RU162372U1 - MICROCONTROLLER ADC USING THE TRANSITION PROCESS IN THE RC CIRCUIT - Google Patents

MICROCONTROLLER ADC USING THE TRANSITION PROCESS IN THE RC CIRCUIT Download PDF

Info

Publication number
RU162372U1
RU162372U1 RU2015148343/08U RU2015148343U RU162372U1 RU 162372 U1 RU162372 U1 RU 162372U1 RU 2015148343/08 U RU2015148343/08 U RU 2015148343/08U RU 2015148343 U RU2015148343 U RU 2015148343U RU 162372 U1 RU162372 U1 RU 162372U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
analog
bos
ion
microcontroller
Prior art date
Application number
RU2015148343/08U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Николаевич Бондарь
Мария Сергеевна Жаворонкова
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет"
Priority to RU2015148343/08U priority Critical patent/RU162372U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU162372U1 publication Critical patent/RU162372U1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/25Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
    • G01R19/257Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques using analogue/digital converters of the type with comparison of different reference values with the value of voltage or current, e.g. using step-by-step method
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06GANALOGUE COMPUTERS
    • G06G7/00Devices in which the computing operation is performed by varying electric or magnetic quantities
    • G06G7/02Details not covered by G06G7/04 - G06G7/10, e.g. monitoring, construction, maintenance
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H5/00One-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/10Calibration or testing
    • H03M1/1009Calibration
    • H03M1/1014Calibration at one point of the transfer characteristic, i.e. by adjusting a single reference value, e.g. bias or gain error
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12Analogue/digital converters
    • H03M1/34Analogue value compared with reference values
    • H03M1/38Analogue value compared with reference values sequentially only, e.g. successive approximation type

Abstract

Микроконтроллерный АЦП с использованием переходного процесса в RC-цепи, содержащий микроконтроллер со встроенным аналоговым компаратором, конденсатор, четыре резистора (сопротивления второго и третьего резисторов равны): первый резистор и конденсатор первыми выводами подключены к первому входу аналогового компаратора, встроенного в микроконтроллер; первые выводы второго и третьего резисторов подключены ко второму входу аналогового компаратора, встроенного в микроконтроллер; вторые выводы первого, второго, третьего резисторов и конденсатора подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому дискретным выходам микроконтроллера; второй вывод четвертого резистора подключен ко второму выводу третьего резистора, отличающийся тем, что в устройство введен блок определения знака и инвертирования отрицательных напряжений (БОЗ и ИОН), содержащий аналоговый инвертор, компаратор, первый (нормально замкнутый) аналоговый ключ, второй (нормально разомкнутый) аналоговый ключ: вход БОЗ и ИОН подключен одновременно к первому (неинвертирующему) входу компаратора, к сигнальному входу второго (нормально разомкнутого) аналогового ключа и, через аналоговый инвертор, к сигнальному входу первого (нормально замкнутого) аналогового ключа; второй (инвертирующий) вход компаратора «заземлен»; выход компаратора одновременно подключен к второму выходу БОЗ и ИОН и входам управления аналоговых ключей, выходы которых соединены с первым выходом БОЗ и ИОН, причем вход БОЗ и ИОН служит входом устройства, первый выход БОЗ и ИОН соединен с первым выводом четвертого резистора, второй выход БОЗ и ИОН подключен к дискретному входу микроконтрA microcontroller ADC using a transient process in an RC circuit, containing a microcontroller with an integrated analog comparator, a capacitor, four resistors (the resistances of the second and third resistors are equal): the first resistor and capacitor are connected to the first input of the analog comparator built into the microcontroller; the first conclusions of the second and third resistors are connected to the second input of an analog comparator built into the microcontroller; the second conclusions of the first, second, third resistors and capacitor are connected respectively to the first, second, third and fourth discrete outputs of the microcontroller; the second terminal of the fourth resistor is connected to the second terminal of the third resistor, characterized in that a negative voltage sign detection and inversion unit (BOS and ION) is introduced into the device, containing an analog inverter, a comparator, a first (normally closed) analog key, and a second (normally open) analog key: the BOS and ION input is connected simultaneously to the first (non-inverting) input of the comparator, to the signal input of the second (normally open) analog key and, through the analog inverter, to the signal ode first (normally closed), the analog switch; the second (inverting) input of the comparator is “grounded”; the output of the comparator is simultaneously connected to the second output of the BOS and ION and the control inputs of analog keys, the outputs of which are connected to the first output of the BOS and ION, the input of the BOS and ION serving as the input of the device, the first output of the BOS and ION connected to the first output of the fourth resistor, the second output of the BOS and ION is connected to a microcontrol discrete input

Description

Область техники, к которой относится полезная модельThe technical field to which the utility model relates.

