SU1251327A1

SU1251327A1 - Способ аналого-цифрового преобразовани и устройство дл его осуществлени

Info

Publication number: SU1251327A1
Application number: SU853835225A
Authority: SU
Inventors: Владимир Иванович Тимофеев
Original assignee: Центральное конструкторское бюро гидрометеорологического приборостроения
Priority date: 1985-01-03
Filing date: 1985-01-03
Publication date: 1986-08-15

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано в качестве автономного измерительного прибора с автоматической цифровой коррекцией аддитивной и мультипликативной погрешностей преобразовател . Изобретение позвол ет .повысить точность преобразовани путем компенсации -указанных погрешностей . Это достигаетс тем, что в способе аналого-цифрового преобразовани , основанном на преобразовании в частоту следовани импульсов эталонной аналоговой величины U. с помощью преобразовател аналог -частота , затем преобразовани в частоту следовани импульсов суммы эталонной и измер емой аналоговых величин Ug-, + и,„. и подсчете импульсов этих частот реверсивными счетчиками за эталонное врем , которое задаетс блоком управлени , с последующим определением.разности подсчитанных импульсов частот, пропорциональных сумме эталонной и измер емой аналоговых величин и эталонной аналоговой величины (Uj-r + Uj, )- U , преобразуют затем в частоту следовани импульсов измер емую аналоговую величину и за эталонное врем , после чего с помощью вычитающего счетчика, реверсивного счетчика формируют временной интервал, пр мо пропорциональный первой разности подсчитанных импульсов частот и обратно пропорциональный первой частоте заполнени , определ ют вторую разность подсчитанных импульсов частот , пропорциональных сумме измер емой и эталонной аналоговых и изме (О (Л с: р емой аналоговой величины (U + и,, ) - и. 5М IJN подсчитанных с помощью генератора импульсов, элемента И, формируют вторую частоту запот1не- ни , кратную первой частоте заполнени и обратно пропорциональную разности ( + ) - , и заполн ют сформированный временной интервал второй частотой заполнени , подсчитывают импульсы этой частоты реверсивным счетчиком, по количеству импульсов суд т о результате аналого- цифрового преобразовани . 2 з.п.ф-лы, 5 ил. кэ ел ОО to .

Description

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического измерени , а также в качестве автономного измерительного прибора с автоматической цифровой коррекцией аддитивной и мультипликативной погреш ностей преобразовани аналоговой вели ,1 в цифровой код.

Целью изобретени вл етс повышение точности преобразовани . I .

На фиг.1 изображена функциональна схема устройства дл реализации способа; на фиг.2 - алгоритм работы способа; на фиг,3 - вариант подключени датчиков , на фиг .4 - вариант выполнени блока управлени ; на фиг, 5 временные диаграммы работы блока управлени .

В состав устройства вход т датчики эталонной 1 и измер емой 2 аналоговых величин, аналоговые ключи 3 и 4, лок 5 управлени , преобразователь 6 аналог-частота, элементы И 7 8, генератор 9 и myльcuв, элемент И 10, триггер II, элемент И 12, элемент ИЛИ 13, реверсивный счетчик 14 группа элементов И 15, вычитающий счетчик 16 импульсов, делитель 17, частоты с посто нным коэффициентом делени , реверсивный сЧетчик 18, выходна шина 19Блок 5 управлени (фиг.4) содержит генератор 20 импульсов, счетчик 21 импульсов, дешифратор 22,

Аналого- цифровое преобразование по данному способу осуществл етс следующим образом.

На первом такте работы на вход преобразовател 6 подключают датчик эталонной аналоговой величины Поскольку преобразователь б вносит в результат преобразовани аддитивную Ng( и мультипликативную К; погрешности измерени (вызываемые в общем случае изменени ми температур. но влажностного режима, уходами источников питани т.д.), результат преобразовани первого такта можно |представить в виде

N/ - ,А„ .(1)

На втором такте работы на вход преобразовател 6 подключают датчик измер емой аналоговой величины А. Результат преобразовани второго .такта можно представить в виде

N,7 N. + k; А,

(2)

На третьем такте работы на вход преобразовател 6 подключают датчик эталонной А, и измер емой А аналоговых величин. Результат преобра-. зовани третьего такта можно представить в виде

ж

.. «„, + k,(A + А, ) N..(3) (Последовательность подключени источников измер емой и эталонной аналоговых величин может быть иной).

На четвертом такте работы формируетс временной интервал Т

из

путем считьтани количества импульсов

t ты

- N k А.

