Аналого-цифровой преобразователь с автоматической калибровкой

 

ОЛИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социапистических

Республик

«и 919076 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 20.12.78 (2l) 2699270/18-21 с присоединением заявки .% (23) Приоритет (51)М. Кл.

Н 03 К 13/20

Государственный комитет ао делви изобретений и открытий

Опубликовано 07 ° 04 82 Бюллетень № 13

Дата опубликования описання 09. 04. 82 (53) УДК 681. 325 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Г. Н, Трубников и Е. Н. Смирнов

Особое конструкторское бюро технической кибррнетикт1:

Ленинградского ордена Ленина политехнического им. М. И. Калинина (71) Заявитель (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

С АВТОМАТИЧЕСКОЙ КАЛИБРОВКОЙ

Изобретение относится к вычисли-, тельной технике и может быть использовано в цифровых измерительных приборах и системах числового программного управления, например, промышленными робот ами .

Известен аналого" цифровой преобразователь с автоматической калибровкой, содержащий последовательно соединенные генератор пилообразного сигнала, первый компаратор и преобразователь интервал- код, последовательно соединенные генератор импульсов, цифровой счетчик и блок регулирования наклона, выход которого соединен с входом генератора пилообразного сигнала, формирователь импульса, выход которого соединен с входом сброса счетчика, второй и третий компарато- ры, лервые входы которых соединены с выходом генератора пилообразного сигнала, вторые входы соединены с соответствующими шинами опорных напряжений, а выход — с входом формирователя импульса и другим входом блока регулирования наклона, второй вход первого компаратора соединен с шиной преобразуемого напряжения, разрядные выходы счетчика соединены с соответствующими входами преобразователя интервал-код, а также через дешифратор — с входом синхронизации генератора пилообразного сигнала t13.

Недостатком устройства является отсутствие компенсации погрешности компараторов. Кроме того, измеряемый интервал времени не синхронизирован с заполняющими его импульсами, что, как известно, влечет за собой увеличенную погрешность квантования.. Соединение генератора импульсов с входом счетчика через делитель частоты, с целью уменьшения погрешности квантования, увеличивает время преобразо20 вания, т.е. сужает Функциональные воэможности устройства.

Известен аналого-цифровой преобразователь с автоматической калибровкой, 3 91907 содержащий последовательна соединенные генератор пилообразного сигнала, компаратор и преобразователь интервал-код, аналоговые ключи, соединяющие второй вход компаратора с шинами преобразуемого и опорных напряжений, последовательно соединенные генератор импульсов, цифровой счетчик и блок регулирования частоты, выход которого соединен с входом управления 10 частотой генератора импульсов, блок запуска, выход которого соединен с входом запуска генератора импульсов, и блок управления, вход которого соединен с выходом компаратора, а выходь>15 соединены соответственно с входами управления аналоговых кл>очей, входом синхронизации генератора пилообразного сигнала, с вторым входом преобразователя интервал-код, с вторым входом блока регулирования частоты входом узла блока запуска, вход сброса счетчика и второй вход блока управления соединены с выходом внешнега таймера, Выход генератора импуль-> сав соединен с третьим входом преобразавателя интервал-код .2„.

Недостатком устройства является его сложность и ограниченные функциoIIa>IIIbIc возможности. :0

Указанная цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразовательь с автомати 4Вс «014 калибровкой .

:содержащий последовательна соединен,-:ые генератор пилообразного си;-- ла, компаратор второй вход которо-а =>е 0 ргз а..>алогавые ключи соединен с ши:-.а "

>1и преабразуемОГО и ОПОрных н-Ilp> жений и преобразователь интервал-код, последовательно соеди ненные генераTOP ИМПУЛЬСОВ И СЧЕТЧИК ИМПУпЬСОВ„ выходы блока управления соединены со- " ответственно с входами управления ана.ГОГОвых кл!Очей, вхОдОм синхрОнизаци>l генератора пиг>аобразного сигнала v1 в-;срым входом преобразователя интервап-код, третий вход «отсрага соедиНоН с Выходам Генератора импул.".coB. введены блоки регулированля наклона и смещения, первые входы каторь х саединень1 с выходом компаратара, втс>- .

РЫЕ И тРЕтЬИ ВХОДЫ СОЕДИI->c.l>I.-I С ;Оат-.

В = TCT ВУЮЩИМИ УПРа ВПЯЮЩ!Л rI1 ВЫХОДВМ„1 бло«а управления а выходы = с входами ге -.ератора пилообраз> ОГG си гнаг>а >

Цикл работы устройства совпадает с циклом работь> счетчика 8 и состоит из фазы калибровки и фазы измерения.

0 фазе калибровки ко входу компа 0 ра гора 2 с помацью аналоговых ключей 4 и б последовательно подключаются опорные напряжения v 2 и V 1. Эталонные моменты времени Т2 и Тб представлены парами калибровочных импульсов, расположенных внутри соответствуЦель изобретения - упрощение устройства и расширение егo функциональных возможностей.