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к аналого-цифровым преобразователям, и может быть использовано в цифровых системах для измерения и контроля аналоговых величин.The utility model relates to measuring equipment, in particular to analog-to-digital converters, and can be used in digital systems for measuring and monitoring analog quantities.

Уровень техникиState of the art

Известен составной быстродействующий аналого-цифровой преобразователь содержащий m-разрядный параллельный аналого-цифровой преобразователь грубой шкалы, n-разрядный параллельный аналого-цифровой преобразователь усилитель разности, три схемы выборки-хранения, три регистра памяти, цифроаналоговый преобразователь, блок определения знака и инвертирования отрицательных напряжений, блок синхронизации ([1]. Патент RU 2311731, МПК Н03М 1/38).Known is a composite high-speed analog-to-digital converter containing an m-bit parallel analog-to-digital converter of a rough scale, an n-bit parallel analog-to-digital converter, a difference amplifier, three sampling and storage circuits, three memory registers, a digital-to-analog converter, a unit for determining the sign and inverting negative voltage , synchronization unit ([1]. Patent RU 2311731, IPC Н03М 1/38).

Недостатком устройства является высокая степень сложности реализации.The disadvantage of this device is the high degree of complexity of implementation.

Известен так же ряд технических решений относящихся к аналого-цифровым преобразователям:There are also a number of technical solutions related to analog-to-digital converters:

[2]. Патент RU 58823, МПК Н03М 1/26;[2]. Patent RU 58823, IPC Н03М 1/26;

[3]. Патент RU 58824, МПК Н03М 1/26;[3]. Patent RU 58824, IPC Н03М 1/26;

[4]. Патент RU 58825, МПК Н03М 1/34;[four]. Patent RU 58825, IPC Н03М 1/34;

[5]. Патент RU 58826, МПК Н03М 1/38;[5]. Patent RU 58826, IPC Н03М 1/38;

[6]. Патент RU 59915, МПК Н03М 1/60;[6]. Patent RU 59915, IPC Н03М 1/60;

[7]. Патент RU 61968, МПК Н03М 1/34;[7]. Patent RU 61968, IPC Н03М 1/34;

[8]. Патент RU 63625, МПК Н03М 1/26;[8]. Patent RU 63625, IPC Н03М 1/26;

[9]. Патент RU 63626, МПК Н03М 1/34.[9]. Patent RU 63626, IPC Н03М 1/34.

Недостатком устройств является высокая степень сложности реализации.The disadvantage of devices is the high degree of complexity of implementation.

Наиболее близким аналогом - прототипом к заявляемому техническому решению является микроконтроллерный АЦП с использованием переходного процесса в RC-цепи ([10]. Патент RU 2523208, МПК Н03М 1/38).The closest analogue is the prototype of the claimed technical solution is a microcontroller ADC using a transient in an RC circuit ([10]. Patent RU 2523208, IPC Н03М 1/38).

Микроконтроллерный АЦП с использованием переходного процесса в RC-цепи содержит микроконтроллер, конденсатор, четыре резистора (первых три резистора образцовые, сопротивления второго и третьего резисторов равны), причем: первый резистор и конденсатор первыми выводами подключены к первому входу аналогового компаратора (АК) встроенного в микроконтроллер; первые выводы второго и третьего резисторов подключены ко второму входу АК встроенного в микроконтроллер; вторые выводы первого, второго, третьего резисторов и конденсатора подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому дискретным выходам микроконтроллера; первый вывод четвертого резистора подключен к источнику входного напряжения; второй вывод четвертого резистора подключен ко второму выводу третьего резистора.A microcontroller ADC using a transient process in an RC circuit contains a microcontroller, a capacitor, four resistors (the first three resistors are exemplary, the resistances of the second and third resistors are equal), and the first resistor and capacitor are connected to the first input of the analog comparator (AK) built into microcontroller; the first conclusions of the second and third resistors are connected to the second input of the AK built into the microcontroller; the second conclusions of the first, second, third resistors and capacitor are connected respectively to the first, second, third and fourth discrete outputs of the microcontroller; the first terminal of the fourth resistor is connected to an input voltage source; the second terminal of the fourth resistor is connected to the second terminal of the third resistor.

