Интегрирующий аналого-цифровой преобразователь

 

О fl И С А Н И Й ()982191

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ceaa Ceaeceaxa

eWe ec e ee a

Реаиублмм (72) А вторн иэвбратеии я

В.А,Панфилов, Ю.С.Солодов и А.М.Сухоруков

Иосковский ордена Ленина энергетический..институт„ (73} Заявитель (54 } ИНТЕГРИРУЮЩИЙ АНАЛОГО" ЦИФРОВОЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано в цифровых приборах и информационно-измерительных системах.

Известна схема цифро-аналоговой компенсации аддитивной погрешности времяимпульсных аналого-цифровых преобразователей (АЦП ) Г1 1.

Недостаток схемы заключается в том, что определение "направления коррекции",осуществляется по мгновенному . значению выходного напряжения компаратора (которое представляет собой случайный процесс ) и приводит, к дополни- 15 тельной погрешности.

Известен цифровой интегрирующий вольметр, содержащий интегратор, компаратор, цифровой индикатор и коммутатор измеряемого и образцовых напря-2о жений, который снабжен схемой компенсации дрейфа нуля, выполненной в виде последовательно соединенных между выходом компаратора и входом интегра"

2 тора ключа и резистора, между общей точкой которых и "землей" подключены последовательно соединенные резистор

-и конденсатор, а между входом интегратора и "землей" включены последовательно соединенные резистор и ключ f2 3.

В этой схеме дрейф нуля интегратора запоминается после каждого измерения, что ограничивает быстродействие прибора. Кроме того, ввиду конечных постоянных времени заряда и разряда цепи коррекции происходит неполный заряд конденсатора в течение интервала времени запоминания и разряд конденсатора в течение интервала коррекции, что снижает точность преобразования. Наличие в третьем такте обратной связи снижает устойчивость схемы, что предъявляет жесткие требования к частотным свойствам компаратора.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия преобразования.

Э 9821

Поставленная цель достигается тем, что а интегрирующий аналого-цифровой преобразователь, содержащий интегратор, вход которого через первый резистор и соответствующие первый, второй, третий и четвертый ключи соединен с шинами измеряемого напряжения, положительного и отрицательного рбраэцовых напряжений и общей шиной, а выход соединен с входом компаратора, выход которого через пятый ключ и второй резистор соединен с входом интегратора и с входом управляющего автомата, первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого подключены к управляющим входам ключей, введены цифро-аналоговый преобразователь, реверсивный счетчик и узел определения знака математического ожидания, первый вход которого соединен с выходом ком- о паратора, второй вход соединен с шестым выходом управляющего автомата, а выход через реаерсивный счетчик, цифра-аналоговый преобразователь и третий резистор подключен к входу ин- тегратора, а седьмой выход управляющего автомата подключен к управляющему входу реверсивного счетчика, На чертеже представлена функциональная электрическая схема интегри- Зо рующего аналого-цифрового преобразователя (А<<П ) .

Схема интегрирующего АЦП содержит ключи 1-4, интегратор 5, компаратор 6. ключ 7, реверсивный счетчик 8, цифро" з аналоговый преобразователь ЦАП ) 9, управляющий автомат 10, резисторы 1113, узел 14 определения знака математического ожидания, шину 15 измеряемого напряжения, шины 16 и 17 полон<и- 4о тельного и отрицательного образцовых напряжений, общую шину 18, Устройство работает следующим образом.

В течение первого такта работы АЦП "5 ключ 1 замкнут, а все остальные ключи разомкнуты. При этом производится интегрирование измеряемого напряжения за определенный интервал времени.

Во втором такте замкнут один из ключей 2 или 3 (в зависимости от полярности н, а все остальные ключи разомкнуты. При этом интегрируется образцовое напряжение и выходное напряжение интегратора в определенный M момент достигает нулевого значения.

Этот момент соответствует окончанию второго такта интегрирования и фикси91 б руется компаратаром. Длительность такта пропорциональна измеряемому напряжению и преобразуется в цифровую форму. В течение третьего такта ключи 4 и 7 замкнуты. При этом происходит установка начальных нулевых условий интегратора. Один раз в несколько циклов измерения выделяется дополнительный интервал времени, необходимый для формирования сигнала компенсации дрейфа нуля интегратора и называемый в дальнейшем интервалом коррекции, в течение которого ключ 4 замкнут, остальные ключи разомкнуты, напряжение дрейфа нуля интегратора при этом интегрируется и подается на вход компаратора.

Напряжение на выходе компаратора на интервале коррекции представляет собой случайный процесс, содержащий информацию о разности дрейфа нуля усилителя интегратора и компенсирующего напрян<ения. Узел 14 определяет знак математического ожидания этого процесса и передает соответствующую информацию на вход управления направлением счета реверсивного счетчика 8. Е< конце интервала коррекции на счетный вход реверсивного счетчика 8 из управляющего автомата 10 поступает импульс, что приводит к изменению содержимого счетчика и выходного напрян<ения управляемого им ЦАП 8, соответствующего уменьшению разности напряжений дрейфа нуля и компенсирующего сигнала, пропорционального выходному напряжению ЦАП и подаваемого через резистор 1) на вход интегратора 5.

Затем цикл измерения повторяется.

Таким образом, за несколько интервалов коррекции на выходе ЦАП устанавливается напряжение, необходимое для компенсации дрейфа нуля интегратора.

Преобразователь позволяет скомпенсировать дрейф нуля даже в том случае, если он меньше кванта АДЦ и исключить дополнительную погрешность, вызванную наличием случайного процеСса на выходс компаратора.

Разделение Функций установки нулевых начальных условий интегратора, осуществляемой перед каждым циклом измерения, и запоминания дрейфа нуля интегратора, осуществляемого один раз в несколько циклов измерения, а также выделение постоянной составляющей дрейфа и замена аналоговой памяти цифФормула изобретения

ВНИИПИ Заказ 9733/78 Тираж 959 Подписи филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ч

5 982 ровой выгодно отличает предлагаемый метод коррекции дрейфа интегрирующего

АЦП от известных решений, так как позволяет повысить быстродействие прибора и устранить недостатки, присущие устройствам аналоговой коррекции дрейфа нуля, влияющие на точность преобразования. Введение цифровой обрат.ной связи не оказывает влияния на устойчивость схемы в целом, что позво4в ляет вводить корректирующее воздействие на вход любого каскада аналоговой части АЦП. При наличии предварительного усилителя его дрейф также корректируется. И

Интегрирующий аналого-цифровой пре-20 образователь, содержащий интегратор, вход которого через первый резистор и соответствующие первый, второй, тре- . тий и четвертый ключи соединен с шинами измеряемого напряжения, положительного и отрицательного образцовых напряжений и общей шиной, а выход соединен с входом компаратора, выход которого через пятый ключ и второй

191 4 резистор соединен с входом интегратора и с входом управляющего автомата, первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого подключены к управляющим входам ключей, о т л ича ищи и ся тем, что, сцелью повышения точности и быстродействия преобразования, введены цифро-аналоговый преобразователь, реверсйвный счетчик и узел определения знака мате-. матического ожидания, первый вход, которого соединен с выходом компара,тора, второй вход соединен с шестым выходом управляющего автомата, а выход через реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь и третий резистор подключен к входу интегратора, а седьмой выход управляющего автомата подключен к управляющему входу реверсивного счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гельман И.И. и др. Автоматическая коррекция систематических погреиностей в преобразователях напряжениекод. И., "Энергия", 1974, с. 2б-27.

2. Авторское свидетельство СССР

N 360619, кл. С, 01 R 19/25, 22.06.70.