RU2457617C1 - Integrating voltage analogue-to-digital conversion method - Google Patents
Integrating voltage analogue-to-digital conversion method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2457617C1 RU2457617C1 RU2011132742/08A RU2011132742A RU2457617C1 RU 2457617 C1 RU2457617 C1 RU 2457617C1 RU 2011132742/08 A RU2011132742/08 A RU 2011132742/08A RU 2011132742 A RU2011132742 A RU 2011132742A RU 2457617 C1 RU2457617 C1 RU 2457617C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- value
- function
- time
- positive
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - повышение быстродействия.The invention relates to electrical engineering. The purpose of the invention is improving performance.
Известны способы интегрирующего аналого-цифрового преобразования напряжения: патент ФРГ №2214602, кл. G01R 19/26, 04.09.75; Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы. Киев: Вища школа, 1973, с.435-437. В данных способах имеют место пропуски информации о входном напряжении.Known methods for integrating analog-to-digital voltage conversion: Germany patent No. 2214602, class. G01R 19/26, 09/04/75; Ornatsky P.P. Automatic measurements and instruments. Kiev: Vishka School, 1973, p. 435-437. In these methods, gaps in the input voltage information take place.
Среди всех способов, осуществляющих аналого-цифровое преобразование без пропусков информации и представленных в статье Шахов Э.К., Ашанин В.Н., Надев А.И. «Реализация концепций ΔΣ-АЦП в интегрирующих АЦП с другими видами импульсной модуляции» / Известия высших учебных заведений (Поволжский регион). Пенза: ПГУ, 2006, №6, С.226-237, наиболее близким является способ интегрирующего аналого-цифрового преобразования напряжения, представленный на Фиг.1 (временная диаграмма, поясняющая рассматриваемый способ). На Фиг.2 показана структурная схема устройства для его осуществления.Among all the methods that perform analog-to-digital conversion without omissions of information and presented in the article, Shakhov E.K., Ashanin V.N., Nadev A.I. “Implementation of ΔΣ-ADC concepts in integrating ADCs with other types of pulse modulation” / News of higher educational institutions (Volga region). Penza: CCP, 2006, No. 6, S.226-237, the closest is the method of integrating analog-to-digital voltage conversion, shown in Figure 1 (a timing diagram explaining the method under consideration). Figure 2 shows a structural diagram of a device for its implementation.
Данный способ интегрирующего аналого-цифрового преобразования основан на формировании последовательности временных тактов преобразования фиксированной длительности, в каждом из которых формируют две развертывающие функции, выделяют информативный интервал времени и преобразуют информативные интервалы времени в цифровой код, причем для формирования первой развертывающей функции с момента времени, соответствующего началу каждого такта преобразования, осуществляют интегрирование суммы входного напряжения и опорного напряжения положительной полярности и вычитание из положительного порогового напряжения текущего интегрального значения, а для формирования второй развертывающей функции осуществляют интегрирование суммы входного напряжения и опорного напряжения отрицательной полярности и с момента времени, соответствующего равенству значений развертывающих функций, фиксируют значение первой развертывающей функции равным значению положительного порогового напряжения, а для формирования второй развертывающей функции осуществляют интегрирование суммы входного напряжения и опорного напряжения положительной полярности, длительность информативных интервалов времени определяют как разность интервалов времени интегрирования опорных напряжений положительной и отрицательной полярности соответственно.This method of integrating analog-to-digital conversion is based on the formation of a sequence of time periods of conversion of a fixed duration, in each of which two development functions are formed, an informative time interval is allocated and informative time intervals are converted into a digital code, moreover, for the formation of the first development function from the time moment corresponding the beginning of each conversion cycle, integrate the sum of the input voltage and the reference voltage of positive polarity and subtracting the current integral value from the positive threshold voltage, and to form a second deployment function, integrate the sum of the input voltage and the reference voltage of negative polarity and, from the moment of time corresponding to the equality of the values of the deployment functions, fix the value of the first development function to the value of the positive threshold voltage, and for the formation of the second deployment function, integrate the sum of the input th reference voltage and the voltage of positive polarity, duration of time intervals informative defined as the difference integration time intervals of the reference voltages of the positive and negative polarity, respectively.
