Адаптивный аналого-цифровой преобразователь

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (111984035 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28. 05 ° 79 (23) 2770742/18-21 (St)h4 NA з с присоединением заявки ¹

Н 03 К 13/20

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 241232. Бюллетень № 47

f53)УДК 681.325 (088.8) Дата опубликования описания 23 ° 12 ° 82 г ю ггпу институт периферийного оборудования

l (71) Заявитель (54 ) АДАПТИВНЫЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (а ), Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в системах автоматики, вычислительной техники и средств связи»

Известен аналого-цифровой преобразователь с промежуточным преобразованием во временной интервал, состоящий из нуль-органа, генератора пилообразного напряжения, счетчика, генератора тактовых импульсов и логического блока (.1 )..

Недостатками этого преобразова.теля являются низкая помехозащищен.ность и невысокая точность.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является аналого-цифровой преобразователь с многоступенчатым интегрированием, содержащий источник опорного напряже ния, соединенный со входом ключа, второй ключ, вход которого соединен с входом шиной устройства, выходы ключей объединены и подключены через резистор ко входу операционного усилителя, в цепь обратной связи которого включен конденсатор, выход операционного усилителя подключен к нуль-органу, генератор синхоимпульсов, счетчик и блок управления, входы которого подключены соответственно к выходам нульоргана и генератора синхроимпульсов, выходы блока управления подсоединены соответственно ко входу сче:. чика импульсов и -к управляющим входам ключей, выход счетчика подключен к соответствующему входу блока управления (2 ).

Известный аналого-цифровой преобразователь обладает высокой помехозащищенностью и характеризуется высокой .,точностью преобразования.

Однако для входных напряжений с

15 большим динамическим диапазоном изменения сигнала относительная погрешность преобразования зависит от амплитуды входного сигнала и опреде° ляется по.формуле

100 (2 )@ где л вЂ,относительная погрешность преобразования;

V †. напряжение источника опорного напряжения

Y — напряжение входного сигнала; и — число разрядов счетчика.

Таким образом, для входных сигналов с минимальной величиной на984035 сов, поступивших в счетчик 8 (например, переполнение счетчика ), на выходе интегратора формируется напряжение

Т1

5 о p |. -Чx

Ч =

1 о где R1 — сопротивление резистора 9, С вЂ” емкость конденсатора 11.

)p В это время блок 7 управления размыкает ключ 4, сбрасывает счетчик 8 и замыкает ключ, 3. При этом на вход интегратора поступает напряжение — v от источника 1 опорного на|пряжения. Интегрирование продолжается до тех пор,. пока напряжение на выходе интегратора станет равным нулю.

В .этот момент времени с выхода нульоргана 13 в блок 7 управления поступает низкий уровень сигнала, который блокирует счетчик 8 и размыкает ключ

3. На этом цикл преобразования заканчивается. Поскольку Напряжение на выходе интегратора в начале и в конце цикла одинаково и равно нулю, то можно записать уравнение т Тг

1 v at+ (-vÄ)dt=o о т1 откуда т-т V|, 2

Мх-Чг |1 2|| где Тг — длительность цикла преобразования; количество разрядов счетчика 8;

М вЂ” число в счетчике 8 и в кон40 це цикла преобразования.

Если величина входного сигнала Ux оказалась меньше напряжения источника 2 опорного напряжения, т.е.

Ч„< Ч|,|то в блок 7 управления посту45 пает низкий уровень сигнала с выхода компаратора.б. Это приведет к замыканию в начале цикла преобразования ключа 5. При этом в конце интервала Т на выходе интегратора формируется

50 напряжение

1 vxdt о R c о

В конце цикла преобразования напряжение на выходе интегратора описывается уравнением

Тг

|-v„)at=o, Т1

Ч dt+—

1 х К„с

Ъ о Т1 пряжения относительная погрешность преобразования будет максимальна.

Цель изобретения †.-повышение точности преобразования.

