RU13280U1

RU13280U1 - ANALOG-DIGITAL CONVERTER

Info

Publication number: RU13280U1
Application number: RU99122324/20U
Authority: RU
Inventors: А.И. Иванов; А.Д. Абрамов
Original assignee: Уфимский государственный авиационный технический университет
Priority date: 1999-10-22
Filing date: 1999-10-22
Publication date: 2000-03-27

Abstract

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий микропроцессор и элемент сравнения, отличающийся тем, что преобразователь код-напряжение выполнен в виде узла, состоящего из двух аналоговых ключей и линейно-осредняющего RC-фильтра, при этом линия порта микропроцессора соединена с входами управления первого и второго работающих в противофазе аналоговых ключей, с одной стороны каналы которых объединены вместе и соединены с входом линейно-осредняющего RC-фильтра, с другой стороны первый ключ соединен с опорным источником, а второй ключ соединен с шиной нулевого потенциала, причем выход RC-фильтра подключен к входу устройства сравнения, второй вход которого является входной информационной шиной, а выход устройства сравнения соединен с входом прерывания микропроцессора.An analog-to-digital converter containing a microprocessor and a comparison element, characterized in that the code-voltage converter is made in the form of a node consisting of two analog keys and a linear-averaging RC filter, while the microprocessor port line is connected to the control inputs of the first and second working in antiphase of analog keys, on the one hand the channels of which are combined together and connected to the input of the linear averaging RC filter, on the other hand, the first key is connected to the reference source, and the second key is connected n with a bus of zero potential, the output of the RC filter connected to the input of the comparison device, the second input of which is the input information bus, and the output of the comparison device is connected to the interrupt input of the microprocessor.

Description

АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬANALOG-DIGITAL CONVERTER

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для преобразования напряжения в цифровой код в составе микропроцессорной измерительной системы.The utility model relates to measuring technique and can be used to convert voltage to a digital code as part of a microprocessor measuring system.

Известно устройство для преобразования аналогового сигнала в цифровой код, содержащее генератор импульсов, управляемый делитель частоты, уравновешивающий счетчик, цифро-аналоговый преобразователь, датчик аналоговой величины и элемент сравнения (А.С. СССР N567203, НОЗМ 1/12, 1977г.).A device is known for converting an analog signal into a digital code containing a pulse generator, a controlled frequency divider, counterbalance counter, a digital-to-analog converter, an analog value sensor, and a comparison element (AS USSR N567203, NOZM 1/12, 1977).

Недостатком этого устройства являются существенные аппаратные затраты на его реализацию.The disadvantage of this device is the significant hardware costs for its implementation.

Известно также устройство для преобразования напряжения в цифровой код, содержащее микропроцессор. комм таторы аналоговых величин, интегратор, элемент сравнения (В.В. Стащин, А.В. Урусов. О.Ф. Мологонцева. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах. - М.: Энергоатомиздат, 1990, с. 155).A device is also known for converting voltage to a digital code containing a microprocessor. analog value switchers, integrator, comparison element (V.V. Stashchin, A.V. Urusov. O.F. Mologontseva. Designing digital devices on single-chip microcontrollers. - M.: Energoatomizdat, 1990, p. 155).

Недостатком этого устройства является необходимость принятия мер по стабилизации рабочей точки интегратора перед каждым циклом измерения, что потребует использования дополнительных анатоговых ключей и, соответственно, линий порта микропроцессора.The disadvantage of this device is the need to take measures to stabilize the operating point of the integrator before each measurement cycle, which will require the use of additional analog keys and, accordingly, the port lines of the microprocessor.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому, является устройство для преобразования напряжения в цифровой код, состоящее из микропроцессорных секций, устройства сравнения (компаратора), преобразователя код-напряжение, дешифратора адреса и управляющих логических схем (Гитис Э.И.,The closest in technical essence and the achieved result to the claimed one is a device for converting voltage to a digital code, consisting of microprocessor sections, a comparison device (comparator), a code-voltage converter, an address decoder and control logic circuits (E. Gitis,

MIIK H03M 1/00MIIK H03M 1/00

Пискулов E.A. Аналого-цифровые преобразователи: Учеб. пособие для вузов. -М.: Энергоатомиздат, 1981. с.298).Piskulov E.A. Analog-to-digital converters: Textbook. manual for universities. -M .: Energoatomizdat, 1981. p. 298).