В соответствии с Фиг.1 R1(t) - первая развертывающая функция, R2(t) - вторая развертывающая функция. В т. A[i] значения первой и второй развертывающих функции равны R1(t)=R2(t). На Фиг.1 показан случай изменения входного напряжения от нулевого значения до значения Ux, выделены моменты переключений значений опорных напряжений (+U0) и (-U0): T1[1]…T1[4] - интервалы времени от начала временного такта преобразования фиксированной длительности (равной T0) до момента времени равенства первой и второй развертывающей функции, T2[1]…T2[4] - интервалы времени от момента времени равенства первой и второй развертывающей функции до момента времени начала следующего временного такта преобразования фиксированной длительности. Длительность информативных интервалов ΔT времени определяют как разность интервалов T2[i], T1[i] времени интегрирования опорных напряжений положительной и отрицательной полярности соответственно (ΔT=T2[i]-T1[i], где i - номер временного такта преобразования фиксированной длительности). Рассмотрим данный способ на примере устройства, осуществляющего измерение постоянного напряжения.In accordance with Figure 1, R 1 (t) is the first deployment function, R 2 (t) is the second deployment function. In volume A [i], the values of the first and second expanding functions are equal to R 1 (t) = R 2 (t). Figure 1 shows the case of changing the input voltage from zero to a value of U x , highlighted moments of switching the values of the reference voltages (+ U 0 ) and (-U 0 ): T 1 [1] ... T 1 [4] - time intervals from the beginning of the time step of converting a fixed duration (equal to T 0 ) to the time instant of equality of the first and second developing functions, T 2 [1] ... T 2 [4] - time intervals from the time of equality of the first and second developing functions to the time of the beginning of the next temporary fixed duration conversion cycle. The duration of informative time intervals ΔT is defined as the difference between the intervals T 2 [i], T 1 [i] of the integration time of the reference voltages of positive and negative polarity, respectively (ΔT = T 2 [i] -T 1 [i], where i is the number of time cycle fixed duration conversions). Consider this method on the example of a device that measures DC voltage.
Устройство, показанное на Фиг.2, содержит основной 1 и вспомогательный 2 интеграторы, управляемый переключатель 3 опорных напряжений, компаратор 4, операционный усилитель 5, формирователь 6 порогового уровня, источник опорного напряжения 7 (ИОН), генератор 8 опорной частоты (ГОЧ), устройство 9 управления, управляемый ключ 10 и вычислительное устройство 11 (ВУ). Причем выход переключателя 3 соединен с входом 1 основного интегратора 1, а его входы с источником опорного напряжения 7 и УУ 9; на вход 2 основного интегратора 1 и на вход 1 вспомогательного интегратора 2 подается входное напряжение; на вход 2 вспомогательного 2 интегратора постоянно подается положительное опорное напряжение с источника опорного напряжения 7; выходы основного и вспомогательного интеграторов соединены соответственно с входами 1 и 2 компаратора 4, который подает сигнал управления на вход 1 УУ 9; УУ 9 управляет работой переключателя 3, ключа 10 и ВУ 11; на вход 2 УУ 9 и вход 1 ВУ 11 подается опорная частота с ГОЧ 8; выход ОУ 5 через ключ 10 соединен с входом 3 интегратора 2; формирователь 6 порогового уровня подает величину порогового напряжения на вход 2 операционного усилителя 5.The device shown in figure 2, contains the main 1 and auxiliary 2 integrators, a controlled
Развертывающая функция R2(t) формируется интегратором 1, а развертывающая функция R1(t) - интегратором 2. Момент равенства развертывающих функций (т.A) фиксируется компаратором 4. В этот же момент (т.A) интегратор 2 через ключ 10 охватывается обратной связью и значение развертывающей функции R1(t) становится равным пороговому напряжению Un. Полярность опорного напряжения U0 переключается в начале каждого такта преобразования фиксированной длительности T0, а также в моменты срабатывания компаратора 4.The expanding function R 2 (t) is generated by