Указанная цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий источник опорного напряжения, соединенный с входом ключа, второй ключ, вход которого соединен с входной шиной устройства, выходы ключей объединены и подключены через резистоР к входу операционного усилителя, в цепь обратной связи которого включен конденсатор, выход операционного усилителя подключен к нуль-органу, генератор синхроимпульсов, счетчик и блок управления, входы которого подключены соответственно к выходам нуль-органа и генератора синхроимпульсов, выходы блока управления подключены к входу счетчика импульсов и к управляющим входам ключей, выход счетчика: подключен к соответствующе" му входу блока управления, введены второй источник опорного напряжения, третий ключ, второй резистор и ком. паратор, выходы третьего ключа и компаратора подключены к входной шине устройства, второй вход компаратора соединен с выходом второго источ" ника опорного напряжения, выход компаратора подключен к входу блока управления, управляющий вход третьего ключа соединен с выходом блока управления, выход третьего ключа через второй. Резистор подключен к входу операционного усилителя.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого, преобразователя.

Он содержит источник 1 и 2 опорного напряжения,,ключи 3 — 5, компаратор б, блок 7 управления, счетчик 8, резисторы 9 и 10, конденсатор

11, операционный усилитель 12, нульорган 13, генератор 14 синхроимпульсов. Операционный усилитель 12, конденсатор 11 и один из резисторов

9, 10 составляют схему интегратора.

Преобразователь работает следующим образом.

Допустим, что измеряемый сигнал имеет напряжение, большее чем напряжение источника 2 опорного напряжения, т.е. VX > Ч„,| . Тогда с выхода компаратора б в блок 7 управления поступает высокий уровень сигнала. В результате этого в начале цикла преобразования блок 7 управления замыкает ключ 4 (ключи 3 и

5 при этом разомкнуты ), подавая через резистор 9 на вход интегратора .измеряемое напряжение Vx В это же время на вход счетчика 8 начинают поступать синхроимпульсы от генератора 14. По истечении некоторого интервала времени Т1, величина которого определяется количеством импуль- 65 откуда

-Тг- Т1 аг V „

"T1 01012

9840 35 где й2—

f4!

Если лений

R1 сопротивление резистора 10; число в счетчике 8 в конце цикла. принять соотношение сопротивхтах

V —, т=Š— Еаа

2 2 ххх тХп где Š— целочисленная функция;

V„ è х,Мхт,-п -максимальный и мини- 10 мальный уровни входного сигнала, то чтобы числами и М в счетчике 8 име1 ли одинаковый масштаб, число и необходимо разделить на 2 . Это означает, что в этом случае запятую в счетчике необходимо перенести на

tn разрядов влево.

Сигнал переноса запятой с блока

7 управления поступает на выход уст-, ройства.

Для максимального использования всех разрядов счетчика 8 напряжение Ю источника 2 опорного напряже.ния следует выбирать из условия

V х ниах х

6l

Таким образом, при изменении напряжения входного сигнала в диапазоне Ч„„, „,U ) преобразование производится с отйосительной погрешностью

hi a в диапазоне (V,×,,„)с погрешностью -- . . Благодаря такому схемному решению точность измерения входных сигналов с минимальным на- 35 пряжением повышается в 2 раз.

Формула изобретения

Адаптивный аналого-цифровой преобразователь, содержащий источник фф опорного напряжения, соединенный с входом ключа, второй ключ,вход которого соединен с входной шиной устройства выходы ключей ббъединены и под-, ключены через резистор-к входу операционного усилителя, в цепь обратной связи которого включен конденсатор, выход операционного усилителя подключен к нуль-органу, генератор синхроимпульсов, счетчик и блок управления, входы которого подключены соответ.ственно к выходам нуль-органа и генератора синхроимпульсов, выходы блока управления подсоединены к входу счетчика импульсов и к.управляющим входам ключей, выход счетчика подключен к с соответствующему входу блока, управ ления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй источник опорного напряжения, третий ключ, второй резистор и комчаратор, выходы третьего ключа и компаратора подклю.чены к входной шине устройства, второй вход компаратора соединен с выходом второго источника опорного напряжения, выход компаратора подключен к входу блока управления, управляющий вход третьего ключа соединен с выходом блока управления, выход третьего ключа через второй резистор подключен к входу операционного усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ивецкий Б.ИхЭлектронные измерительные приборы с цифровым отсчетом. Киев, "Техника", 1970,с. 34, рис. 8;

2. Харрисон Т. Управляющие вычислительные машины в АСУ технологическими процессами. "Мир", 1975, т. 1, с. 309, фиг. 3-87 (прототип).

Составитель И. Долгушева

Редактор В. Лазаренко Техред Л. Пекарь. Корректор М. Шароши

Заказ 9956/75 Тираж 959 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ПНП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4