Недостатком данного устройства являются ограниченные функциональные возможности - устройство может быть использовано для измерения и контроля лишь однополярных аналоговых сигналов (сигналов положительной полярности).The disadvantage of this device is its limited functionality - the device can be used to measure and control only unipolar analog signals (signals of positive polarity).

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемой полезной модели, сводится к расширению функциональных возможностей - устройство может быть использовано для измерения и контроля как однополярных, так и двуполярных аналоговых сигналов.The technical result that can be achieved using the proposed utility model is to expand the functionality - the device can be used to measure and control both unipolar and bipolar analog signals.

Технический результат достигается тем, что в микроконтроллерный АЦП с использованием переходного процесса в RC-цепи содержащий микроконтроллер, конденсатор, четыре резистора (сопротивления второго иThe technical result is achieved by the fact that in the microcontroller ADC using a transient in an RC circuit containing a microcontroller, a capacitor, four resistors (resistances of the second and

третьего резисторов равны): первый резистор и конденсатор первыми выводами подключены к первому входу аналогового компаратора (АК) встроенного в микроконтроллер; первые выводы второго и третьего резисторов подключены ко второму входу АК встроенного в микроконтроллер; вторые выводы первого, второго, третьего резисторов и конденсатора подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому дискретным выходам микроконтроллера; второй вывод четвертого резистора подключен ко второму выводу третьего резистора, введен блок определения знака и инвертирования отрицательных напряжений (БОЗ и ИОН), причем вход БОЗ и ИОН служит входом устройства, первый выход БОЗ и ИОН соединен с первым выводом четвертого резистора, второй выход БОЗ и ИОН подключен к дискретному входу микроконтроллера.of the third resistors are equal): the first resistor and capacitor with the first conclusions are connected to the first input of the analog comparator (AK) built into the microcontroller; the first conclusions of the second and third resistors are connected to the second input of the AK built into the microcontroller; the second conclusions of the first, second, third resistors and capacitor are connected respectively to the first, second, third and fourth discrete outputs of the microcontroller; the second output of the fourth resistor is connected to the second output of the third resistor, a unit for determining the sign and inverting negative voltages (BOS and ION) is introduced, the input of the BOS and ION serving as the input of the device, the first output of the BOS and ION connected to the first output of the fourth resistor, the second output of the BOS and ION is connected to the discrete input of the microcontroller.

БОЗ и ИОН содержит аналоговый инвертор, компаратор, первый (нормально замкнутый) аналоговый ключ, второй (нормально разомкнутый) аналоговый ключ; вход БОЗ и ИОН подключен одновременно к первому (неинвертирующему) входу компаратора, к сигнальному входу второго (нормально разомкнутого) аналогового ключа и, через аналоговый инвертор, к сигнальному входу первого (нормально замкнутого) аналогового ключа; второй (инвертирующий) вход компаратора «заземлен»; выход компаратора одновременно подключен к второму выходу БОЗ и ИОН и входам управления аналоговых ключей, выходы которых соединены с первым выходом БОЗ и ИОН.BOS and ION contains an analog inverter, a comparator, a first (normally closed) analog key, a second (normally open) analog key; the BOS input and the ION are connected simultaneously to the first (non-inverting) input of the comparator, to the signal input of the second (normally open) analog key and, through the analog inverter, to the signal input of the first (normally closed) analog key; the second (inverting) input of the comparator is “grounded”; the output of the comparator is simultaneously connected to the second output of the BOS and ION and the control inputs of analog keys, the outputs of which are connected to the first output of the BOS and ION.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг. 1, приведена структурная схема микроконтроллерного АЦП с использованием переходного процесса в RC-цепи.In FIG. 1, a block diagram of a microcontroller ADC using a transient in an RC circuit is shown.