Недостатком этого устройства, в случае его использования в микропроцессорной измерительной системе, где не требуется высокого быстродействия,являются существенные аппаратные затраты.The disadvantage of this device, if used in a microprocessor measuring system, where high speed is not required, is significant hardware costs.

Задача полезной модели - упрощение конструкции анапогоцифрового преобразователя при работе его в составе микропроцессорной измерительной системы, где не требуется высокого быстродействия.The objective of the utility model is to simplify the design of an digital-to-digital converter when it is used as part of a microprocessor measuring system, where high speed is not required.

Поставленная задача достигается тем, что аналого-цифровой преобразователь, содержащий микропроцессор и элемент сравнения, в отличие от прототипа, содержит преобразователь код-напряжение, выполненный в виде узла, состоящего из двух, аналоговы.х ключей и линейно-осредняющего RC-фильтра, цри этом линия порта микропроцессора соединена с входами управления первого и второго работающих в противофазе аналоговых ключей, с одной стороны каналы которых объединены вместе и соединены с входом линейно-осредняющего RC-фильтра, с другой стороны первый ключ соединен с опорным источником, а второй ключ соединен с щйной нулевого потенциала, причем выход RC-фильтра подключен к входу устройства сравнения, второй вход которого является входной информационной щиной, а выход устройства сравнения соединен с входом прерывания микропроцессора.The problem is achieved in that the analog-to-digital converter containing a microprocessor and a comparison element, in contrast to the prototype, contains a code-voltage converter made in the form of a node consisting of two analog keys and a linear-averaging RC filter, this port line of the microprocessor is connected to the control inputs of the first and second out-of-phase analog keys, on the one hand the channels of which are combined together and connected to the input of the linear averaging RC filter, on the other hand, the first the key is connected to the reference source, and the second key is connected to the zero potential switchboard, the output of the RC filter being connected to the input of the comparison device, the second input of which is the input information bus, and the output of the comparison device is connected to the microprocessor interrupt input.

Сущность устройства поясняется чертежом. На фиг.1 изображена блок-схема аналого-цифрового преобразователя.The essence of the device is illustrated in the drawing. Figure 1 shows a block diagram of an analog-to-digital Converter.

Устройство содержит микропроцессор 1, линия порта 2 которого соединена с входами управления первого 3 и второго 4 работающих в противофазе аналоговых ключей, с одной стороны каналы которых объединены вместе и соединены с входом линейно-осредняющего RCфильтра 5, с другой стороны ключ 3 соединен с опорнымThe device contains a microprocessor 1, the port 2 line of which is connected to the control inputs of the first 3 and second 4 analog keys operating in antiphase, on the one hand the channels of which are combined together and connected to the input of the linear-averaging RC filter 5, on the other hand, the key 3 is connected to the reference

источником 6, a второй ключ 4 соединен с шиной нулевого потенциала 7, причем выход- RC-фильтра 5 подключен к входу 8 устройства сравнения 9, при этом, второй вход устройства сравнения является входной информационной шиной 10, а его выход соединен с входом прерывания 11 микропроцессора.source 6, a second key 4 is connected to the zero potential bus 7, and the output of the RC filter 5 is connected to the input 8 of the comparison device 9, while the second input of the comparison device is an input information bus 10, and its output is connected to the interrupt input 11 microprocessor.

Аналого-цифровой преобразователь работает cлez yюшим образом.The analog-to-digital converter works as follows.

