SU1504789A1 - Аналого-цифровой преобразователь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к импульсной технике, и , в частности, к преобразовател м напр жени  в цифровой код с промежуточным преобразованием напр жени  в частоту импульсов, и может быть использовано в устройствах сбора аналоговой информации систем контрол  и управлени  технологическими процессами. Недостатком известного аналого-цифрового преобразовател  (АЦП)  вл етс  наличие дополнительных затрат времени по сравнению с временем измерени , которые необходимы дл  коррекции предварительного результата преобразовани  и устранени  погрешностей от изменени  параметров АЦП. Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  преобразовател  за счет уменьшени  дополнительных затрат времени. Известный АЦП содержит преобразователь напр жени  в частоту с входным переключателем, три счетчика, генератор импульсов, два триггера, одновибратор, логические элементы. Поставленна  цель достигаетс  введением регистра, распределител  импульсов, триггера, трех одновибраторов, двух формирователей импульсов и логических элементов, благодар  которым в АЦП во врем  измерени  производитс  коррекци  результата преобразовани  и тем самым повышаетс  быстродействие предлагаемого АЦП. 2 ил.

Description

3150

и 22 импульсов, элементы И 23-27, элементы ИЛИ 28 - 30, группу элементов И 31.I

На временной диаграмме (фиг. 2) обозначены: 32 - сигнал пуска АЦП в работу; 33- импульс одновибратора 15; 34-36 - сигналы на выходах 1 триггеров 12, 13 и 14 соответственно; 37 - импульсы с выхода ПНЧ 7; 38 временные интервалы работы распределител  20; 39 - импульс переполнени  счетчика 10; 40 - сигнал на выходе о одновибратора 16; 41 - сигнал на шине 5; 42 - сигнал на вы- ходе о одновибратора 18,

АЦП работает следугацим образом.

В моменты времени, когда не выполн етс  преобразование входного сиг7 подключено опорное

Выходные импульсы KUp (К - коэффициент преобразонала и , к .ПНЧ н ап р же ни е U„«

FO

вани  ПНЧ) с выхода ПНЧ 7 через элемент ИЛИ 30 последовательно запускают формирователи 21 и 22. Импульс первого из них записываетс  в регист код п из младших разр дов счетчика 9, а импульс формировател  22 устанавливает через элемент ИЛИ 29 в последнем код О, На вход счетчика 9 поступают импульсы от генератора 11 с частотой f ПоРо. За врем  од

в нем накопитс 

п , где По - ем9 .

кость младших разр дов счетчика

f1

или п --- По+п, откуда п --,--п

оо

Изменени  во времени и от температуры параметров элементов генератора 11 и ПНЧ 7 привод т к изменению величины п, котора  с каждым импульсом Fg записываетс  в регистр 19 и используетс  в процессе преобразовани ,

Преобразование начинаетс  по отрицательному перепаду сигнала 32 пуска АЦП, запускакздему одновибра- тор 15, выходной импульс 33 которого устанавливает коды О в счетчиках В, 10 и 9, а отрицательным перепадом - О в триггер 14, 1 в триггер 12,

Выходной сигнал 34 триггера 12 с помощью переключател  6 подключает к ПНЧ 7 выходной сигнал U, запрещает прохождение импульсов F 37 через элемент ИЛИ 30 и разрешает работу элемента И 23, Выходные импульсы 37

ПНЧ 7 имеют частоту F KU и проход т через элементы И 23 и ИЛИ 28 на вход счеТчика 8, где формируют код N, и н.а вход распределител  20, В нем с каждым импульсом F на выходах последовательно со сдвигом во времени по вл ютс  импульсы. Эти импульсы проход т только через те элементы И 31, у которых на входах от разр дов регистра 19 присутствуют сигналы 1, Поэтому в счетчике 10 выполн етс  поразр дное суммирование , и наход щийс  в нем код с каждым импульсом F JJ увеличиваетс  на п,,