Генератором 8 опорной частоты формируется последовательность временных тактов преобразования фиксированной длительности T0, в каждом из которых формируются две развертывающие функции. Первая развертывающая функция R1(t) формируется интегратором 2 и операционным усилителем 5 следующим образом: с начала такта преобразования фиксированной длительности значения R1(t) формируются путем вычитания из положительного порогового напряжения UП текущего интегрального значения суммы входного Ux и опорного U0 напряжений; с момента равенства развертывающих функций (т.A), фиксируемого компаратором 4, R1(t) устанавливается равной UП до конца текущего такта Т0 за счет замыкания ключа 10. Вторая развертывающая функция R2(t) формируется интегратором 1 путем интегрирования разности входного Ux и опорного U0 напряжений с начала такта преобразования фиксированной длительности Т0 до момента равенства развертывающих функций (т.A) и интегрирования суммы входного Ux и опорного U0 напряжений от т.A и до конца текущего такта Т0 за счет подключения отрицательного или положительного опорного напряжений источника 7 с помощью ключа 3 в моменты времени начала очередного текущего такта Т0 или срабатывания компаратора 4 соответственно. Длительность информативных интервалов времени ΔT0 определяют в вычислительном устройстве 11 как разность интервалов времени (T1[i] и T2[i]) интегрирования опорных напряжений положительной и отрицательной полярности в процессе формирования второй развертывающей функции соответственно.The
Основной недостаток данного способа и, следовательно, устройства заключается в наличии переходного процесса при изменении входного напряжения (см. Шахов Э.К., Ашанин В.Н., Надев А.И. «Реализация концепций ΔΣ-АЦП в интегрирующих АЦП с другими видами импульсной модуляции» / Известия высших учебных заведений (Поволжский регион). Пенза: ПГУ, 2006, №6 С.226-237).The main disadvantage of this method and, therefore, the device is the presence of a transient process when the input voltage changes (see Shakhov E.K., Ashanin V.N., Nadev A.I. “Implementation of ΔΣ-ADC concepts in integrating ADCs with other types pulse modulation "/ News of higher educational institutions (Volga region). Penza: PSU, 2006, No. 6 S.226-237).
В установившемся режиме Ux=const значения UB[i] развертывающей функции R2(t) в точках B(i) равны, т.е. UB[i-1]=UB[i] и T1[i-1]=T1[i] и T2[i-1]=T2[i]. Из уравнения для второй развертывающей функции R2(t)In the steady state U x = const, the values of U B [i] of the developing function R 2 (t) at the points B (i) are equal, i.e. U B [i-1] = U B [i] and T 1 [i-1] = T 1 [i] and T 2 [i-1] = T 2 [i]. From the equation for the second expanding function R 2 (t)
найдем функцию преобразования:find the conversion function:
где - интервал преобразования, , n - количество тактов преобразования фиксированной длительности, τ - постоянная времени интеграторов. Полученное значение Where - conversion interval, , n is the number of conversion steps of a fixed duration, τ is the time constant of integrators. Value obtained
преобразуется в цифровой код в ВУ 11.converted to digital code in WU 11.
Переходной процесс на временных диаграммах сформирован подключением на вход устройства в случайный момент времени стандартного воздействия в виде скачка напряжения. Видно, что точки A[0], A[1], A[2], A[3], определяющие момент переключения полярности опорного напряжения, т.е. длительность информативных интервалов времени, меняют свое положение в каждом такте преобразования фиксированной длительности T0. Длительность переходного процесса составляет два такта преобразования фиксированной длительности T0. Таким образом, только в 3-м такте (т.A[3]) результат преобразования будет соответствовать входному напряжению.The transient in the time diagrams is formed by connecting to the input of the device at a random moment of time the standard effect in the form of a voltage surge. It can be seen that the points A [0], A [1], A [2], A [3], which determine the moment of switching the polarity of the reference voltage, i.e. the duration of informative time intervals, change their position in each step of the conversion of a fixed duration T 0 . The duration of the transition process is two cycles of conversion of a fixed duration T 0 . Thus, only in the 3rd step (T. A [3]) the conversion result will correspond to the input voltage.
Для подтверждения данного недостатка найдем значения информативного интервала ΔT[i] (i - номер текущего цикла преобразования) в 0, 1, 2 и 3-м тактах преобразования. Значения UB[i] найдем из уравненияTo confirm this drawback, we find the values of the informative interval ΔT [i] (i is the number of the current conversion cycle) in the 0, 1, 2, and 3 conversion clock cycles. The values of U B [i] we find from the equation
где t - текущее время в течение интервала фиксированной длительности T0, τ - постоянная времени интеграторов 1 и 2 (поскольку постоянные времени интеграторов 1 и 2 являются константами, следовательно, не оказывают влияния на длительность переходного процесса, для упрощения расчетов можем считать R1=R2=R3=R4=R, C1=C2=C и τ=RC). Также на временных диаграммах Фиг.1 для определенности принято UП=U0 и 2τ=Т0.where t is the current time during a fixed-duration interval T 0 , τ is the time constant of
Из формулы (2) следует, что From formula (2) it follows that
Значения UB[2], UB[3] и UB[4] найдем аналогично из формулы (2).The values of U B [2], U B [3] and U B [4] will be found similarly from formula (2).
