SU1515367A2 - Аналого-цифровой преобразователь двухтактного интегрировани - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной и вычислительной технике, в частности к преобразовани м в цифровой код напр жени  посто нного тока низкого уровн . Целью изобретени   вл етс  повышение точности аналого-цифрового преобразовани . Это достигаетс  тем, что в преобразователь введен делитель частоты, вход которого объединен с вторым входом формировател  временных интервалов, а выход подключен к дополнительному входу первого ключа, который выполнен на основе двух элементов И-НЕ. Преобразователь содержит п ть ключей, усилитель, резисторы, интегратор на операционном усилителе и первом накопительном элементе, компаратор, источник образцового напр жени , делитель частоты, второй накопительный элемент, генератор тактовых импульсов, формирователь импульсов, элемент И, счетчик, формирователь временных интервалов, инвертор и элемент ИЛИ. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

1 (61)

(21)14357381/2 t-2

(22)05.01.88

(А6) 15.10.89. Бюл. IP 38

(71)Тернопольский финансово-экономический институт

(72)А.А.Саменко, В.В.Кочан, В.И.Матвиив и Б.А.Маслы к (53) 681.325 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР fP Й1197А, кл. Н 03 М 1/52, 1985.

(Sk) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДВУХТАКТНОГО ИНТЕГРИРОВАНИЯ

(57)Изобретение относитс  к измерительной и вычислительной технике, в частности к преобразовани м в цифровой код напр жени  посто нного тока низкого уровн . Целью изобретени   вл етс  повышение точности аналого-цифрового преобразовани .,Это достигаетс  тем, что в преобразователь введен делитель частоты, вход которого объединен с вторым входом формировател  временных интервалов, а выход подключен к дополнительному входу первого ключа, который выполнен на основе двух элементов И-НЕ. Преобразователь содержит п ть ключей, усилитель, резисторы , интегратор на операционном усилителе и первом накопительном эле-, менте, компаратор, источник образцового напр жени , делитель частоты, второй накопительный элемент, генератор тактовых импульсов, формирователь импульсов, элемент И,, счетчик, формирователь временных интервалов, инвертор и элемент ИЛИ. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

с S

(Л

Изобретение относитс  к электроизмерительной и вычислительной технике , в частности, дл  преобразовани  в цифровой код напр жени  посто нного тока низкого уровн .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности.

На фиг.1 показана функциональна  схема преобразовател ; на фиг.2 - схема первого ключа.

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) содержит ключи 1 и 2, входной усилитель 3, резистор k, интегратор на операционном усилителе 5 и первом накопительном элементе, выполненном на конденсаторе 6, ключи 7 и 8, компаратор 9, источник 10 образцового

напр жени  с резистором 11, цепь коррекции дрейфа нул , состо ща  из второго накопительного элемента, выпол-; ненного на конденсаторе 12, и ключа 13, а также генератор l тактовых импульсов (ГТИ), формирователь 15 импульсов, элемент И 1б и счетчик 17, формирователь 18 временных интервалов (ФВИ), инвертор 19, элемент ИЛИ 20, делитель 21 частоты.

Ключ 13 (фиг.2) выполнен на первом элементе И-НЕ 22, первом инверторе 23, втором элементе И-НЕ 2, первом 25 и . втором 26 резисторах, первом 27 и втором 28 диодах и втором инверторе 29.

Аналого-цифровой преобразователь работает следующим обра,зом.

СП

ел

со

Од

sj

1Ч

В исходном состо нии ключ 1 закрыт, а остальные ключи 2, 7, 8 и 13 открыты . За счет действи  источника 10 образцового напр жени  и резисторов с и 11 на входе операционного усилител  Б интегратора образуетс  отрицательное смещение (с учетом дрейфа усилител  3), которое благодар  действию обратной св зи через ключ 13 запоминаетс  ю на конденсаторе 12.

Обратна  св зь через ключ 13 и запоминающий конденсатор 12 действует следующим образом.

Сигнал ФВИ 18 разрешает работу клю-15 ча 13 (фиг.2). Сигнал на выходе компаратора 9 управл ет прохождением импульсов делител  частоты на выход ключа 13 через первый 27 или второй 28 диоды. В первом случае происходит за- 20 р д запоминающего конденсатора 12 порцией зар да, а во втором - его разр д. Частота выходных импульсов делител  частоты выбираетс  в три-п ть раз меньшей граничной частоты работы ком- 25 паратора 9 дл  того, чтобы прсле зар да-разр да конденсатора 12 компаратор успел зан ть устойчивое состо ние, т.е. успел сработать. Порци  зар дг (пропорциональна  амплитуде и д и1ель-30 ности импульсов делител  частоты) выбираетс  равной примерно второй-третьей части единицы младшего разр да (кванта) аналого-цифрового преобразовател . В этом случае погрешность лого-цифрового преобразовани , возникша  из-за несоответстви  напр жени  конденсатора 12 напр жению дрейфа АЦП, не превышает половины кванта.

