SU312279A1 - Аналого-цифровой преобразователь - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области цифровой электроизмерительной техники.

Известен аналого-цифровой преобразователь , в котором интеграл от входного преобразуемого напр жени  компенсируетс  разностью интегралов от двухпол рных импульсов обратной св зи одинаковой амплитуды Один из этих импульсов действует в течение части TI, а второй - в течение части TZ образцового интервала времени Т, так что Ti+T2 T. Информацию о величине преобразуемого напр жени  несет относительна  разность указанных временных интервалов

Ti-T2.

Недостатками известного устройства  вл ютс  зависимость крутизны преобразовани  от стабильности суммирующих сопротивлений интегратора, нелинейность функции преобразовани , обусловленна  конечной величиной коэффициента усилени  примен емого операционного интегрируюпдего усилител , вли ние на точность дрейфа нул  усилител , которое особенно ощутимо при преобразовании и напр жении малого уровн . Нестабильность коэффициента усилени  также приводит к ошибкам преобразовани . Низкое сопротивление преобразователей интегрирующего типа равно суммирующему сопротивлению интегратора со стороны входного напр жени . Причем увеличение этого сопротивлени  ограничиваетс  соответствующим снижением чувствительности преобразовател . Низкое входное сопротивление предъ вл ет жесткие требовани  к величине и стабильности внутреннего

сопротивлени  источника входного сигнала.

В предлагаемом аналого-цифровом преобразователе эти недостатки устранены за счет того, что он снабжен дополнительной идентичной интегрирующей / С-цепью, включенной

между входным зажимом преобразовател  и вторым входом дифференциального усилител  посто нного тока, усилителем посто нного тока по схеме МДМ, входы которого подключены к выходам интегрирующих цепей, а выход несимметрично - ко входу второго каскада дифференциального УПТ. Дл  автоматической индикации пол рности преобразуемого напр жени  он снабжен дополнительным триггером, триггером знака и схемой

инверсии индикации. Причем вход триггера знака через дополнительный триггер подключен к выходу счетчика, а выход соединен с управл ющим входом схемы инверсии индикации , включенной между кодовыми выходами счетчика и входами схемы цифровой индикации .

/-3 и емкостиv, 5 двух идентичных интегрирующих С-цепей, усилитель посто нного тока 6, выполненный по схеме МДМ (модул тор-усилитель-демодул тор ), дифференциальный усилитель посто нного тока 7 (УПТ), два блока сравнени  5 и Я переключающий триггер 10, электронный переключатель 11, источник образцового напр жени  12, ключи 13 и 14, генератор образцовой частоты 15, фор1мирователь измерительного интервала (делитель частоты) 16, блок управлени  17, триггер знака 18, дополнительный триггер 19, счетчик 20, схему инверсии индикации 21 и схему цифровой индикации 22.

Работа устройства рассматриваетс  ниже в следующей последовательности: вначале по сн етс  принцип действи  преобразовател  на пр жени  в относительную величину временного интервала (элементы 1-5 и 7-12, затем устройства автоматической выборки дрейфа нул  и устройства цифрового измерени  относительной величины временного интервала (элементы 13-22).

Предположим, что к данному моменту времени емкости 4 и 5 интегрирующих цепей зар жены до величины входного напр жени  (дл  этого параметры схемы подобраны таким образом, что входное сопротивление усилител  (сопротивлений 1 н 2 интегрирующих цепей) и что напр жение усилител  достигло одного из опорных уровней , например Uon,- В результате срабатывани  блок сравнени  9 с помощью триггера 10, коммутируемого по логическим входам, и переключател  11 подключает на вход интегрирующей цепи образцовое напр жение -i-L/o ,(СЭД- фиг. 2). При этом емкость 4 начинает зар жатьс  со скоростью, котора  при надлежащем выборе параметров устройства, обеспечивающем малую пилообразную составл ющую напр жени  на емкости 4 по отнощению к величине UQ, определ етс  выражением:

(t/.-),

y-i

где - величина суммирующего сопротивлени  3;

C - величина интегрирующей емкости 4 (рассматриваетс  случай преобразовани  положительного входного напр жени  Ux).

Как только напр жение на емкости 4 достигнет величины, при которой напр жение на выходе УПТ сравн етс  с величиной Loni срабатывает блок сравнени  S и с помощью триггера 10 и переключател  11 подключает на вход интегрирующей цепи образцовое напр жение - UQ. В результате емкость 4 начинает разр жатьс  со скоростью

функци  преобразовани  устройства имеет вид:

7-1-Г; ,и

TI + TIUa

При Ux 0 интервалы Ti и Та равны (см. фиг. 2). Идентичность интегрирующих цепей приводит к тому, что изменение напр жени  на выходе УПТ обусловлено лищь пилообразной составл ющей на емкости «рабочей интегрирующей цепи. Изменение же самого преобразуемого напр жени  Ux приводит к одинаковым изменени м напр жени  непосредственно на входах УПТ и не вызывает

каких-либо изменений его выходного напр жени .