импульсами часто 1 L. С-ЧИТ

(4)

сформированный временной интервал

Т

и зи

заполн етс импульсами F

частоты заполнени , котора пр мо пропорциональна, частоте генератора и обратно пропорциональна количеству импульсов

f:

3°

выходной код N

-1- -Н

k,

(5)

равен

пп

L ЗЛТ

частота f,

Jiу .

выбираетс

(6)

кратной f J, f.

М

то N

8ЫХ

(7) (8)

Кратность частот f и

выбираетс , исход из требуемой точности аналого-цифрового преобразовани и абсолютного значени величины A.j . Абсолютное значение частот f., и fjon могут измен тьс - (даже в процессе одного цикла аналого-дафрово- го преобразовани ), однако, поскольку они однозначно св заны друг с другом, (например, f получаем делением частоты f,,,, в М раз) , изменение этих частот.не повли ет на конечный результат аналого-цифрово- го преобразовани . Как видно из формулы (8), на результат аналого-цифрового преобразовани не вли ет аддитивна и мультипликативна погрешности преобразовател аналог-часто- та, причем аналого-цифровое преобразование осуществлено с использованием тапько одного эталонного источника аналоговой величины.

Устройство работает следующим образом.

K. K()

Ha первом такте работы блок 5 размыкает аналоговый ключ 3 и замыкает аналоговый ключ 4, в результате чего на вход преобразовател 6 будет подключен датчик 1 эталонной аналоговой величины 1 (в конкретном случае это эталонный резистор R,). Если в качестве измер емой аналоговой величины используетс напр жение, то суммирование напр жений можно осущест- вить при помощи суммирующего операционного усилител с управл емыми входами и т.д. Кроме того, блок 5 на первом такте работы подает разрешение на врем Т. на элемент И 10, и частота F, с выхода преобразовател 6 поступает через элемент ИЛИ 13 на вычитающий вход счетчика 18, в котором к концу первого такта буде записано количество импульсов

N, + T,k. А,, (9) гдеN . - аддитивна погрешность преобразовател аналог-частота; крутизна преобразовател 6 (в общем случае ) ;

у - мультипликативна по- грешность преобразовател аналог-частота:, Т - врем первого такта (равное времени на втором и третьем тактах )

На втором такте работы устройства блок 5 замыкает аналоговый ключ 3, размыкает аналоговый ключ 4,-в результате чего на вход преобразовател 6 будет подключен датчик 2 (в конкретном случае это резистор Rj(, величина которого зависит от измер емой физической величины). Кроме того,на втором такте работы устрой- - ства блок 5 подает разрешение на врем Т. на элемент И 8, и частота с выхода преобразовател 6 поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 14, на который к концу второго такта поступит количество импульсов N,

N,

TcFa

TC k.,A -HN,; , (10) Ha третьем такте работы устройства блок 5 размыкает аналоговые ключи ,55 3 и 4, в результате чего на вход преобразовател 6 будут последовательно поключены датчики 1 и 2. Кроме

того, на третьем такте работы устройства блок 5 подает разрешение на врем Т, на элемент И 7 и частота Р с выхода преобразовател 6 поступает на суммирующие входы реверсивных счетчиков 14 и 18, в которые к концу третьего такта поступит количество импульсов N

«3 N, +T.k,(A + AJ.

(Н)

К концу третьего такта работы устройства в реверсивном счетчике 14 будет подсчитано количество им- пульсов N,

N.

N - N,

T.,,

(12)

а в реверсивном счетчике 18 будет подсчитано количество импульсов N

N.. N.. - N. Т. k. А.

(13)

На четвертом такте работы устройства блок 5 подает импульс на S-вход триггера 11, устанав:1ива его в единичное состо ние, и с пр мого выхода тригерра П разрешение поступает на вход элемента И 12, на другой вход которого поступает частота с выхода генератора 9. Частота f

JQh

С выхода элемента И 1 2

поступает на вход вычитающего сче-г- чика 16, который в совокупности с группой элементов И 15 представл ет собой двоичный делитель, с выхода которого на выходную шину 19 поступает частота f

16

f Cffii- . 16Мт k А

l/iJ-C 1 ЭТ

Кроме того, частота F

(14)

через

делитель 17 с посто нным коэффициентом М делени и элемент ИЛИ 13 поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 18, уменьша его содержимое до нул , после чего триггер 11 возвращаетс в исходное, нулевое состо ние. Врем t

«3

в течение которого содержимое реверсивного счетчика 18 уменьшитс до нул , равно

1 ,,

(15)

16

-Злч

Таким образом, за врем t.