Поскольку изменение Ux происходит в случайный момент времени, обозначим интервал времени от начала такта преобразования фиксированной длительности Т0 до момента изменения Ux через Δt, тогда: Δt=kT0, где 0≤k≤1.Since the change in U x occurs at a random time, we denote the time interval from the beginning of the conversion step of a fixed duration T 0 to the moment of change of U x by Δt, then: Δt = kT 0 , where 0≤k≤1.
Найдем значение UB[2]:Find the value of U B [2]:
Начиная с 3-го такта, k=0, поэтому значения UB[3] и UB[4] будут равны UB[3]=UB[4]=2UX-U0.Starting from the 3rd step, k = 0, so the values of U B [3] and U B [4] will be equal to U B [3] = U B [4] = 2U X -U 0 .
Для т.A можно записать следующее равенство развертывающих функций:For T.A, we can write the following equality of the deploying functions:
R1(T1[i])=R2(T1[i]).R 1 (T 1 [i]) = R 2 (T 1 [i]).
Или в развернутом виде: .Or in expanded form: .
Отсюда выразим From here we express
Найдем значение интервала ΔT0=T1[i]-T2[i]. Учитывая, что T2[i]=T0-T1[i]), получаемFind the value of the interval ΔT 0 = T 1 [i] -T 2 [i]. Given that T 2 [i] = T 0 -T 1 [i]), we obtain
ΔT0=T1[i]-T0+T1[i]=2T1[i]-T0.ΔT 0 = T 1 [i] -T 0 + T 1 [i] = 2T 1 [i] -T 0 .
Так как T0=const, Un=const, то при T1[i]=const для Ux=const переходный процесс заканчивается, т.е. при UB[3]=UB[4] получаем T1[3]=T1[4].Since T 0 = const, U n = const, then at T 1 [i] = const for U x = const the transition process ends, ie when U B [3] = U B [4] we get T 1 [3] = T 1 [4].
Следовательно, длительность переходного процесса составляет 2 такта: скачок напряжения Ux произошел в 1-ом такте, а правильный результат преобразования получен в 3-м такте, что ограничивает быстродействие данного преобразователя (описанного в способе-прототипе).Therefore, the duration of the transition process is 2 cycles: a voltage jump U x occurred in the 1st cycle, and the correct conversion result was obtained in the 3rd cycle, which limits the speed of this converter (described in the prototype method).
С целью повышения быстродействия в способ интегрирующего аналого-цифрового преобразования, основанный на формировании последовательности временных тактов преобразования фиксированной длительности, в каждом из которых формируют две развертывающие функции, выделяют информативный интервал времени и преобразуют информативные интервалы времени в цифровой код, причем для формирования первой развертывающей функции с момента времени, соответствующего началу каждого такта преобразования, осуществляют интегрирование суммы входного напряжения и опорного напряжения положительной полярности и вычитание из положительного порогового напряжения текущего интегрального значения, а для формирования второй развертывающей функции осуществляют интегрирование суммы входного напряжения и опорного напряжения отрицательной полярности, и с момента времени, соответствующего равенству значений развертывающих функций, фиксируют значение первой развертывающей функции равным значению положительного порогового напряжения, а для формирования второй развертывающей функции осуществляют интегрирование суммы входного напряжения и опорного напряжения положительной полярности, длительность информативных интервалов времени определяют как разность интервалов времени интегрирования опорных напряжений положительной и отрицательной полярности соответственно, дополнительно в процессе преобразования формируют третью развертывающую функцию, для этого с момента времени, соответствующего середине каждого такта фиксированной длительности, осуществляют интегрирование суммы входного напряжения и опорного напряжения отрицательной полярности и суммирование с отрицательным пороговым напряжением текущего интегрального значения, а с момента времени, соответствующего равенству значений второй и третьей развертывающих функций, фиксируют значение третьей развертывающей функции равным значению отрицательного порогового напряжения, а вторую развертывающую функцию формируют путем интегрирования суммы входного напряжения и опорного напряжения отрицательной полярности.In order to improve performance, a method of integrating analog-to-digital conversion, based on the formation of a sequence of time periods of conversion of a fixed duration, in each of which two development functions are formed, allocate an informative time interval and convert informative time intervals to digital code, moreover, to form the first deployment function from the moment of time corresponding to the beginning of each conversion step, integrate the sum of the input voltage voltage and the reference voltage of positive polarity and subtracting the current integral value from the positive threshold voltage, and to form the second development function, the sum of the input voltage and the reference voltage of negative polarity is integrated, and from the moment of time corresponding to the equality of the values of the development functions, the value of the first development function is fixed equal to the value of the positive threshold voltage, and for the formation of the second developing function, integration of the sum of the input voltage and the reference voltage of positive polarity, the duration of the informative time intervals is determined as the difference between the time intervals of the integration of the reference voltages of positive and negative polarity, respectively, additionally, during the conversion process, they form a third deployment function, for this from the moment corresponding to the middle of each clock cycle of a fixed duration integrate the sum of the input voltage and the reference voltage of negative polarity and summing with a negative threshold voltage the current integral value, and from the moment of time corresponding to the equality of the values of the second and third development functions, fix the value of the third development function to the value of the negative threshold voltage, and the second development function is formed by integrating the sum of the input voltage and the reference voltage negative polarity.
