SU1411974A1 - Аналого-цифровой преобразователь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электроизмерительной и вычислительной технике и позвол ет повысить точность преобр азовани  напр жени  посто нного тока низкого уровн  при одновременном упрощении схемы. Аналого- цифровой преобразователь содержит ключи, подключенные к входу усилител , к выходу которого подключен резистор, интегратор на усилителе и конденсаторе, к входу которого „ подключены ключи, а к выходу - компаратор , источник образцового напр жени  с резистором, цепь коррекции дрейфа нул , состо ща  -из конденсатора и ключа, а также генератор тактовых импульсов, вентиль к счетчик. Управление работой аналого-цифрового преобразовател  осуществл етс  фор- ми рователем временных импульсов инвертором и элементом ИЖ. 3 з.п. ф-лы, 4 ил. (& f КСК

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной и вычислительной технике и может быть использовано дл  преобразовани  в цифровой код и ин- дикации в цифровой форме или ввода в вычислительную машину напр жени  посто нного тока низкого уровн .

На фиг. 1 представлена структурна  схема аналого-цифрового преобра- зовател ; на фиг. 2 - графики сигналов на основных блокахj на фиг. 3 - схема выполнени  источника образцового напр жени ; на фиг. 4 - схема формировател  временных интервалов.

Аналого-цифровой преобразователь содержит ключи 1 и 2, подключенные к входу усилител  3, выход которого подключен к токоограничиванщему элементу , выполненному на резисторе 4, интегратор 5 на операционном усилителе и накопительном элементе, выполненном на конденсаторе 6, к входу которого подключены ключи 7 и 8, а к выходу - компаратор 9, и сточник 10 образцового напр жени  с токоограничи- вающим элементом, выполненным на резисторе 11, цепь коррекции дрейфа нул , состо ща  из накопительного элемента , вьтО;Пненного на конденсаторе 12, и ключа 13, а также генератор 14 тактовых импульсов, формирователь 15 импульсов, элемент И 16, счетчик 17. Управление работой аналого-цифрового преобразовател  осуществл етс  формирователем 18 временных интервалов, инвертором 19 и элементом 1ШИ 20.

Аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом.

В исходном состо нии ключ 1 закры ja остальные ключи - 2,7,8,13 открыты 3а счет действи  источника 10 образцового напр жени  и резисторов 4 и 1 1на входе операционного усилител  5 Образуетс  отрицательное смещение, (которое благодар  действию обратной Св зи через ключ 13 запоминаетс  на конденсаторе 12.

С приходом импульса запуска форми |рователь временных интервалов произ рводит сброс счетчика 17 и измен ет Состо ние своих выходов на противоположное (фиг.2). При этом ключ 1 от- Крьшаетс , а ключи и 13 закрыва- IOTCH. Преобразуемое напр жение, уси- (leHHoe усилителем 3, поступает через (резистор 4 и ключ 7 на вход инвертора , измен   его выходное напр жение (фиг.2). Скорость изменени  на

5

0 5 о

Q

5

5

0

пр жени  на выходе усилител  5 зависит от значени  и пол рности преобразуемого напр жени . Отрицательное смещение на входе усилител  5 должно выбиратьс  более отрицательйым, чем максимальное усиленное усилителем 3 отрицательное преобразуемое напр жение i В этом случае при преобразовании максимального отрицательного напр жени  скорость изменени  напр жени  на выходе интегратора минимальна , а при преобразовании максимального положительного напр жени  максимальна . Нулевому преобразуемому напр жению соответствует скорость изменени  выходного напр жени , строго определ ема  выходным напр жением ИОН и соотношением резисторов 4 и 11. Длительность первого такта (выбираетс  из соображений обеспечени  максимального подавлени  помех) определ етс  длительностью импульса на выходе формировател  18. После окончани  первого такта ключи 1 и.7 закрываютс , а ключи 2 и 8 открьшаютс . Кпшч 13 остаетс  закрытым. При этом на вход усилител  5 интегратора через .резистор 11 поступает отрицательное (относительно напр жени  смещени  на конденсаторе 12) напр жение источника 10 образцового напр жени . Напр жение изменени  напр жени  на выходе усилител  5 измен етс  на обратное , причем скорость изменени  напр жени  остаетс  посто нной и определ етс , кроме значени  напр жени  источника 10, соотношением резисторов 4 и 11 и значением сопротивлени  резистора 11, После достижени  выходным напр жением усилител  5 исходного уровн  срабатывает компаратор 9, и второй такт заканчиваетс . По сигналу компаратора 9 формирователь 18 временных интервалов измен ет состо ние и, тем самым, переводит схему в исходное состо ние - ключ 1 закрыт, остальные открыты, на конденсаторе 12 запоминаетс  напр жение смеще ни .

Формирование отсчета в счетчике 17 происходит следукицим образом.

Нулевому преобразуемому напр жению на входе соответствует строго заданна  напр жением смещени  скорость изменени  напр жени  на выходе. инте1 ратора как в первом, так и во втором такте, т.е. момент срабатывани  компаратора 9 в этом случае

314

заранее -известен. Именно в этот момент и измен етс  на противоположное состо ние формировател  18 временных интервалов. Формирователь 15 импульсов реализует по отношению к импульсам генератора 14 тактовых импульсов функцию ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, т.е. пропускает эти, и тульсы, если на выходе компаратора 9 и выходе формировател  18 сигналы не совпадают (фиг.2). При отрицательном преобразующем напр жении компаратор 9 срабатывает раньше изменени  состо ни  выхода формировател  18. При уменьшении значени  отрицательного преобразуемого напр жени  сра- батьшани  компаратора 9 приближаетс  к моменту изменени  состо ни  выхода формировател  18, что вызывает уменьшение количества импульсов, поступивших на счетчик 17. При равенстве пре- образуемого напр жени  нулю моменты срабатывани  совпадают, и на счетчик импульсы не поступают. При преобразовании положительного напр жени  момент срабатывани  компаратора 9 запаздывает по отношению к моменту изменени  состо ни  выхода формировател  18, что вызывает заполнение счетчика 17 соответствующим количеством импульсов.

