SU1211886A2 - Интегрирующий аналого-цифровой преобразователь - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к цифровой электроизмерительной технике, и может быть использовано в цифровых приборах и информационно-измерительных системах и  вл етс  усовершенствованием известного преобразовател , описанного в авт.св. № 982191.

Цель изобретени  - повышение точности преобразовани .

На фиг. 1 представлена функциональна  электрическа  схема интегрирующего аналого-цифрового преобразовател  (АЦП); на фиг. 2 - временные диаграммы напр жений в характерных точках АЦП, по сн ющие работу преобразовател  в режиме Измерение и иллюстрирующие вли ние как внутреннего низкочастотного шума АЦП, так и внешнего по отношению к ключу j на фиг. 3 - временные диаграм14Ы работы АЦП с введенной дополнительной схемой компенсации в режиме Авто- на фиг. 4 - пример реализации формировател  импульсов,, предназначенного дл  выработки короткого импульса в момент окончани  сигнала управлени  ключами 1 и 21.

Схема интегрирующего АДП (фиг. 1) содержит ключи 1-4, интегратор 5, компаратор 6, ключ 7, реверсивные счетчики 8 и 9, цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 10 и 11, резисторы 12-14, шину 15 измер емого напр жени  , шины 16 и 17 положительного и отрицательного образцовых напр жений , общую шину 18, управл ющий автомат 19, узел 20 определени  знака математического ожидани , дополни- тельньм ключ 21, элемент И 22, формирователь 23 импульсов, переключатель 24, шину 25 логической единицы и шину 26 логического нул , дополни- тельньй резистор 27, управл ющий вход 28 реверсивного счетчика 8.

На фиг. 2 и 3 обозначено: Упр.1, Упр. 3, Упр. 4, Упр. 7 - сагналы управлени  соответственно ключами 1, 3, 4, 7;Упр. 28 - сигнал на входе 28 реверсивного счетчика 8; Инт. - напр жение на выходе интегратора 5 при некотором положительном измер емом напр жении на входе АЦП; 29 - напр жение на выходе интегратора 5 при отсутствии как внутренних; так и внешних низкочастотных шумов; 30 - напр жение на выходе интегратора 5, отражающее вли ние внутреннего низкочастотного шума; 31 -- напр жение на выходе интегратора 5 при

6

наличии как внутренних, так и внешних низкочастотных шумов; Упр. 21 - сигнал управлени , ключом 21; Упр, 32 - сигнал на счетном входе 32 второго реверсивного счетчика 19; Инт. -- напр жение на выходе интегратора 5 в режиме Автонуль.

На фиг. 4 представлена схема формировател  импульсов 23, содержаще- го элементы ИЛИ-НЕ 33-34, конденсатор 35, емкость которого определ етс  требуемой длительностью выходного импульса, входным сопротивлением элемента 34 и выходным сопротивлением элемента 33.

Устройство работает следующим обра- 3 ом,

В обьгчном режиме (фиг. 2) переключатель 24 установлен в положение Измерение при этом в течение первого такта работы АДП ключи 1 и 21 замкнуты , все остальные ключи разомкнуты . Предположим, что напр жение на выходе ЦАП 11 равно нулю. При этом производитс  интегрирование суммы измер емого напр жени , внутренних низкочастотных шумов ЦП и внешних по отношению к преобразователю низкочастотных шумов входной цепи. Во втором такте замкнут один из ключей 2 или 3 (в зависимости от пол рности входного Напр жени ), а все остальные ключи разомкнуты. При этом осуществл етс  разр д емкости интеграто ра 5 и через некоторое врем  его выходное напр жение становитс  равным нулю. Этот момент соответствует окончанию второго такта и фиксируетс  компаратором 6. Длительность второго такта пропорциональна сумме измер емого напр жени  и общей аддитивной погрешности и преобразуетс  в цифровую форму. В течение третьего такта ключи 4 и 7 замкнуты, остальные разомкнуты, при этом происходит установка начальных условий интегратора 5.

Один раз в несколько циклов измерени  (на фиг.2 - после каждого) выдел етс  дополнительный интервал времени, необходимый дл  формировани  сигнала компенсации внутреннего низкочастотного дрейфа нул  интегратора и называемьм в дальнейшем вспомогательным циклом. В течение первого такта вспомогательного цикла ключ 4 замкнут5остальные - разомкнуты, н,::т1р жение дрейфа нул  интегратора 5 интегрируетс  и подаетс  на вход

3

компаратора 6. Напр жение на выходе компаратора 6 при этом содержит информацию о разности значений дрейфа нул  усилител  интегратора и компенсирующего напр жени , формируемого на выходе ЦАП 10. Это напр жение поступает на вход узла 20 определени  знака математического ожидани .