а при получении числа п его переполнение (пр - чика 10),

g происходит емкость счетВрем  измерени  Т формируетс 

счетчиком 9, имеющш

ших и старших разр дов п,, и N. На

емкости млад- о

0

вход поступают импульсы частоты f, поэтому через ПдКо импульсов наступает его переполнение. Этим сигналом в триггере 12 установитс  О, Преобразование U, заканчиваетс . Врем  измерени  U равно Т.о, За это врем  в счетчик 8 от ПНЧ 7 поступит N, КЦ.Т j импульсов, а

nNt также - - импульсов переполнени  от

По

счетчика 10 через элемент ИЛИ 28 К окончанию Т в счетчике 8 будет получен результат преобразовани ;

N, N,( по

KU,n,N,

5Т .

Подставив значение п --- - лучим

по5

0

5

f

KU7n

о|

N KU,,,(l +

Ui.N Uc

Таким образом, благодар  использованию величины п, х.арактеризующей изменение параметров f и К а АЦП, к корректировке кода N в процессе преобразовани  и, за врем  Т сформулирован окончательный результат преобразовани  Nj, в котором составл ющие погрешности от изменени  параметров АЦП отсутствуют,

Требуема  точность измерени  1/7 дл  получени  п и соответствующего ей значени  частоты f генератора 11 может быть достигнута при условии выполнени  корректировки кода N, на

единицу, вызванную изменением f и К, при преобразовании Uj,. U,, в код N , кoгдaN NO - 1, В результате преобразовани  должен быть получен код

N

откуда

п

э (NO - 1)(1 + п), 1

t поэтому величина п,, должна

Ир-1

быть не меньше (N - 1), а частота генератора П f (ТИ - 1), Это определ ет объем счетчика 10 и объем младших разр дов счетчика 9, которые должны быть не менее (Np - 1),

По окончании очередного преобразовани  в АЦП формируетс  новое значение п. С установкой о в триггере 12 в триггер 13 записываетс  1. Сигнал 35 с выхода 1 триггера 13 разрешает работу элементов И 24 и 25, через последний из .которых первый импульс FQ 37 от ПНЧ 7 проходит на счетный вход триггера 14, записыва  в нем 1 Этот же импульс запускает формирователи 21 и 22, но записываемый в регистр код п может не соответствовать величине 1/F, так как с выхода ПНЧ 7 первый импульс после Т. может по 1/F«

извитьс  через врем , меньшее i/г , за остаточного зар да от U в интег- конденсаторе ПНЧ 7, Поэтому следующее преобразование может выполн тьс  только после записи нового значени  п вторым импульсом F 37, который в триггере 14 установит О, а сигнал 36 с его выхода 1 отрицательным перепадом установит О в триггере 13 (сигнал 35). Сигнал с выхода 1 последнего используетс  в качестве сигнала как об окончании преобразовани , так и о готовности АЦП к выполнению нового преобразовани .

Сигнал 41 подаетс  на клемму 5 с выхода элемента И 24. Благода:р  наличию сигнала 40 от одновибратора 16, запускаемого в работу с окончанием Т и предназначенного дл  формировани  задержки на врем  по влени  дополнительного импульса от переполнени  счетчика 10, сигнал 41 формируетс  с задержкой во времени, исключающей возмолшость считывани  недостоверного кода от переходного процесса в счетчике 8, вызванного этим имщльсом переполнени .

В АЦП введены элементы И 26, одно- вибратор 17 и элемент ИЖ 30, благо - дар  которым исключаетс  возможность записи недостоверного кода п в ре

гистр 19 при совпадении импульсов f и F во врем  переходного процесса в счетчике 9.