На фиг. 2, приведена структурная схема блока определения знака и инвертирования отрицательных напряжений.In FIG. 2, a block diagram of a unit for determining the sign and inverting negative voltages is shown.

На фиг. 3 приведены временные диаграммы, поясняющие работу устройства.In FIG. 3 shows timing diagrams explaining the operation of the device.

Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation

Микроконтроллерный АЦП с использованием переходного процесса в RC-цепи содержит первый резистор 1, второй резистор 2, третий резистор 3, четвертый резистор 4, конденсатор 5, микроконтроллер 6 со встроенным аналоговым компаратором, блок определения знака и инвертирования отрицательных напряжений (БОЗ и ИОН) 7, причем: резистор 1 и конденсатор 5 первыми выводами подключены к первому входу аналогового компаратора (АК) встроенного в микроконтроллер 6; первые выводы резисторов 2 и 3 подключены ко второму входу АК встроенного в микроконтроллер 6; вторые выводы резисторов 1, 2, 3 и конденсатора 5 подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому дискретным выходам микроконтроллера 6; первый выход БОЗ и ИОН 7, через резистор 4, подключен ко второму выводу резистора 3 и третьему дискретному выходу микроконтроллера 6, дискретный вход которого соединен со вторым выходом БОЗ и ИОН 7, вход которого служит входом устройства.A microcontroller ADC using a transient in an RC circuit contains a first resistor 1, a second resistor 2, a third resistor 3, a fourth resistor 4, a capacitor 5, a microcontroller 6 with an integrated analog comparator, a unit for determining the sign and inverting negative voltages (BOS and ION) 7 moreover, the resistor 1 and the capacitor 5 are connected by the first terminals to the first input of an analog comparator (AK) built into the microcontroller 6; the first conclusions of resistors 2 and 3 are connected to the second input of the AK built into the microcontroller 6; the second conclusions of the resistors 1, 2, 3 and the capacitor 5 are connected respectively to the first, second, third and fourth discrete outputs of the microcontroller 6; the first output of the BOS and ION 7, through a resistor 4, is connected to the second output of the resistor 3 and the third discrete output of the microcontroller 6, the discrete input of which is connected to the second output of the BOS and ION 7, the input of which serves as the input of the device.

БОЗ и ИОН 7 содержит аналоговый инвертор 8, компаратор 9, первый (нормально замкнутый) аналоговый ключ 10, второй (нормально разомкнутый) аналоговый ключ 11; вход БОЗ и ИОН 7 подключен одновременно к первому (неинвертирующему) входу компаратора 9, к сигнальному входу второго (нормально разомкнутого) аналогового ключа 11 и, через аналоговый инвертор 8, к сигнальному входу первого (нормально замкнутого) аналогового ключа 10; второй (инвертирующий) вход компаратора 9 «заземлен»; выход компаратора 9 одновременно подключен к второму выходу БОЗ и ИОН 7 и входам управления аналоговых ключей 10 и 11, выходы которых соединены с первым выходом БОЗ и ИОН 7.BOS and ION 7 contains an analog inverter 8, a comparator 9, a first (normally closed) analog switch 10, a second (normally open) analog switch 11; input BOS and ION 7 is connected simultaneously to the first (non-inverting) input of the comparator 9, to the signal input of the second (normally open) analog key 11 and, through the analog inverter 8, to the signal input of the first (normally closed) analog key 10; the second (inverting) input of the comparator 9 is “grounded”; the output of the comparator 9 is simultaneously connected to the second output of the BOS and ION 7 and the control inputs of analog keys 10 and 11, the outputs of which are connected to the first output of the BOS and ION 7.