6 4 входы блока управления соединены с разрядными выходами счетчика импульсов.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства.

Аналого-цифровой преобразователь с автомати чес кой калибровкой содержи т генератор 1 пилообразного сигнала, компаратор 2, преобразователь 3 интервал- код, аналоговые ключи 4-6, генератор 7 импульсов, счетчик 8 импульсов, блок 9 управления, блок 10 регулирования наклона, блок 11 регулирования смещения.

На временной диаграмме фиг. 2 крива- 12 изображает импульс синхронизации генератора l, сформированный блоком 9; кривая 13 -- выходной сигнал генератора 1; крива- 14 — сигнал на втором входе кампаратора 2; кривая

15 — выходной сигнал кампаратора 2; кривые 16 и 17 - калибровочные импульсы, сформированные блоком 9 и поступающие на третий и второй входы блока 10 соответственно; кривые 18 и 19 - калибровочные импульсы, сформированные блоком-узлом 9 и поступающие на третий и второй входы блока 11; кривая 20 - импульс, сформированный блоком 9 и поступающий на вход преобразователя 3; моменты времени: Т1 — напала прямого хода пилообразного сигнала; Т2 — эталонный момент времени, соответствующий началу опорного интервала, Т3 - момент подключения напряжения -Vg . начало отсчета: Т4 момент падкл>счения спорного напряжения > 2; Т вЂ” перец,,ий фронт калибровочного импульса ",б; Тб - эталонный момент времени, cooTBcTcTвующий концу спорного интервала; Т7 - момент подключения опорно -о напряжения !1, начало обратного хода пилообразного

СИ ГН с>Лд. ющих интервалов подключения опорных напряжений, Их расположение учитывает задержки и переходные процессы

919076 при переключениях напряжений. Блоки 10 и 11 контролируют совпадение эталонных моментов времени с соответствующими отрицательными фронтами сигнала 15. При наличии рассогласова- s ния фронта сигнала 15, например, с моментом Т2, что отмечено пунктирными линиями, блок 11, в зависимости от знака рассогласования, выделяет импульс совпадения, соответственно, ин- о версного значения сигнала 15 с импульсом 18 или сигнала 15 с импульсов 19. Воздействие импульса на блок 11 приводит к изменению его выходного напряжения и соответствующе- 15 му смещению пилообразного сигнала по оси напряжений в сторону уменьшения рассогласования. Благодаря наличию в блоке 11 интегратора результатом действия блока 11 является прак- 2о тическое отсутствие статической ошибки совмещения контролируемых фронтов.

Действие блока 10 аналогично.

В фазе измерения к входу компаратора 2 подключается преобразуемое напряжение U è выполняется преобразование в код интервала, начало которого задает отрицательный фронт импульса 20, а конец — ближайший по времени отрицательный фронт сигнала 15. При подсчете импульсов, заполняющих интервал, на вход счетчика преобразователя 3 поступают импульсы, инвертированные по отношению к импульсам генератора 7 и, следова- м тельно, сдвинутые по отношению к началу интервала на половину их перио-. да, что обеспечивает минимально возможную для данной разрядности погрешность квантования, равную половине 4о веса младшего разряда. Использование полученного в счетчике 8 числа осуществляется в фазе калибровки.

При измерении абсолютных значений разнополярных напряжений отсчет про- 4 изводится от середины фазы измерений с выявлением знака напряжения. В этом случае блок 9 формирует соответствующий импульс, задающий начало отсчета, а преобразователь 3 содержит блок выявления знака.

Устройство более простое по сравнению с известным и имеет более широкие функциональные возможности. формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь с автоматической калибровкой, содержащий последовательно соединенные генератор пилообразного сигнала и ком" паратор, второй вход которого через аналоговые ключи соединен с шинами преобразуемого и опорных напряжений, и преобразователь интервал-код, последовательно соединенные генератор импульсов и счетчик импульсов, выходы блока управления соединены соответственно с входами управления аналоговых ключей, входом синхронизации генератора пилообразного сигнала и вторым входом преобразователя интервалкод, третий вход которого соединен с выходом генератора импульсов, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения преобразователя и расширения его функциональных возможностей, в него введены блоки регулирования наклона и смещения, первые входы которых соединены с выходом компаратора, вторые и третьи входы — с соответствующими управляющими выходами блока управления, а выходы — с входами генератора пилообразного сигнала, входы блока управления соединены с разрядными выходами счетчика импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СИА tl 396 l 325, кл. 340- 347, 1976

2. Патент CllJA N 3665305, кл. 340-349, 1969 (прототип).

919076

Составитель A. Титов

Техред М. Надь КорректорМ. Демчик

Редактор Е. Кинив

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

Заказ 2161/39 Тираж 95ч Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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