В конце первого такта вспомогательного цикла управл кнций автомат 19 опрашивает узел 20, выходной сигнал которого определ ет направление счета реверсивного счетчика 8. .На счетный вход реверсивного счетчика 8 при этом поступает из управл ющего автомата 19 импульс, который приводит к изменению содержимого счетчика 8 и, следовательно, к изменению выходного напр жени  ЦАП 10 Это, в свою очередь,обеспечивает уменьшение разности напр жений внутреннего дрейфа нул  и компенсирующего сигнала, пропорционального напр жению ЦДЛ 10.

Второй такт вспомогательного цикла аналогичен второму такту цикла измерени . Затем циклы измерени  и вспомогательные повтор ютс . За несколько вспомогательных циклов на выходе ЦАП 10 устанавлива- етс  напр жение, необходимое дл  компенсации внутреннего дрейфа нул  преобразовател .

Перед началом каждой новой измерительной процедуры, или через оп- ределенньй промежутрк времени (например , один раз в 5 - 10 мин) по желнию оператора включаетс  режим формировани  сигнала компенсации внешних низкочастотных шумов переводом переключател  24 в положение Автонуль и замыкаютс  зажимы входных проводников прибора. В этом режиме (фиг. 3) также чередуютс  циклы обычного аналого-цифрового преобразовани  суммы внутреннего и внешнего

1886

низкочастотных шумов и вспомогательные циклы формировани  сигнала компенсации внутреннего шума. При этом на втором входе логического элемен5 та И 22 по вл етс  сигнал разрешени  прохождени  импульсов с выхода формировател  23 на вход второго реверсивного счетчика 9. В каждом основном цикле по окончании сигнала

0 управлени  ключом 1, на выходе формировател  23 образуетс  короткий импульс, который поступает на вход элемента И 22 и затем на вход 32 реверсивного счетчика 9. Содержимое

5 счетчика 9 увеличиваетс  или уменьшаетс  на единицу в зависимости от сигнала с выхода узла 20 определени  знака математического ожидани , задающего направление счета. Изменение

20 состо ни  реверсивного счетчика 9 приводит к такому изменению напр жени  на выходе ЦАП 11, которое соответствует уменьшению разности напр жени  внешних шумов входной цепи и

5 компенсирующего напр жени , образованного вторым ЦАП 11.

Таким образом, в положении Автонуль переключател  24 и замкнутых зажимах входных проводников за несколько циклов преобразовани  на выходе ЦАП 11 устанавливаетс  напр жение компенсации внешних низкочастотных шумов входной цепи преобразовател . Поступа  в режиме Измерение в первом такте на вход интегратора 5

5 через ключ 21 и резистор 27, компенсирующее напр жение позвол ет уменьшить вли ние внешнего низкочастотного шума входной цепи АЦП и, следовательно , повысить точность преобразовани .

О При наличии в измерительном приборе , в состав которого, входит данный АЦП, микро-ЭВМ функции реверсивных счетчиков 8 и 9, элемента 22, формировател  23, управл ющего автома45 та 19 может вьшолн ть ЭВМ.

30

Выходной - itod

Фие.2

.J

Г

L

I

«.

.V

Составитель В.Солодова Редактор К.Волощук Техред М.Надь Корректор Л.Па

Заказ 651/61 Тираж 818 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Филиал ШШ Патент, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

23

П

J5

I

Claims (1)

1. ИНТЕГРИРУЮЩИЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, по авт.св.

   № 982191, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены формирователь импульсов, элемент И, переключатель и соединенные последовательно дополнительные реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь, ключ и резистор, причем управляющий вход дополнительного ключа объединен с управляющим входом первого ключа и входом формирователя импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом переключателя, первый вход которого является шиной логической единицы, а второй вход - шиной логического нуля, выход элемента И соединен со счетным входом дополнительного реверсивного счетчика, управляющий вход которого соединен с выходом узла определения знака математического ожидания, а второй вывод дополнительного резистора соединен с входом интегратора.

   >