В этих случа х запускаетс  одно- вибратор 17 и на выходе элемента ИЛИ 30 сигнал FO удлин етс  на врем  дли- тельности импульса этого одновибратора , что обеспечивает запись кода

Q после упом нутого переходного процесса . ,

Запись недостоверного кода п может произойти при совпаден1-ш импульсов f и Fg к моменту запуска АПП в работу,

15 Поэтому в АЦП установка кода О в счетчике 9 осуществл етс  при помощи элемента И 27 и одновибратора 18, запускаемого положительным перепадом сигнала 33. Сигналы 33 и 34 запрещают

20 работу элемента 30 с момента по влени  отрицательного перепада сигнала

32,а в случае запуска к этому моменту от FP формирователей 21 и 22 происходит сначала запись в регистр 19

25 нового значени  п и только после этого через врем  длительности импульса одновибратора 18 происходит установка кода О в счетчике 9, так как сигнал на выходе элемента И 27 по 30 витс  позже по сравнению с сигналом

33.Это исключает запись недостоверного кода п в регистр 19 и позвол ет начинать преобразование Ug, в любой момент времени после сигнала 4, коос торый формируетс  в АЦП через врем , не превышающее 2/F после Т. В АЦП результат преобразовани  N получаетс  с окончанием Т, а дополнительные затраты времени на подготовку преобразовател  к следукщему преобразованию не превьшают 2/F,

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Аналого-цифровой преобразователь, содержащий переключатель, первый вход которого  вл етс  шиной преобразуемого напр жени , а выход соединен с входом преобразовател  напр жени  в частоту импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с единичным выходом первого триггера и с управл ющим входом пёреклкг- чател , первьп, второй и третий счетчики , первьй одновибратор, вход которого  вл етс  пусковой шиной преобразовател , а выход соединен с входами обнулени  первого и третьего счетчн40

   45

   50

   55

   ков и с единичным входом первого триггера , нулевой вход которого соединен с единичным входом второго триггера, |единичный выход которого соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, генератор импульсов, вы- |ход которого подключен к первому входу четвертого элемента И и к счетному входу второго счетчика, первый эле- мент ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, выходы которого  вл ютс  выходной шиной , отличающий с  тем, что, с целью повышени  быстродействи  в него введены регистр, распределитель импульсов, третий триггер, второй , третий и четвертый одновибрато- ры, первьш и второй формирователи импульсов , п тый элемент И, группа эле- ментов И, второй и третий элементы ИЛИ, причем вькод п того элемента И подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, выход третьего элемента ИЛИ через первый формирователь импуль сов подключен к входу записи кода регистра и к входу второго формировател  импульсов, выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу установки обнулени  второго счетчика, выходы которого соединены с соответствующими входами регистра, первый вход третьего элемента ИЛИ соединен с выходом третьего одновибратора, вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, второй вход третьего элемента ИЛИ объединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И и соединен с выходом преобразовател  напр жени  в частоту импульсов , третий вход третьего элемента Hnii соединен с выходом первого одновибратора и объединен с нулевым входом третьего триггера, с входом че Е вертого одновибратора. и с первьм входом п того элемента И, второй вход которого соединен с выходом четвертого одновибратора, четвертый вход третьего элемента ИЛИ соединен с управ- л кщим входом переключател , второй вход которого  вл етс  шиной опорного напр жени , второй вход второго эле-, мента И соединен с выходом второго одновибратора, вход которого объединен с единичным входом второго триггера и с выходом переполнени  второго счетчика, выход первого элемента И соединен с входом распределител  импульсов и с первым входом первого элемента ИПИ, второй вход которого соединен с выходом переполнени  третьего счетчика, счетные входы младших разр дов которого соединены с со- ответствунщими выходс1ми элементов И группы, первые входы которых подключены к соответствующим выходам регистра , а вторые входы - к соответст- вугадш-1 выходам распределител  импульсов , счетный вход третьего триггера соединен с выходом третьего элемента И, а единичный выход - с нулевым входом второго триггера, выход второго элемента И  вл етс  шиной Готовность результата преобразовани .

   Пп

   ff л 1

   10 I

   JJ Я

   re

   I

   1

   1

   П П П

   Ji

   JL

   1

   1

   I

   л

   It