Временные диаграммы, поясняющие работу предлагаемого способа, приведены на Фиг.3, где R1(t) - первая развертывающая функция, R2(t) - вторая развертывающая функция, R3(t) - третья развертывающая функция. В точках A[0] …A[n] значения первой и второй развертывающих функций равны (R1(t)=R2(t)), в точках B[0]…В[n] значения второй и третьей развертывающих функций равны (R2(t)=R3(t)). В верхней части Фиг.3 показаны моменты переключения значений опорного напряжения U0/-U0. T1[1]…T1[n] - интервалы времени от начала временного такта преобразования фиксированной длительности до момента времени равенства первой и второй развертывающей функции. Т2[1]…Т2[n] - интервалы времени от момента времени, равного середине интервала времени такта преобразования фиксированной длительности до момента времени равенства второй и третьей развертывающей функции, n - количество тактов преобразования фиксированной длительности, входящих в интервал преобразования Tn.Timing diagrams explaining the operation of the proposed method are shown in FIG. 3, where R 1 (t) is the first deployment function, R 2 (t) is the second deployment function, R 3 (t) is the third deployment function. At points A [0] ... A [n], the values of the first and second developing functions are equal (R 1 (t) = R 2 (t)), at points B [0] ... At [n] the values of the second and third developing functions are equal (R 2 (t) = R 3 (t)). In the upper part of Figure 3 shows the moments of switching the values of the reference voltage U 0 / -U 0 . T 1 [1] ... T 1 [n] - time intervals from the beginning of the time step of the conversion of a fixed duration to the time of equality of the first and second developing functions. T 2 [1] ... T 2 [n] - time intervals from the time instant equal to the middle of the time interval of the conversion clock cycle of a fixed duration to the time of equality of the second and third developing functions, n is the number of conversion clock cycles of a fixed duration included in the conversion interval T n .
Устройство, реализующее предложенный способ и показанное на Фиг.4, содержит основной 1 и вспомогательные 2, 12 интеграторы, управляемый переключатель 3 опорных напряжений +U0 и -U0, компараторов 4, 14, операционных усилителей 5, 15, формирователей порогового уровня 6, 16, источника опорного напряжения 7 (ИОН), генератора 8 опорной частоты (ГОЧ), управляемых ключей 10, 13 и вычислительного устройства 11 (ВУ). Причем выход переключателя 3 соединен с входом 1 основного интегратора 1, а его входы с источником опорного напряжения 7 и УУ 9. На вход 2 основного интегратора 1 подается входной (измеряемый) сигнал. На вход 1 вспомогательных интеграторов 2 и 12 постоянно подается входное напряжение и на вход 2 вспомогательного интегратора 2 постоянно подается отрицательное опорное напряжение -U0 с ИОН 7, а на вход 2 вспомогательного интегратора 12 положительное опорное напряжение +U0 с ИОН 7. Выходы основного 1 и вспомогательного 2 интеграторов соединены соответственно с входами 1 и 2 компаратора 4, который соединен с входом 1 УУ 9. Выходы основного 1 и вспомогательного 12 интеграторов соединены соответственно с входами 1 и 2 компаратора 14, который соединен с входом 3 УУ 9. На вход 1 аналоговых сумматоров 18 и 19 подаются выходные напряжения с вспомогательных 2 и 12 интеграторов соответственно. Выходное напряжение с аналогового сумматора 18 подается на операционный усилитель 5, а с аналогового сумматора 19 подается на операционный усилитель 15. Операционные усилители 5 и 15 подключены к входам 2 компараторов 4, 14. На вход 2 УУ 9 и на вход 1 ВУ 11 подаются импульсы опорной частоты с ГОЧ 8. Вход 2 УУ 9 управляет работой переключателя 3, ключей 10, 13 и ВУ 11.A device that implements the proposed method and shown in Figure 4, contains the main 1 and