Работа устройства поясняется временными диаграммами (фиг. 3), на которых показаны:The operation of the device is illustrated by timing diagrams (Fig. 3), which show:

- входное напряжение устройства uвх (фиг. 3а);- input voltage of the device u I (Fig. 3A);

- выходное напряжение u9 компаратора 9 (фиг. 3б);- output voltage u 9 of the comparator 9 (Fig. 3b);

- выходное напряжение u11 аналогового ключа 11 (фиг. 3в);- the output voltage u 11 of the analog switch 11 (Fig. 3B);

- выходное напряжение u8 аналогового инвертора 8 (фиг. 3г);- output voltage u 8 of the analog inverter 8 (Fig. 3d);

- выходное напряжение u10 аналогового ключа 10 (фиг. 3д);- output voltage u 10 of the analog switch 10 (Fig. 3d);

- выходное напряжение uвых1 БОЗ и ИОН 7 (первый выход) (фиг. 3е);- output voltage u out1 BOS and ION 7 (first output) (Fig. 3E);

- выходное напряжение uвых2 БОЗ и ИОН 7 (второй выход) (фиг. 3ж).- output voltage u out2 BOS and ION 7 (second output) (Fig. 3g).

Микроконтроллерный АЦП с использованием переходного процесса в RC-цепи работает следующим образом.A microcontroller ADC using a transient process in an RC circuit operates as follows.

БОЗ и ИОН 7 призван определить знак (полярность) уровня напряжения входного сигнала и ретранслировать сигнал далее с единичным коэффициентом передачи, а в случае отрицательной полярности подвергнуть транслируемый сигнал инверсии.BOS and ION 7 is designed to determine the sign (polarity) of the voltage level of the input signal and relay the signal further with a unit transmission coefficient, and in the case of negative polarity, expose the translated inversion signal.

В случае поступления на вход БОЗ и ИОН 7 (устройства) сигнала положительной полярности (интервалы времени [t1; t2], [t3; t3], (фиг. 3)):In the case of a BOS and ION 7 (device) input having a positive polarity signal (time intervals [t 1 ; t 2 ], [t 3 ; t 3 ], (Fig. 3)):

- компаратор 9 формирует сигнал с уровнем логической единицы (фиг. 3б);- the comparator 9 generates a signal with the level of a logical unit (Fig. 3b);

- на втором выходе БОЗ и ИОН 7 формируется сигнал с уровнем логической единицы;- at the second output of the BOS and ION 7, a signal is formed with the level of a logical unit;

- (нормально разомкнутый) аналоговый ключ 11 переводится в замкнутое состояние;- (normally open) analog switch 11 is put into a closed state;

- (нормально замкнутый) аналоговый ключ 10 переводится в разомкнутое состояние;- (normally closed) analog switch 10 is put into an open state;

- входной сигнал транслируется, через замкнутый аналоговый ключ 11, на первый выход БОЗ и ИОН 7 (фиг. 3в).- the input signal is transmitted, through a closed analog switch 11, to the first output of the BOS and ION 7 (Fig. 3B).

В случае поступления на вход БОЗ и ИОН 7 (устройства) сигнала отрицательной полярности (интервалы времени [t2; t3], [t4; t5], (фиг. 3)):In the case of the input of the BOS and ION 7 (device) signal of negative polarity (time intervals [t 2 ; t 3 ], [t 4 ; t 5 ], (Fig. 3)):

- компаратор 9 формирует сигнал с уровнем логического нуля (фиг. 3б);- the comparator 9 generates a signal with a logic zero level (Fig. 3b);

- на втором выходе БОЗ и ИОН 7 формируется сигнал с уровнем логического нуля;- at the second output of the BOS and ION 7, a signal is formed with a logic zero level;

- (нормально разомкнутый) аналоговый ключ 11 переводится в разомкнутое состояние;- (normally open) analog switch 11 is placed in an open state;

- (нормально замкнутый) аналоговый ключ 10 переводится в замкнутое состояние;- (normally closed) analog switch 10 is put into a closed state;

- входной сигнал, инвертированный посредством аналогового инвертора 8 (фиг. 3г), транслируется, через замкнутый аналоговый ключ 10, на первый выход БОЗ и ИОН 7 (фиг. 3д).- the input signal inverted by means of an analog inverter 8 (Fig. 3d) is transmitted, through a closed analog key 10, to the first output of the BOS and ION 7 (Fig. 3d).

Таким образом, БОЗ и ИОН 7 фактически формирует модуль (1) (фиг. 3е) и знак (2) (фиг. 3ж) транслируемого сигнала.Thus, BOS and ION 7 actually forms the module (1) (Fig. 3e) and the sign (2) (Fig. 3g) of the transmitted signal.