Дл  случа  отрицательной пол рности напр жени  Ux, справедливо соотношение

.

TI + ТзUt

Следовательно, устройство может быть применено дл  преобразовани  напр жени  обеих пол рностей с автоматическим указанием его знака.

В выражении функции преобразовани  не вход т ни величины суммирующих сопротивлений и емкостей интегрирующих цепей, ни величина коэффициента усилени  усилител , ни величины опорных уровней блоков сравнени . Стабильность коэффициента преобразовани  определ етс  лищь стабильностью образцового напр жени  UQ.

Устройство обеспечивает высокое входное сопротивление, равное

+

В данном случае при прочих равных услоВИЯХ следует ожидать часгичной компенсации погрещности от нелинейности, свойственной всем преобразовател м с использованием аналогового интегрировани . Дл  устранени  погрещности от дрейфа нул  в предлагаемом преобразователе применено устройство автоматической выборки дрейфа , представл ющее собой усилитель МДМ 6, входы которого подключены к интегрирующим емкост м 4 и 5, а выходы несимметрично -

ко входу второго каскада УПТ.

При по влении напр жени  дрейфа на вход усилител  МДМ воздействует разность напр жений на емкост х 4 и 5, равна  напр жению дрейфа УПТ, приведенному к его

входу.

Это напр жение усиливаетс  и в противофазе подаетс  на вход второго каскада УПТ.

Рассмотрим работу цифрового измерител 

относительной величины временного интервала . Переключающий триггер 10 в каждый из последовательных интервалов времени Ti+Ta открывает ключ 13 на врем  TI. При этом на ключ 14 поступают пачки импульсов с генератора образцовой частоты 15. По команде с

тельного интервала 16 открывает ключ на 14 на врем  Тк, и производитс  подсчет импульсов .

Дл  автоматического указани  знака измер емого напр жени  и переключени  отсчета с пр мого кода на обратный в схеме предусмотрены дополнительный триггер 19, триггер знака 18 и схема инверсии индикации 21. Перед началом измерени  блок управлени 

17устанавливает счетчик 20 и триггер 19 в нулевое исходное состо ние, а триггер знака

18- в состо ние, соответствуюпдее индикации знака «- и отсчета в обратном коде. Если , то это состо ние остаетс  неизменным и по окончании образцового интервала Т„. Если , счетчик 20 переполн етс  два раза, и выходной импульс триггера 19 переключает триггер знака в состо ние, соответствующее индикации знака «-f- и отсчета в пр мом коде.

Схема инверсии индикации, управл ема  триггером знака, может переключать индикацию отсчета с пр мого кода на обратный, который отличаетс  от требуемого дополнительного кода на единицу.

Соответствующа  поправка при измерении отрицательных напр жений может быть произведена одним из известных методов.

Предмет изобретени 

Claims (3)

1. I. Аналого-цифровой преобразователь, содержащий интегрирующую / С-цепь, дифференциальный усилитель посто нного тока,два

   блока сравнени , источник образцового напр жени , электронный переключатель с триггером управлени , генератор образцовой частоты, два ключа, формирователь измерительного интервала, счетчик со схемой цифровой индикации и блок управлени , отличающийс  тем, что, с целью повыщени  точности при существенном снижении требований к стабильности параметров схемы, он содержит

   дополнительную интегрирующую ./ С-цепь, включенную между входом преобразовател  и вторым входом дифференциального усилител  посто нного тока.
2. 2.Устройство но и. I, отличающеес  тем, что, с целью компенсации погрещности от дрейфа

   нул  дифференциального усилител  посто нного тока преобразовател , оно содержит усилитель посто нного тока по схеме МДМ, входы которого подключены к выходам интегрирующих RC-цепей, а выход - к одному из входов второго каскада дифференциального усилител  посто нного тока.
3. 3.Устройство по п. I, Отличающеес  тем, что, с целью автоматической индикации пол рности при преобразовании знакопеременного напр жени , оно содержит дополнительный триггер, триггер знака и схему инверсии индикации , причем вход триггера знака через дополнительный триггер подключен к выходу

   счетчика, а выход триггера знака соединен с управл ющим входом схемы инверсии индикации , включенной меладу кодовыми выходами счетчика и входами схемы цифровой индикации .

   иг. 2