Работа устройства осуществляется следующим образом. Как и в устройстве, реализующем способ-прототип, генератором 8 опорной частоты формируется последовательность временных тактов преобразования фиксированной длительности Т0. Первая развертывающая функция R1(t) формируется интегратором 2, вторая развертывающая функция R2(t) формируется интегратором 1, третья развертывающая функция R3(t) формируется интегратором 12. На интервале времени от начала такта фиксированной длительности до момента равенства значений первой и второй развертывающих функций R1(t)=R2(t) т.A) значения R1(t) формируются путем вычитания из положительного порогового напряжения UП текущего интегрального значения суммы входного Ux и опорного U0 напряжений; значения R2(t) формируются как интегральные значения разности входного и опорного напряжений.The operation of the device is as follows. As in the device that implements the prototype method, a
Дополнительно, третья развертывающая функция R3(t) формируется интегратором 12 со значения, соответствующего -UП, и с момента времени, сдвинутого относительно начала формирования первой развертывающей функции на интервал времени длительностью , как показано на Фиг.3. Момент равенства значений третьей и второй развертывающих функций фиксируется компаратором 14. На Фиг.3 эти моменты обозначены т.B [i], где i - номер такта фиксированной длительности. Значения напряжений, участвующих в формировании всех развертывающих функций, приведены на диаграмме.Additionally, the third deployment function R 3 (t) is generated by the integrator 12 from the value corresponding to -U P , and from the moment of time shifted relative to the beginning of the formation of the first deployment function for a time interval of duration as shown in FIG. 3. The moment of equality of the values of the third and second developing functions is fixed by the comparator 14. In FIG. 3, these moments are indicated by T. B [i], where i is the measure number of a fixed duration. The stress values involved in the formation of all the deploying functions are shown in the diagram.
Результат преобразования определяется вычислительным устройством 11 путем вычисления и преобразования в цифровой вид значения The result of the conversion is determined by the
Условия установившегося режима: как в способе-прототипе значения напряжения UA[i] в точках A[i] равны (т.е. UA[i]=UA[i+1]=UA[n]) и дополнительно в точках B[i] UB[i]=UB[i+1]=UB[n], следовательно, в установившемся режиме интервал времени между точками A[i] и A[i+1] равен Т0; интервал между точками B[i] и B[i+1] также равен Т0 и T1[i]=T1[i+1]=T1[n], T2[i]=T2[i+1]=Т2[n]. Из уравнения формирования второй развертывающей функции R2(t) за интервал Т0 Steady-state conditions: as in the prototype method, the voltage values U A [i] at points A [i] are equal (ie, U A [i] = U A [i + 1] = U A [n]) and additionally at points B [i] U B [i] = U B [i + 1] = U B [n], therefore, in the steady state, the time interval between points A [i] and A [i + 1] is T 0 ; the interval between points B [i] and B [i + 1] is also equal to T 0 and T 1 [i] = T 1 [i + 1] = T 1 [n], T 2 [i] = T 2 [i + 1] = T 2 [n]. From the equation of formation of the second developing function R 2 (t) for the interval T 0
Ux+(T+[i]+T-[i])+U0(T+[i]-T-[i])=0U x + (T + [i] + T - [i]) + U 0 (T + [i] -T - [i]) = 0
можно найти выражение для результата преобразованияyou can find an expression for the conversion result
или и для интервала преобразования TП, где TП=nT0.or and for the transformation interval T P , where T P = nT 0 .
Аналогично, как в способе прототипе, рассмотрим скачкообразное изменение Ux в случайный момент времени. Обозначим интервал времени от начала такта преобразования фиксированной длительности Т0 до момента изменения Ux через Δt, тогда: Δt=kT0, где 0≤k≤1. Также будем считать, что UП=U0 и 2τ=Т0.Similarly, as in the method of the prototype, we consider the abrupt change in U x at a random point in time. Denote the time interval from the beginning of the conversion step of a fixed duration T 0 to the moment of change of U x through Δt, then: Δt = kT 0 , where 0≤k≤1. We will also assume that U P = U 0 and 2τ = T 0 .