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

где

Figure 00000004
,
Figure 00000005
- выходное напряжение БОЗ и ИОН 7 на первом и втором выходах (Uвых1, Uвых2 - фиг 2);Where
Figure 00000004
,
Figure 00000005
- the output voltage of the BOZ and ION 7 at the first and second outputs (U o1 , U oo2 - Fig 2);

U1 и U0 - высокий и низкий уровни напряжения - уровни логической единицы и нуля.U 1 and U 0 - high and low voltage levels - logical unit and zero levels.

Микроконтроллер 6 функционирует асинхронно с БОЗ и ИОН 7 (компаратором 9).Microcontroller 6 operates asynchronously with BOS and ION 7 (comparator 9).

Микроконтроллер 6 переводит второй и третий дискретные выходы в высокоомное состояние, на первый и четвертый дискретный выходы выводит низкий уровень напряжения. Конденсатор 5 разряжается через резистор 1. Ко второму входу АК, встроенного в микроконтроллер 6, через резисторы 4 и 3 приложено, напряжение с первого выхода БОЗ и ИОН 7, транслирующего модуль входного сигнала (фиг. 3е). Напряжение со второго выхода БОЗ и ИОН 7, транслирующего знак входного сигнала (фиг. 3ж) поступает на дискретный вход микроконтроллера 6. Затем микроконтроллер 6 выводит на первый дискретный выход высокий уровень напряжения, значение которого равно U, и запускает предварительно обнуленный внутренний счетчик. Как только напряжение UC на конденсаторе 5 сравняется с выходным напряжением

Figure 00000006
, на выходе АК, встроенного в микроконтроллер 6, поменяется логический уровень. По этому событию микроконтроллер 6 останавливаетMicrocontroller 6 transfers the second and third discrete outputs to a high-resistance state, and displays a low voltage level to the first and fourth discrete outputs. The capacitor 5 is discharged through the resistor 1. To the second input of the AK built into the microcontroller 6, through the resistors 4 and 3 is applied, the voltage from the first output of the BOS and ION 7, which translates the input signal module (Fig. 3e). The voltage from the second output of the BOZ and ION 7, which translates the sign of the input signal (Fig. 3g), is supplied to the digital input of the microcontroller 6. Then the microcontroller 6 outputs a high voltage level, the value of which is U, to the first discrete output and starts a previously reset internal counter. As soon as the voltage U C on the capacitor 5 is equal to the output voltage
Figure 00000006
, at the output of the AK built into the microcontroller 6, the logic level will change. The microcontroller 6 stops at this event.

внутренний счетчик, двоичный код которого пропорционален времени t заряда конденсатора 5 до уровня входного напряжения, когда

Figure 00000007
. Микроконтроллер 6 определяет UC используя выражение (3)an internal counter whose binary code is proportional to the charge time t of the capacitor 5 to the input voltage level, when
Figure 00000007
. Microcontroller 6 determines U C using expression (3)

Figure 00000008
Figure 00000008

где τ=RC - постоянная времени RC-цепи, состоящей из резистора 1 и конденсатора 5.where τ = RC is the time constant of the RC circuit, consisting of resistor 1 and capacitor 5.

В данном случае

Figure 00000009
есть результат преобразования.In this case
Figure 00000009
is the result of the conversion.

Для повышения точности измерения (преобразования) микроконтроллер 6 периодически использует цикл по уточнению значения постоянной времени RC-цепи. Этот цикл заключается в следующем.To improve the accuracy of measurement (conversion), the microcontroller 6 periodically uses a cycle to refine the value of the time constant of the RC circuit. This cycle is as follows.

Микроконтроллер 6 выводит высокий уровень напряжения на второй дискретный выход и низкий уровень напряжения на третий дискретный выход. Входное напряжение

Figure 00000010
падает на резисторе 4. Так как сопротивления резисторов 2 и 3 равны, то напряжение, подаваемое на второй вход АК, встроенного в микроконтроллер 6, определяется выражениемThe microcontroller 6 outputs a high voltage level to the second discrete output and a low voltage level to the third discrete output. Input voltage
Figure 00000010
drops on resistor 4. Since the resistances of resistors 2 and 3 are equal, the voltage supplied to the second input of the AK built into the microcontroller 6 is determined by the expression