С приходом импульса запуска ФВИ 1840 производит сброс счетчика 17 и измен ет состо ние своих выходов так, что ключ 1 открываетс , а ключи 2, 8 и 13 закрываютс . Преобразуемое напр жение, усиленное усилителем 3. поступает че-дз рез резистор k и ключ 7 на вход интегратора . Скорость изменени  напр жени  на выходе интегратора зависит от величины и пол рности преобразуемого напр жени . Отрицательное смещениеCQ на входе усилител  5 интегратора должно выбиратьс  более отрицательным, чем максимальное усиленное усилителем 3 отрицательное преобразуемое напр жен ние. В этом.случае при преобразовании55 максимального отрицательного напр жени  скорость напр жени  на выходе усилител  5 интегратора будет минимальной , а при преобразовании максимального положительного напр жени  - максимальной . Нулевому преобразуемому напр жению соответствует скорбеть изменени  выходного напр жени , строго определ ема  выходным напр жением источника 1 О и соотношением сопротивлений резисторов и 11. Длительность первого такта (выбираетс  из условий обеспечени  максимального подавлени  помех ) определ етс  длительностью импульса на первом выходе ФВИ 18. I

Во врем  второго такта ключи 1 и 7 закрываютс , а ключи 2 и 8 открываютс . Ключ 13 остаетс  закрытым. При этом на вход усилител  5 интегратора через резистор 11 подаетс  отрицательное (относительно напр жени  смещени  и дрейфа на конденсаторе 12) напр жение источника 10. Направление изменени  напр жени  на выходе интегратора измен етс  на обратное, причем скорость изменени  напр жени  остаетс  посто нной и определ етс , кроме значени  напр жени  источника 10, соотношением сопротивлений резисторов 4 и 11 и значением сопротивлени  резистора 11. После достижени  выходным напр жением усилител  5 интегратора ис- ходного уровн  срабатывает компаратор 9 и второй такт заканчиваетс . По сигналу компаратора 9 ФВИ 18 измен ет состо ние и тем самым переводит схему в исходное состо ние - ключ 1 закрыт, остальные открыты, на конденсаторе 12 происходит запоминание дрейфа.

i

формирование отсчета в счетчике 17

происходит следующим образом-.

j

Нулевому преобразуемому напр жению на входе соответствует строго заданна  напр жением смещени  скорость изменени  напр жени  на выходе усилител  5 интегратора как в первом, так и во втором такте, т.е. момент срабатывани  компаратора 9 в этом случае заранее известен. Именно в этот момент измен етс  на противоположный сигнал на втором выходе ФВИ 18. Формирователь 15 импульсов реализует по отношению к импульсам компаратора 9 и второму сигналу ФВИ 1В функцию ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛ1;, Когда эти импульсы не совпадают, он разрешает прохождение счетных импульсов генератора 1 через элемент И 1б на счетный вход счетчика 17. При уменьшении значени  отрицательного

515

преобразуемого напр жени  момент срабатывани  компаратора 9 приближаетс  к моменту изменени  состо ни  выхода ФВИ 18, что вызывает уменьшение коли- честна импульсов, поступающих на счетчик 17. При равенстве преобразуемого напр жени  нулю моменты срабатывани  совпадают и на счетчик 17 импульсы не поступают. При преобразовании положи- тельного напр жени  момент срабатывани  компаратора 9 запаздывает по отношению к моменту изменени  состо ни  выхода ФВИ 18, что вызывает заполнени счетчика 17 соответствующим количест- вом импульсов. Анализиру  последовательность срабатывани  компаратора и изменени  сигнала ФВИ 18, можно определить пол рность преобразуемого напр жени  цифровым методом. Коррекци  дрейфа напр жени  смещени  на входе усилител  3 (а одновременно и усилител  5 интегратора 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.

ключ

-

Делитель 21 частоты, а также 13 могут быть выполнены на микросхе мах серии К5б1 , например К561ИЕ10, К561ТМ2/ К561ЛА7, К561ЛН1 или других.

15367

с Ю - 15

25

30

6

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   1,Аналого-цифровой преобразователь двухтактного интегрировани  по авт. св.№Й1197, отличающийс   тем,что,с целью повышени  точности преобразовани , в него введен делитель частоты, вход которого объе- с вторым входом формировател  временных интервалов, а выход подключен к дополнительному входу первого ключа.
2. 2.Преобразователь по п.1, от - личающийс  тем, что первый ключ выполнен на двух элементах И-НЕ, двух инверторах, двух диодах и двух резисторах, при этом выход первого элемента И-НЕ через первый инвертор

   и первый резистор соединен с анодом первого диода, катод которого подключен к аноду второго диода и  вл етс  выходом ключа, катод второго диода через второй резистор соединен с выходом второго элемента И-НЕ, первый вход которого через .инвертор объединен с первым входом первого элемента И-НЕ и  вл етс  информационным входом ключа , вторые и третьи входы первого и второго элементов И-НЕ соответственно объединены и  вл ютс  соответственно дополнительным и управл ющим входами ключа.

   (ригЛ

   НФВИ

   мДЧ

   мНп

   25 27

   в(ижо9

   fpus2