на выходе шины 19 будет сформировано количество иьшульсов N

f

N

SblX

t,.

M-f -(16)

r. Как следует из формулы (16) на

выходной код N результата аналобых го-цифрового преобразовани не вли ют аддитивна мультипликативна , погрешности преобразовател 6.

Блок управлени работает следующим образом (фиг.А, 5)..

Генератор импульсов 20 непрерыв - но вьфабатьгоает импульсы, которые поступают на счетчик 21, выходами соединенный с вxoдa ш дешифратора 22 на выходах которого вырабатываетс последовательность импульсов управлени , необходимых дл осуществлени рассмотренных вьппе операций.

Claims

Формула изобретени

1, Способ аналого-цифрового преобразовани , заключаюпшйс в преобразовании в частоту следовани импульсов эталонной аналоговой величины и подсчете импульсов этой частоты за эталонное врем , преобразовании в частоту следовани импульсов суммы эталонной и измер емой аналоговых величин и подсчете импульсов этой частоты за эталонное врем , определении первой разности подсчитанных импульсов частот, пропорционапьных сумме эталонной и измер емой аналоговых величин и эталонной аналоговой величины, отличающийс тем, что, с целью повьш1ени точности преобразовани , осуществл ют дополнительное преобразование в частоту следовани импульсов измер емой ана- логовой величины и подсчет импульсов этой частоты за эталонное врем , после чего формируют временной интервал , пр мо пропорциональный первой разности подсчитанных Импульсов час- тот и обратно пропорциональный первой частоте заполнени , определ ют вторую разность подсчитанных импульсов частот, пропорциональных сумме измер емой и эталонной аналоговых величин и измер емой аналоговой величины , формируют вторую частоту заполнени , кратную первой частоте заполнени и обратно пропорциональную второй разности подсчитанных импульсов частот, и формируют выходной Код путе-м подсчета количества импульсов второй частоты заполнени на сформированном временном интервале .
2. Устройство аналого-цифрового преобразовани , содержащее генератор импульсов, делитель частоты, датчиs

0

5

0 5 0 5 0 5 о

5

ки эталонной и измер емой аналоговых величин, первый и второй лнало- говые ключи, выход перво.го аналого - вого ключа соединен с входом преобразовател аналог-частота, выход которого соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, суммируюпше входы первого и второго реверсивных счетчиков и туль- сов объединены и соединены с выходом первого элемента И, вычитающие входы первого и второго реверсивных счетч иков импульсов соединены соответствен- 1

но с выходами второго элемента И и элемента ИЛИ, выход второго реверсивного счетчика импульсов соединен с R-входом триггера, пр мой выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, отличающее с тем, что, с целью повышени точности преобразовани , в него введены блок управлени , вычитающий счетчик импульсов, группа эле- - ментов И, первые входы которых соединены с выходами первого реверсивного счетчика импульсов, вторые входы объединены и соединены с выходом вычитающего счетчика и вл ютс выходной пиной, а выходы группы элементов И соединены с установочными входами вычитающего счетчика импульсов , счетный вход которого объединен с входом делител частоты и соединен с выходом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора Импульсов , выхо. ; делител частоты соединен с первым входом элемента ИЖ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И, S-вход триггера СОЕДИНЕН с первым выходом блока управлени , второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с вторыми входами первого, второго и третьего элементов И, п тый и шестой выходы блока управлени соединены соответ- . ственно с первыми входами первого и второго аналоговых ключей, второй вход первого аналогового ключа объединен с входом датчика измер емой аналоговой величины и соединен с объединенньми выходами датчика эталонной аналоговой величины и второго аналог ового ключа, вход которого и вход датчика эталонной аналоговой величины объединены и вл ютс общей шиной, выход датчика измер емой аналоговой величины соединен с входом преобразовател аналог-частота,
3. Устройство по п.2, о тл и - чаюшсес тем, что блок управлени вьшолнен на генераторе импульсов, счетчике импульсов, дешифраторе , первый, второй, третий,

-71 Г21

четвертый, п тый и шестой выходы которого вл ютс соответственно вторым, третьим, четвертым, шестым, п тым и первым выходами блока управлени , входа дешифратора соединены С соответст вуюшими выходами счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом генератора импульсов

риг

С ffatta/fo J

1

I Па лючение А. зт

X

Заказ 4426/58Тираж 816

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий П3035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5

Производственно-пониграфическое предпри тие, г, Ужгород, ул. Проектна , 4

Подписное