Figure 00000011
Figure 00000011

Микроконтроллер 6 определяет, используя описанный выше цикл преобразования, постоянную времени RC-цепи из выраженияThe microcontroller 6 determines, using the conversion cycle described above, the time constant of the RC circuit from the expression

Figure 00000012
Figure 00000012

Введение в состав устройства БОЗ и ИОН 7, при аналого-цифровой обработке двуполярных сигналов, в отличие от типовых схем для преобразования двуполярного входного сигнала в диапазон одной полярности ([11]. Звонарев Е. Драйвера для АЦП на основе операционного усилителя компании Texas Instruments // Компоненты и технологии. 2007. №11, рис. 3, 4. [Электронный ресурс] http://kit-e.ru/articles/usil/2007_11_33.php (дата обращения: 12.10.2015)) приводит:Introduction to the composition of the device BOS and ION 7, in analog-to-digital processing of bipolar signals, in contrast to standard schemes for converting a bipolar input signal into a range of one polarity ([11]. Zvonarev E. Drivers for ADCs based on an operational amplifier from Texas Instruments / / Components and technologies. 2007. No. 11, Fig. 3, 4. [Electronic resource] http://kit-e.ru/articles/usil/2007_11_33.php (accessed: October 12, 2015)) leads:

а) к увеличению разрядности АЦП на один разряд (старший разряд кода, несущий информацию о полярности входного сигнала, формирует БОЗ иa) to increase the resolution of the ADC by one bit (the highest bit of the code, which carries information about the polarity of the input signal, forms the BOS and

ИОН 7);ION 7);

б) к возможности пересчета динамического диапазона входных сигналов и шага квантования АК, встроенного в микроконтроллер 6, (увеличению их в два раза), что способствует существенному увеличению точности аналого-цифрового преобразования входных сигналов в связи с повышением помехоустойчивости АК, встроенного в микроконтроллер 6.b) the possibility of recalculating the dynamic range of the input signals and the quantization step of the AK built into the microcontroller 6 (doubling them), which contributes to a significant increase in the accuracy of the analog-to-digital conversion of the input signals due to the increased noise immunity of the AK built into the microcontroller 6.

Предлагаемое техническое решение, по сравнению с прототипом, обладает расширенными функциональными возможностями.The proposed technical solution, in comparison with the prototype, has advanced functionality.

Claims (1)

Микроконтроллерный АЦП с использованием переходного процесса в RC-цепи, содержащий микроконтроллер со встроенным аналоговым компаратором, конденсатор, четыре резистора (сопротивления второго и третьего резисторов равны): первый резистор и конденсатор первыми выводами подключены к первому входу аналогового компаратора, встроенного в микроконтроллер; первые выводы второго и третьего резисторов подключены ко второму входу аналогового компаратора, встроенного в микроконтроллер; вторые выводы первого, второго, третьего резисторов и конденсатора подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому дискретным выходам микроконтроллера; второй вывод четвертого резистора подключен ко второму выводу третьего резистора, отличающийся тем, что в устройство введен блок определения знака и инвертирования отрицательных напряжений (БОЗ и ИОН), содержащий аналоговый инвертор, компаратор, первый (нормально замкнутый) аналоговый ключ, второй (нормально разомкнутый) аналоговый ключ: вход БОЗ и ИОН подключен одновременно к первому (неинвертирующему) входу компаратора, к сигнальному входу второго (нормально разомкнутого) аналогового ключа и, через аналоговый инвертор, к сигнальному входу первого (нормально замкнутого) аналогового ключа; второй (инвертирующий) вход компаратора «заземлен»; выход компаратора одновременно подключен к второму выходу БОЗ и ИОН и входам управления аналоговых ключей, выходы которых соединены с первым выходом БОЗ и ИОН, причем вход БОЗ и ИОН служит входом устройства, первый выход БОЗ и ИОН соединен с первым выводом четвертого резистора, второй выход БОЗ и ИОН подключен к дискретному входу микроконтроллера.
Figure 00000001
A microcontroller ADC using a transient process in an RC circuit, containing a microcontroller with an integrated analog comparator, a capacitor, four resistors (the resistances of the second and third resistors are equal): the first resistor and capacitor are connected to the first input of the analog comparator built into the microcontroller; the first conclusions of the second and third resistors are connected to the second input of an analog comparator built into the microcontroller; the second conclusions of the first, second, third resistors and capacitor are connected respectively to the first, second, third and fourth discrete outputs of the microcontroller; the second terminal of the fourth resistor is connected to the second terminal of the third resistor, characterized in that a negative voltage sign detection and inversion unit (BOS and ION) is introduced into the device, containing an analog inverter, a comparator, a first (normally closed) analog key, and a second (normally open) analog key: the BOS and ION input is connected simultaneously to the first (non-inverting) input of the comparator, to the signal input of the second (normally open) analog key and, through the analog inverter, to the signal ode first (normally closed), the analog switch; the second (inverting) input of the comparator is “grounded”; the output of the comparator is simultaneously connected to the second output of the BOS and ION and the control inputs of analog keys, the outputs of which are connected to the first output of the BOS and ION, the input of the BOS and ION serving as the input of the device, the first output of the BOS and ION connected to the first output of the fourth resistor, the second output of the BOS and the ION is connected to the discrete input of the microcontroller.
Figure 00000001
RU2015148343/08U 2015-11-10 2015-11-10 MICROCONTROLLER ADC USING THE TRANSITION PROCESS IN THE RC CIRCUIT RU162372U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015148343/08U RU162372U1 (en) 2015-11-10 2015-11-10 MICROCONTROLLER ADC USING THE TRANSITION PROCESS IN THE RC CIRCUIT

