CS210413B1 - Zapojení obvodu analogově digitálního převodníku plovoucího skokového napětí - Google Patents

Abstract

Zapojení obvodu analogově digitální­ ho převodníku plovoucího skokového napětí k odstranění parasitníoh addltivníoh slo­ žek snímaného elektrického signálu, které jsou zpravidla Sašově a teplotně nestálé a jejichž dlouhodobá kompensace je obtížná, převodníkem se sériovým obvodem prvého kondensátoru, odporu a druhého kondensátoru, překlenutého spínaoím prvkem, přlpoejním třetího kondensátoru přepínačem k vodiči, který spojuje první kondensátor a odpor.

Description

Vynález se týká zapojení obrodu analogově digitálního převodníku plovouoího skokového napětí ee sériový· obvode· prvého kondensátoru, odporu a druhého kondensátoru, překlenutého epínaoín prvkem.

Elektrická měření neelektrických veličin nekladou ofc^ykle vysoké nároky na přesnost difiálníeh měřících přístrojů. Snímaný elektrický signál však vedle komponenty únšrné měřené veličině obsahuje často i parasltní additivní složky, vyvolané například zbytkovým nebo klidový· proude· čidla, jeho temný· odpore· a podobně.

Tyto parasltní složky snímaného elektrického signálu jsou zpravidla časově a teplotně nestálé a jejich dlouhodobá koupensaee je obtížná. Krátkodobá kompensace může být uplatněna při skoková zněně signálu čidla, pokud její amplituda je úměrná měřené veličině. Skoková změna může být realizována připojením kapacitního čidla, například integrující ioniz_aSní komory na vstup prvku s vysokou vstupní impedancí, například UOS-transistoru nebo přivedením světelného toku na vstupní okénko fotonky a podobně. Kompenzace pak spočívá v přiřazení nulové vstupní veličiny stavu čidla před příchodem skokové funkee.

Jevilo se proto účelným nalézt vhodný analogově digitální převodník, který by umožňoval měření nezávisle na nulové úrovni něřené veličiny*

Zmíněné nevýhody odstraňuje zapojení obvmdu analogově digitálního převodníku plovouoího skokového napětí so sériovým obvodem prvního kondensátoru, odporu a druhého kondensátoru překlenutého spínacím prvkem, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že třetí kondensátor je přepínačem připojen k vodiči, spojujícímu první kondensátor a odpor.

Obvode· podle vynálezu je nožné měřit skokové změny a pravoúhlé impulsy, jejichž doba trvání je delěí než doba konverse převodníku, přičemž tyté skokové změny mohou být superponovány na plovoucím stejnosměrné· napětí.

T další· je vynález blíže vysvětlen a popsán s poaooí připojených výkresů, kde na obr, 1 je znázorněno zjednodušené mapojení, na ebr. 2 je znázorněno nastavení pracovního bodu převodníku pomooí třetího kondensátoru a na obr. 3 je pak znázorněno jako příklad konkrétní možné provedení podle vynálezu.

Na obr. 1 je znázorněno zjednodušené zapojení a je zde zakreslen sériový obvod první kondensátor C^, odpor R, druhý kondensátor 0₂, přičemž tyto prvky jsou pasivními prvky obvodu. Sále je nakresleno vstupní napětí U_, odpovídající skokové funkoi napětí, bod Uj,, odpovídající napětí v bodě děliče tvořeného prvním kondensátorem CL, odporem R *42 —I· V» a druhým kondensátorem °2» dále bod Uj·, odpovídající napětí na epínaoín px*vku K.

Skoková funkee napětí U_g je definována vztahem:

pro t < t_Q

U_e - U₀+AU_e pro kde t je čas

210 413

Činnost ideálního spínacího prvku K je patrna z následující tabulky závislosti impedance Zg spínacího prvku K na napětí lig na tomto spínaoím prvku £:

Ug roste: Ug Ug Ug « oo Zg

Ug klesá: Ug > U_L Ug ⁰ ¾

Napětí Ug a U^ charakterizují hysteresi spínacího prvku K . V čase t<t_Q musí platit:

^UR ^UK —* % > 1¾

- o * ^PL

OO pak v čase t t_Q s příchodem skokového napětí ae napětí U_R zvýší na 4* Ug + hU_g a po splnění podmínky ^UK> Ug dojde k sepnutí prvku £ a částečnému vybití druhého kondensátoru C₂· Napětí Ug poklesne u napětí Ug na Up spínaoí prvek £ se uzavře a druhý kondensátor Cg se znovu nabije na hodnotu Ug Ug, a to obvodem první kondensátor Op odpor R, druhý kondensátor Cg. Děj se pak opakuje dokud napští Ug neklesne pod hodnotu ^UH*