Микропроцессор 1 формирует на выходе 2 последовательности прямоугольных импульсов со скважностью, изменяюшейся по методу поразрядного кодирования. Аналоговые ключи 3 и 4 работают в противофазе и нормируют по амплитуде сигнал с микропроцессора, поочередно подключая вход линейно-осредняюшего RC-фильтра 5 к шине нулевого потенциала 7 и к источнику опорного напряжения 6. На выходе RC-фильтра 5, при этом, в утановившемся режиме присутствует постоянное напряжение, пропорциональное скважности импульсов и напряжению опорного источника, которое сравнивает устройство сравнения 9 с напряжением входной информационной шины 10. Микропроцессор 1 опрашивает вход прерывания И, соединенный с выходом устройства сравнения, и формирует очередную последовательность импульсов на выходе 2 с двоично-взвешенной скважностью в соответствии с методом поразрядного кодирования, число циклов которого равно числу разрядов аналого-цифрового преобразователя. Параметры RC-фильтра выбирают из следуюшего соотношения:The microprocessor 1 generates at the output 2 a sequence of rectangular pulses with a duty cycle that varies according to the method of bitwise coding. Analog keys 3 and 4 work in antiphase and normalize the amplitude of the signal from the microprocessor, alternately connecting the input of the linear-averaging RC filter 5 to the zero potential bus 7 and to the voltage reference 6. At the output of the RC filter 5, in this case, In the mode there is a constant voltage proportional to the duty cycle of the pulses and the voltage of the reference source, which compares the comparison device 9 with the voltage of the input information bus 10. Microprocessor 1 polls the interrupt input And connected to the output oystva comparison and generates another sequence of output pulses with two binary-weighted duty cycle in accordance with the method of bitwise encoding, the number of cycles of which is equal to the number of bits of the analog-digital converter. The parameters of the RC filter are selected from the following relation:

.v .v

-е 1-е 1st

ТТTT

N - число разрядов аналого-цифрового преобразователя;N is the number of bits of the analog-to-digital Converter;

т - постоянная времени RC-филыра, т RC.t is the time constant of the RC filir, t RC.

При этом, полный размах пульсаций напряжения на выходе RC-фильтра 5 не превышает единицы младшего разряда аналого-цифрового преобразователя. Время уравновешивания одного разряда зависит, главным образом, от инерционности RC-фильтра 5, и уменьшается в сторону младших разрядов.At the same time, the full range of voltage ripples at the output of the RC filter 5 does not exceed the least significant unit of the analog-to-digital converter. The balancing time of one discharge depends mainly on the inertia of the RC filter 5, and decreases in the direction of the lower bits.

Итак, заявляемая полезная модель позволяет уменьшить аппаратные затраты на реализацию, при работе его в составе микропроцессорной измерительной системы, за счет использования в качестве преобразователя код-напряжение простого узла, выполняюшего нормирование по амплитуде и линейное осреднение двоично-взвешенного по скважности сигнала прямоугольной формы, который вырабатывается микропроцессором в соответствии с методом поразрядного кодирования.So, the claimed utility model allows to reduce hardware implementation costs, when it is used as part of a microprocessor measuring system, by using as a converter the code-voltage of a simple unit that performs amplitude normalization and linear averaging of a binary-weighted duty cycle rectangular signal, which produced by the microprocessor in accordance with the bitwise coding method.

Claims

An analog-to-digital converter containing a microprocessor and a comparison element, characterized in that the code-voltage converter is made in the form of a node consisting of two analog keys and a linear-averaging RC filter, while the port line of the microprocessor is connected to the control inputs of the first and second working in antiphase of analog keys, on the one hand the channels of which are combined together and connected to the input of the linear averaging RC filter, on the other hand, the first key is connected to the reference source, and the second key is connected n with a bus of zero potential, the output of the RC filter connected to the input of the comparison device, the second input of which is the input information bus, and the output of the comparison device is connected to the interrupt input of the microprocessor.