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015148343/08U RU162372U1 (en) 2015-11-10 2015-11-10 MICROCONTROLLER ADC USING THE TRANSITION PROCESS IN THE RC CIRCUIT

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU162372U1 true RU162372U1 (en) 2016-06-10

Family

ID=56115885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015148343/08U RU162372U1 (en) 2015-11-10 2015-11-10 MICROCONTROLLER ADC USING THE TRANSITION PROCESS IN THE RC CIRCUIT

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU162372U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU182312U1 (en) * 2017-04-28 2018-08-14 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" ANALOG-DIGITAL CONVERTER

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU182312U1 (en) * 2017-04-28 2018-08-14 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" ANALOG-DIGITAL CONVERTER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9587964B2 (en) Capacitive proximity detection using delta-sigma conversion
Mohan et al. A novel dual-slope resistance-to-digital converter
US9746832B1 (en) System and method for time-to-digital converter fine-conversion using analog-to-digital converter (ADC)
CN110572157B (en) Temperature compensation method for I/F conversion circuit board
Sreenath et al. A resistive sensor readout circuit with intrinsic insensitivity to circuit parameters and its evaluation
CN107040260B (en) Asynchronous successive approximation type analog-to-digital conversion circuit
RU162372U1 (en) MICROCONTROLLER ADC USING THE TRANSITION PROCESS IN THE RC CIRCUIT
KR0139835B1 (en) D/a converter and a/d converter
RU58825U1 (en) ANALOG-DIGITAL CONVERTER
US11159171B1 (en) Digital slope analog to digital converter device and signal conversion method
Gryzhov et al. Flexible converter of analog signal into discrete digital one with the example of double integration voltmeter
RU176659U1 (en) ANALOG-DIGITAL CONVERTER
TW201440430A (en) Method for controlling operations of input device having resistor matrix
RU2756374C1 (en) Microcontroller capacity measuring device for embedded computing systems
RU2311731C1 (en) Composite fast-response analog-to-digital converter
RU182312U1 (en) ANALOG-DIGITAL CONVERTER
RU2656989C1 (en) Analogue-to-digital converter
JP3572809B2 (en) A / D converter
Chung et al. A simple resistance-to-time converter for resistive bridge sensors
RU61968U1 (en) ANALOG-DIGITAL CONVERSION DEVICE
RU2565813C1 (en) Microcontroller-based converter of resistance, capacitance and voltage into binary code
Bouabana et al. A modulated interface for a low-cost Current Sensor in comparison with its simulated model
Huang et al. Flash A/D converter based on Vernier caliper design
Jeong et al. A Low-cost Resistance-to-time Converter for Resistive Bridge Sensors
RU2646356C1 (en) Analogue-to-digital converter

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20161111