SU752788A1 - Быстродействующий аналогоцифровой преобразователь - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  равноточного преобразовани  быстроизмен ющихс  напр жений в цифровой код.

Известен равноточный резисторный аналого-цифровой преобразователь, содержащий резистивные делители напр жени  , сравнивающее устройство и ключи, причем эталонные напр жени  через ключи подключены на первый вход сравнивающего устройства, второй вход которого через ключи -соединен с входным резисторным делителем, на который подаетс  преобразуемое напр жение, величины сопротивлений резисторов делителей подчин ютс  закону геометрической прогрессии 1 .

Недостатком этого аналого-цифрового преобразовател   вл етс , несмотр  на его высокую и равную по всему диапазону преобразовани  точность, низкое быстродействие.

Известен также быстродействующий аналого-цифровой преобразователь, содержащий делитель эталонного напр жени  на последовательно соединенных резисторах ,подключенный к источнику эталонного напр жени , группа из п -1 сравнивающих устройств, первые входы которых объединены и подсоединены к источнику эталонного напр жени , группа из п сравнивающих устройств, первые входы которых подключены к соединени м между резисторами делител  эталонного напр жени  , дешифратор результата преобразовани ,

10 входы которого подключены к выходам П сравнивающих устройств и источник питани ,подсоединенный к цеп м питани  активных элементов преобразовател  22 f

15

Недостаток этого преобразовател  состоит в том, что в нем невозможно получить равноточные изменени  по всему диапазону преобразовани  ,

20

Цель предлагаемого изобретени  - выравнивание относительной погрешности результатов преобразовани  по всему диапазону и повышение точности измерени  при сохранении

25 высокого быстродействи .

Поставленна  цель достигаетс  за счет того, что в быстродействующий аналого-цифровой преобра30 .зователь, содержащий делитель

напр жени  из последовательно соединенных резисторов, подключенный к источнику эталоннога напр жени , группа из п -1 сранивающих устройств, первые входщ которых объединены и подсоединены к источнику эталонного напр жени ,группа из п сравнивающих устройств, певые входы которых подключены к соответствующим выходам делител  эталонного напр жени , дешифратор результта преобразовани , входы которого подключены к выходам п сравнивающи устройств, введены дополнительный дешифратор, п параллельно включенных делителей преобразуемого напр жени  с коэффициентами передачи, соответствующими членам геометрической прогрессии и состо щих из двух последовательно включенных резисторов , с значени ми сопротивлений , соответствующими членами геометрической прогрессии, п ключей, причем вторые входы п-1 сравнивающих устройств подключены к соответствующим выходам делителей преобразуемого напр жени  и через ключи подсоединены к объединенным между собой входам п сравнивающих устройств , выходы n-i сравнивающих устройств подключены ко входам дополнительного дешифратора, выходы которого подсоединены к управл ющим входам ключей и к входам дешифратора результата преобразовани , входы делителей преобразуемого напр жени  подключены к источнику преобразуемого напр жени  через повторитель напр жени .

На фиг. 1 изображена функциональ на  схема предлагаемого аналогоцифрового преобразовател ;на фит.2 пилообразна  характеристика преобразовател  (зависимость промежуточного напр жени  U от значений преобразуемого напр жени  входе преобразовател ),

Предлагаемый аналого-цифровой преобразователь содержит делитель эталонного напр жени  на последовательно соединенных резисторах 1, 2, 3 подключенный к источнику эталонного напр жени  U . Первые входы сравнивающих устройств 4, 5, б, определ ющих знак неравенства между эталонными напр жени ми UQI, Uo2. UQ-J , образующихс  на резисторах 1, 2, 3 . и масштабированным напр жением Uy , подключены к соединени м между резисторами 1, 2, 3, вторые входы этих сравнивающих устройств соединены вместе и через ключи 7, 8, 9, подключены к первым входам сравнивающих устройств 10, 11, определ ющих знак неравенства между напр жением UQ и напр жением U и к паралельно соединенным делител м, составленным из резисторов 12 и 13; 14 и 15; 16 и 17 измер емого напр жени  , которые подключены через повторитель 18 напр жени  к клеммам, Выходы сравнивающих устройств 10,11 подключены ко входам дешифратора 19, первые п-1 выходы которого соединены с управл ющими входами ключей 7, 8, 9, а последний п-и - с первым входом дешифратора 20 результата преобразовани , другие входы которого соединены с выходами сравнивающих устройств 4,5,6,Дешифратор 20 выдает результаты либо в значени х преобразуемого напр жени , либо в их целочисленных логарифмах.

Делитель из двух резисторов 16, 17 с наименьшим коэффициентом передачи не имеет сравнивающего устройства . Количество резисторов 1, 2, 3 и,следовательно, количество сравнивающих устройств 4, 5, б, участвующих в преобразовании напр жени  Uy в код, завис т от заданных точности и динамического диапазона отдельнох о предела измерени . Количество делителей п на резисторах 12 и 13, 14 и 15, 16 и 17 и количество сравнивающих устройств 10, 11 п-1 зависит от общего динамического диапазона преобразуемого значени  напр жени  УХ (и X moix-U,, ) и динамического диапазона отдельного предела измерени  (Urncix nt Цепи питани  элементов преобразовател  на чертеже не показаны.

Claims (2)

1. Работа преобразовател  начинаетс  с подключени  напр жени  питани , эталонного напр жени  UQ и измер емого напр жени  U,- . При функционировании резисторов 12-17 сравнивающих устройств 10, 11, дешифратора 19 и ключей 7, 8, 9 на выходе последних относительно общей шины осуществл етс  масштабирование преобразуемого напр жени . Передаточна  характеристика указанной совокупности узлов обозначена как ломана  (фиг,2). и на первом участке (при замкнутом ключе 7) она линейно поднимаетс  под углом оси иX до значени  Ux Umax Р Ux-Ui .Это обусловлено , в данном частном случае,выбором величины сопротивлени  резистора 12, равным нулю (поэтому его можно не показывать ,оставив только провод), а величина сопротивлени  резистора 13 при этом Может быть любой, не равной нулю, например равной бесконечности , когда и резистор и провода его соедин ющие излишни. В общем случае величины сопротивлений резисторов 12 и 1-3 могут быть любыми конечными величинами, определ ющими наклон первого участка характеристики блока масштабировани , отличный от 45°. После того как напр жение Uj. снимаемое с резистора 13 становитс  равным Q, ключ 7 размыкаетс , а ключ в замыкаетс . