при опросе датчиков, выходной сигнал которых представляет собой экспоненциально растущее напряженке с большим. значением постоянной времени.

Известен аналого-цифровой преоб разователь (АЦП) кодо-импульсного типа, содержащий усилитель входного сигнала, запоминающее устройство, нуль-орган, цифроаналоговый преобразователь, регистр, блок управления и усилитель импульса запуска (1).

Недостатком данного АЦП является то, что он измеряет. мгновенное значение входного напряжения и не в состоянии определить максимальное значение, к которому стремится экспоненциально. растущее напряжение.

Цель изобретения.- повьанение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в аналогоцифровой преобразователь, содержащий усилитель входного сигнала, выход которого соединен с первым входом первого запоминающего устройства, второй (22) Заявлено 230379 (21) 2740557/18-21 }$$}М.Кд.з

911722

15 ния знака разности временных интервалов.

После заряда конденсатора С до уровня срабатывания нуль-органа 7 (момент Ф., фиг. 2) ключ 9 размыкается, а блок 13 управления устанавливает в состояние единица следуЮщий после старшего разряд регистра 14. При этом, если второй временной интервал был длиннее пер3р вого, то старший триггер регистра

14 остается в состоянии единица, а если короче — то возвращается в состояние нуль .

Ф

После разряда конденсатора С до

35 уро напряжeHHs (Фиг. 2), го на нуль-орган 5, ключ 9 размыкается, конденсатор С снова заряжает. ся и блоком 17 определения знака разности. временных интервалов измеряется новая. разность временных ин40 тервалов и определяется ее знак.

B зависимости от знака этой разности перед следующим циклом заряда конденсатора С второй (после старшего) разряд регистра 1 4 будет либо оставлен

45 в состоянии единица, либо возвратится в состояние . нуль, а третий разряд регистра — установлен в состояние единица .

Работа АЦП будет продолжаться

50 аналогично описанному выше:до тех, пор, пока не будут перепробованы все разряды регистра 14. После окончания цикла работы в регистре 14

АЦП будет получено в цифровом коде

55 значение напряжения, к которому стремится поданное на вход АЦП напряжение,изменяющееся по экспоненциальному закону, задолго до того как 08, станет равным Пк.

АЦП работает следующим образом. После подачи на первый вход АЦП экспоненциально растущего входного напряжения Uex Ux (1 — 5 Т "), на второй его вход подается импульс запуска, усиливаемый усилителем 10.

В момент времени t< (фиг. 2), соответствующий подаче импульса запуска, входное напряжение, усиленное усилителем 1 входного сигнала, запоминается в "ЭУ 2 (U фиг. 2) . В момент времени (Фиг. 2), при котором импульс запуска.появляется иа выходе элемента 11 задержки, входное напряжение запоминается в Зу 3 (U> Фиг.2) а в момент времени t> (фиг. 2)> при котором импульс запуска появляется на выходе элемента 12 задержки, входное напряжение запоминается в ЗУ

4 (U, Фиг. 2). После этого блок 13 управления устанавливает в единицу все разряди регистра 14. На выходе ЦАП 15 появляется максимальное напряжение и начинается, экспоненииФ

Ф .альный рост напряжения на конденсаторе С интегрирующей RC-цепи 8 от произвольного уровня через резистор

R до значения. напряжения на выходе

ЦАП 15, которое поступает на входы нуль-органов 5 — 7. При достижении этим напряжением уровня, равного напряжению 0Э, запомненному в Зу 4 нуль-органа 7, устанавливается триг60 рующей RC-цепи и выходом ключа, первый вход которого соединен с общей шиной, а второй вход — co, вторым входом блока управления, первым входом блока определения знака разности времечных интервалов и выходом триггера, первый вход которого соединен с выходом первого нуль-органа, второй вход - с выходом третьего нульоргана, при этом выход второго нульоргана соединен со вторьэа входом блока определения знака разности временных интервалов, выход которого соединен с третьим входом блока . управления, вход первого элемента задержки соединен с выходом усилителя импульса запуска, а вход-интегрирующей ВС-цепи соединен с выходом цифроаналогового преобразователя.

На фиг. 1 представлена структурная схема аналого-цифрового преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Аналого-цифровой преобразователь содержит усилитель 1 входного сигнала, запоминающие устройства (Зу)

2-4,. нуль-органы 5-.7, интегрирующую ВС-цепь 8, ключ 9, усилитель

10 импульса запуска, элементы ll и 12 задержки, блок 13 управления, регистр 14, цифроаналогоВый преобразователь 15, триггер.16 и блок 17 определения знака разности временных интервалов. гер 16. в состояние единица, за- мыкается. ключ 9 и конденсатор разряжается до уровня напряжения U, запомненного в ЗУ 2. Нуль-орган 5 (момент t4) возвращает триггер 16 в состояние нуль и ключ 9 размыкается. При этом блок 13 управления устанавливает все разряды регистра 14 в состояние нуль, кроме старшего разряда регистра 14. При этом на выходе ЦАП 15 появляется половина максимального значения напряжения ф У„„конденсатор С начинает заряжаться по экспоненте до значения напряжения на выходе ЦАП 15. При равенстве значения напряжения на конденсаторе С и значения напряжения на выходе ЗУ 3 срабатывает нульорган 6, импульс с выхода которого поступает на вход блока 17 определеТаким образом, отличие работы:„. прецлагаемого АЦП от известного AIIII кодо-импульсного типа состоит в том, что в каждом такте преобразования вместо определения соотношения (больше-меньше) между входным напря91,1722 жением и напряжением на выходе ЦАП определяют разницу между интервалами времени t> — t>v t„ — Q <, по которой определяют соотношение между напряжением, к которому по экспоненте стремится входное напряжение, и напряжением на выходе ЦАП, к которому стремится по экспоненте напряжение. на конденсаторе С. Если г ty, — .Ся 7t — tg, то напояжение на выходе ЦАПа меньше U„, если ! то больше.

Предлагаемый АЦП за весьма ко-, роткое время определяет конечное значение напряжения, к которому стремится экспоненциально. возрастающее напряжение U задолго до окончания переходного процесса.

Формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий усилитель входного сигнала, выход которого. соединен с первым входом первого запоминающего устройства, второй вход..которого соединен с выходом усилителя импульса запуска, а выход — с первым входом первого. нуль-органа, блок управления, выходы которого соединены с входами регистра, выходы которого соединены с входами цифроаналогового преобразователя, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повиаения его быстродействия, в него введены второе и третье за- поминающие устройства, два элемента задержки, второй и третий нуль-органы, интегрирующая RC-цепь, ключ, триггер и блок определения знака разности. временных интервалов, причем первые входы второго н третьего запоминающих устройств соединены с выходом усилителя входного сигнала, второй вход второго запоминающего устройства соединен с выходом первого,элемента задержки,и входом второго элемента задержки, второй вход третьего запоминающего устройства соединен с .выходом второго элемента задержки и первым входом блока управления, выходы второго и третьего запоминающих. устройств соединены с первыми входами второго и третьего нуль-органа. соответственно, вторые входы которых соединены со вторым входом первого нуль-органа, выходом интегрирующей RC-цепи и выходом ключа, первый вход которого соединен. с общей шиной, а второй вход — со вторым входом блока управления,первым входом блока опре20 деления знака разности временных интервалов и выходом триггера, первый вход которого соединен с выходом первого нуль-органа, второй вход - с выходом третьего нуль-органа, причем выход второго нуль-органа соединен со вторым входом блока определения знака разности временных интервалов, выход которого соединен-с третьим входом блока управления, вход первого элемента задерж ки соединен с выходом усилителя импульса запуска, а вход интегри- - рующей RC-цепи соединен с выходом цифроаналогового преобразователя.35 источники информации принятые во внимание при,экспертизе

1. Хлистунов В.Н. Основы цифровой ,электроизмерительной техники и цифровые преобразователи. N, Энергия, 1966, с. 179 (прототип).

911722 Р 1 Ф 1 ФЬ Ф ЬЬ ф / У9

Составитель A.Êóýâåöîâ

Техред Т.Маточка Корректор В. Синицкая

-Редактор Ю.Ковач

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

Заказ 1148/50 Тираж 954 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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