Тогда значение напряжения в т.A [1] будет определяться выражением:Then the voltage value in T. A [1] will be determined by the expression:
UA[1]=UП-2(U0+Ux(1-k)).U A [1] = U P -2 (U 0 + U x (1-k)).
Из диаграммы Фиг.3 видно, что со второго такта k=0, и значения UA[2]=UA[3], a UB[2]=UB[3].From the diagram of FIG. 3 it can be seen that from the second step k = 0, and the values are U A [2] = U A [3], and U B [2] = U B [3].
Поэтому, начиная с интервала времени T1[2], процесс преобразования можно считать установившимся, следовательно, результат преобразования, начиная с этого интервала времени, должен определяться в соответствии с выражениями (1) - для способа-прототипа и (3) - для предлагаемого способа.Therefore, starting from the time interval T 1 [2], the conversion process can be considered steady, therefore, the result of the conversion, starting from this time interval, must be determined in accordance with the expressions (1) for the prototype method and (3) for the proposed way.
Таким образом, если скачок входного напряжения произошел между началом интервала T1[1] формирования R1(t) и началом интервала Т2[1] формирования R3(t), переходный процесс заканчивается до начала интервала T1[2], т.е. его длительность лежит в пределах от до Т0 (как показано на Фиг.3), аналогично, если скачок входного напряжения произошел между началом интервала T2[1] формирования R3(t) и началом интервала T1[2] формирования R1(t), то переходный процесс закончится до начала интервала Т2[2] и также не превышает значения T0.Thus, if the input voltage jump occurred between the beginning of the interval T 1 [1] of the formation of R 1 (t) and the beginning of the interval of T 2 [1] of the formation of R 3 (t), the transition process ends before the start of the interval T 1 [2], t .e. its duration ranges from to T 0 (as shown in FIG. 3), similarly, if the input voltage jump occurred between the beginning of the interval T 2 [1] of formation R 3 (t) and the beginning of the interval T 1 [2] of formation R 1 (t), then the transition the process will end before the beginning of the interval T 2 [2] and also does not exceed the value of T 0 .
Поскольку в способе-прототипе длительность переходного процесса составляет 2 такта фиксированной длительности T0, то при прочих равных условиях быстродействие предлагаемого способа как минимум в 2 раза выше.Since in the prototype method the duration of the transition process is 2 cycles of a fixed duration T 0 , ceteris paribus, the speed of the proposed method is at least 2 times higher.
Для подтверждения этого напишем уравнение для приращений второй развертывающей функции R2(t) на следующих интервалах времени:To confirm this, we write the equation for the increments of the second expanding function R 2 (t) at the following time intervals:
1) от начала T1[0] до начала T1[1]:1) from the beginning of T 1 [0] to the beginning of T 1 [1]:
Упростив, получаем:Simplifying, we get:
U0(T+[0]+T-[0]-T1[0]-T1[1])=0, как и следовало ожидать, поскольку Ux=0.U 0 (T + [0] + T - [0] -T 1 [0] -T 1 [1]) = 0, as expected, since U x = 0.
2) от начала T1[1] до начала T1[2] (присутствует скачок входного напряжения):2) from the beginning of T 1 [1] to the beginning of T 1 [2] (there is a jump in the input voltage):
Упростив, получаем:Simplifying, we get:
видно, что данное выражение отличается от выражения (3) для установившегося режима наличием kT0.it can be seen that this expression differs from expression (3) for the steady state by the presence of kT 0 .
3) от начала T1[2] до начала T1[3]3) from the beginning of T 1 [2] to the beginning of T 1 [3]
Упростив, получаем:Simplifying, we get:
Учитывая, что в установившемся режиме T1[2]=T1[3]=T1[i], получаем выражение: , может быть переписано в общем виде:Given that in the steady state T 1 [2] = T 1 [3] = T 1 [i], we obtain the expression: , can be rewritten in general form:
,что совпадает с выражением (3) для установившегося режима. , which coincides with expression (3) for the steady state.
Таким образом, от момента изменения Ux до начала установившегося режима проходит интервал времени длительностью, не превышающей значения T0, что и требовалось доказать.Thus, from the moment U x changes to the beginning of the steady state, a time interval of duration not exceeding the value of T 0 passes, which was to be proved.
Источники информацииInformation sources
1. Патент ФРГ №2214602, кл. G01R 19/26, 04.09.75.1. The patent of Germany No. 2214602, class. G01R 19/26, 09/04/75.
2. Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы. Киев: Вища школа, 1973, с.435-437.2. Ornatsky P.P. Automatic measurements and instruments. Kiev: Vishka School, 1973, p. 435-437.
3. Шахов Э.К., Ашанин В.Н., Надев А.И. Реализация концепций ΔΣ-АЦП в интегрирующих АЦП с другими видами импульсной модуляции./Известия высших учебных заведений (Поволжский регион). Пенза: ПГУ, 2006, №6 С.226-237.3. Shakhov E.K., Ashanin V.N., Nadev A.I. Implementation of ΔΣ-ADC concepts in integrating ADCs with other types of pulse modulation. / News of higher education institutions (Volga region). Penza: PSU, 2006, No. 6 P.226-237.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011132742/08A RU2457617C1 (en) | 2011-08-03 | 2011-08-03 | Integrating voltage analogue-to-digital conversion method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011132742/08A RU2457617C1 (en) | 2011-08-03 | 2011-08-03 | Integrating voltage analogue-to-digital conversion method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2457617C1 true RU2457617C1 (en) | 2012-07-27 |
Family
ID=46850871
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011132742/08A RU2457617C1 (en) | 2011-08-03 | 2011-08-03 | Integrating voltage analogue-to-digital conversion method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2457617C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2725678C2 (en) * | 2018-11-29 | 2020-07-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ "ПГУ") | Integrating analogue-to-digital voltage converter |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1438002A1 (en) * | 1987-04-27 | 1988-11-15 | Пензенский Политехнический Институт | Method of intergrating a-d conversion |
RU2292642C1 (en) * | 2005-09-12 | 2007-01-27 | Пензенский государственный университет (ПГУ) | Method for integrating analog-to-digital voltage conversion |
RU2294595C1 (en) * | 2005-06-14 | 2007-02-27 | Пензенский государственный университет (ПГУ) | Method for integration analog-digital conversion of voltage |
-
2011
- 2011-08-03 RU RU2011132742/08A patent/RU2457617C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1438002A1 (en) * | 1987-04-27 | 1988-11-15 | Пензенский Политехнический Институт | Method of intergrating a-d conversion |
RU2294595C1 (en) * | 2005-06-14 | 2007-02-27 | Пензенский государственный университет (ПГУ) | Method for integration analog-digital conversion of voltage |
RU2292642C1 (en) * | 2005-09-12 | 2007-01-27 | Пензенский государственный университет (ПГУ) | Method for integrating analog-to-digital voltage conversion |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2725678C2 (en) * | 2018-11-29 | 2020-07-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ "ПГУ") | Integrating analogue-to-digital voltage converter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2457617C1 (en) | Integrating voltage analogue-to-digital conversion method | |
US4417234A (en) | Multiplexed analog to digital converter having a feedback stabilized ramp | |
CN103688469B (en) | The method and device of data conversion is performed using non-uniform quantizing | |
TW201822473A (en) | Sigma delta modulator and signal conversion method thereof | |
JPH0974355A (en) | Analog/digital converter | |
RU2602351C1 (en) | Voltage-to-pulse frequency converter | |
RU74749U1 (en) | SAMPLING AND STORAGE DEVICE | |
JP2012112873A (en) | Frequency measurement circuit | |
JP5030817B2 (en) | Voltage duty ratio conversion circuit | |
RU2619831C1 (en) | Modular measuring transmitter | |
JP7338422B2 (en) | A/D converter | |
RU2303327C1 (en) | Integrated analog-to-digital converter operating process | |
JPWO2008129949A1 (en) | AD converter | |
RU2089999C1 (en) | Digital-to-analog converter | |
RU2291559C1 (en) | Method for integrating analog-digital transformation of voltage | |
CN111181567A (en) | Delta-sigma modulator, delta-sigma modulation type A/D converter, and delta-sigma modulation type A/D converter | |
RU2509337C1 (en) | Method to control pulse voltage stabiliser | |
RU2595487C1 (en) | Sample and hold device | |
RU2725678C2 (en) | Integrating analogue-to-digital voltage converter | |
US8653997B2 (en) | Modulator | |
JP2012088281A (en) | Angular velocity sensor | |
SU879765A1 (en) | Analogue-digital conversion method | |
RU2491715C1 (en) | High-speed analogue-digital-analogue converter with non-clock bitwise balancing | |
SU567206A1 (en) | Analogue-digital converter | |
RU2550591C1 (en) | Integrating voltage analogue-to-digital conversion method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130804 |