Анализиру  последовательность ера- батьшани  компаратора и выхода формировател  18, можно определить пол рность преобразуемого напр жени .

Коррекци  дрейфа напр жени  смещени  на входе усилител  3 (а одновременно и усилител  интегратвров 5 и компаратора 9) осуществл етс  за счет запоминани  состо ни  схемы в исходном состо нии и подключени  источника 10 одним полюсом к выходу усилител  3. При реализации аналого- цифрового преобразовател  может возникнуть трудность в построении источника 10 образцового напр жени , так как его питание должно быть гальванически изолировано от остальной части схемы. Однако возможно его питание и от источников питани  усилителей 3 и 5 путем выполнени  его в виде стабилитрона, ток по которому задаетс  двум  согласно включенными источниками тока (фиг.З). Источники тока могут быть параметрическими, выполненными на полевых или бипол рных транзисторах.

1974

Фор

мула изобретени 

0

5

5

0

5

0

5

0

5

Claims (4)

1. Аналого-цифровой преобразова-- тель, содержшдий входной усилитель, интегратор, вьшолненный на операционном усилителе и накопительном зле- менте в цепи отрицательной обратной св зи, компаратор, вход которого соединен с выходом интегратора, а выход - с первым входом .формировател  временных интервалов и информационным входом первого ключа, выход ко- торого подключен к неинвертирующему входу операционного усилител  и первому выводу второго накопительного элемента, второй вывод которого сое- динен с общей шиной, а управл ющий вход первого ключа подключен к пер- . вому выходу формировател  временных интервалов, второй выход которого соединен с управл ющим входом второго ключа, третий выход - с входом сброса счетчика, счетный вход которого соединен с выходом элемента И, первый вход которого подключен к выходу формировател  импульсов, вто- рой вход объединен с вторым входом формировател  временных интервалов и подключен к выходу генератора тактовых импульсов, первый вход формировател  импульсов соединен с выходом компаратора, второй вход - с четвертым выходом формировател  временных интервалов, третий ключ, ин- . формационный вход которого соединен с общей шиной, четвертый ключ, первый токоограничивающий элемент, источник опорного напр жени , от л и- ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  точности и упрощени  преобразовател , в него введены п тый ключ, второй токоограничивайщйй эле- мент,-первый инвертор и элемент ИЛИ., первый вход которого объединен с управл ющим входом первого ключа, второй вход объ.единен с управл;}ющим входом второго ключа, информационный вход которого  вл етс  входной шИной, выход объединен с выходом третьего ключа и подключен к входу 1зходного усилител , выход которого соединен с первым выходом источника опорного напр жени  и через последовательно соединенные первый токоограничивающий элемент и четвертый ключ - с ин- вертирунлдим входом операционного усилител , который через последовательно соединенные п тый ключ и вто514

рой токоограничивающий элемент подключен к второму выходу источника опорного напр жени , управл ющий вход четвертого ключа соединен с выходом элемента ИЛИ, управл ющий вход п того ключа объединен с управл ющим входом третьего ключа и подключен к выходу первого инвертора, вход которого подключен к второму выходу формировател  временных интервалов,

2. Преобразователь по п. 1, о т- личашщийс  тем, что формирователь временных интервалов выполнен на последовательно .соединенных делителе частоты, счетчике, посто нном запоминающем устройстве, а также триггере, дифференцирующей цепи, втором инверторе, выход которого  вл етс  третьим выходом формировател  временных интервалов, а вход через дифференцирующую цепь соединен с первым выходом посто нного запоминающего устройства, который  вл етс  вторым выходом формировател , первым вькодом которого  вл етс  второй выход посз о нного запоминающего устройства , третий выход которого  вл етс  четвертым вькодом формировател  и соединен с информационным входом триггера, синхронизирующий вход ко46

торого  вл етс  первым, а вход делител  частоты  вл етс  вторым входами формировател  временных интервалов.

3,Преобразователь по п. 1, о т- л и ч а ю щ и и с   тем, что источник образцового напр жени  выполнен на стабилитроне и двух стабилизатот pax тока, через которые катод и анод

стабилитрона подключены к шинам питани  положительной и отрицательной пол рности соответственно, катод стабилитрона  вл етс  первым выходом источника , а анод - вторым выходом источника ,

4.Преобразователь по п. 1, о т-   и ч. d ю щ и и с   тем, что формирователь импульсов выполнен на двух

инверторах и трёх элементах И-НЕ, выход первого из которых  вл етс  выходом формировател  импульсов, первый и второй входы соединены соответственно с выходами второго и третьего злементов И-НЕ, первые входы которых через первый и второй инверторы подключены соответственно к первому и второму входам формировател  импульсов , вторые входы  вл ютс  соответственно вторым и первым входами формировател  импульсов.

Упит

KjM.it

Крезист.7

/«// 

Фи9,д

«