Po každém rozepnuti splnaoího prvku £ ja obvodem prvního kondensátoru Cp odporu g a druhého kondensátoru Cg přenesen náboj Q (Ug - ^ρι> σ₂, způsobující snížení napští Ug o hodnotu

AUa,_

ΪΪ

Jestliže spínaoí prvek X při každém rozepnutí navío generuje impuls logioké úrovně, pak lze amplitudě změny vstupního napětí U₀ přiřadit poěot n-pulsů podle relaoe:

AUg » BAUg a odtud °1 *^PS °2

Analogově digitální převodník je tudíž zeela nezávislý na veličině U_Q, tj. plovoucí základní úrovni skokového napětí. Podmínkou platnosti shora uvedeného vztahu je jednak nastavení napětí Ug před příchodem změny skokového napětí na hodnotu blízkou Ug, přičemž věak musí platit Ug Ug, jednak iapedamoe zdroje vstupního napětí U_g musí být malá ve srovnání a odporem S.

Na obr. 2 jo sohematloky znázorněno nastavení pracovního bodu převodníku pomooí třetího kondensátoru 0^ a přepínače S, Na výkrese jo sakroslon sériový obvod prvního kondensátoru Op odporu R a druhého kondensátoru Oo, třetí kondensátor Cg, přepínač S a dále jeou salcresleny důležití body: vstupní napětí U_g, napětí Ug, pomocné napětí a spínaoí prvek K.

K nastavení napStí Ug na hodnotu blízkou Ug je použito obvodu pomocného napětí fJJ.

210 413 třetího kondensátoru C^ a přepínače S, připojeného k napětí U_R. Při posunutí kontaktu přepínače S do spodní polohy v čase t<t₀ dojde nejprve k počáteční redlstribuol náboje na prvním kondensátoru a třetím kondensátoru C^. Velikost pomocného kladného napětí +Π a poměru mezi prvním C₁ a druhým Cg kondensátorem nutno volit tak;aby pro předpokládaný obor hodnot ^Uo’ tj· základní úroveň skokové Zmžhp byla splněna podmínka Ug>Dg.

Tím je aktivována činnost spínacího prvku K a proběhne proces, který byl již popsán při popisu funkoe ve vttfehu k obr· 1, s tím rozdílem, Se druhý kondensátor C₂ je dobíjen paralelním obvodem prvního kondensátoru C^ se sériovým obvodem třetího kondensátoru C^, odporu S a druhého kondensátoru C_2> Prooes se zastaví při dosažení stavu — %.

Po vráoení kontaktů přepínače S do horní polohy se napětí nesmění a obvod je připraven ke konversl skokové změny. Kompensační napětí je zaohováno na prvním kondensátoru C^. Během činnosti sériového «obvodu pomooí stejnosměrného napětí +U, třetího kondensátoru C^ a přepínače S, musí být blokován výstup spínacího prvku K, generujícího impulsy logioká úrovně.

Konkrétní příklad provedení zapojení podle vynálezu je znázorněn na připojeném výkrese na obr. 3, kde je znázomě sériový obvod první kondensátor Cp odpor R, druhý kondensátor C_g, dále třetí kondensátor C^, přepínač S a spínací prvek K, tvořený v tomto případě MOS-tranaistorem 1, křemíkovou diodou 2, čtyřmi logickými hradly 2? S Sj £# proměnným odporem 1 a emitořovým odporem 8,. Základní součástí spínacího prvku K. je Sohmittův klopný obvod, tvořený sériově zapojenou dvojloí logických hradel J, £, překlenutých zpětnou vazbou - proměnným odporem X, umožňujícím nastavení odstupu napětí Ug a U^. Při vzrůstu vstupného napětí Sohmittova obvodu nad hodnotu Ug je na jeho výstupu úroveň log 1, při poklesu podle je na výstupu úroveň log 0. Dalěí hradlo slouží k inversi fáze výstupního signálu a dioda 2 zaručuje vysokou impedanci výstupu na invertoru ve stavu log 1. Sledovač napětí na bázi MOS-transistoru má funkci impedančního přizpůsobení výstupu kapacity druhého kondensátoru Cg a vstupu Sohmittova obvodu. Praoovní bod MOS-transistoru musí být nastaven tak, aby při napětí log 0 + 0,7 V na gate byla splněna podmínka *E * ^UL

Výstupní hradlo můie být v době připojení pomooné kapacity třetího kondensátoru 0^ blokováno potenoiálem log 0, ovládaným přepínačem S.

Claims (1)

1. Zapojení obvodu analogově digitálního převodníku skokového plovoucího napětí ae sériovým obvodem prvního kondensátoru, odporu, druhého kondensátoru, překlenutého spínacím prvkem, vyznačený tím, Se třetí kondensátor <cp je připojen přepínačem (S) k vodiči, spojujícímu první kondensátor (cp a odpor (R).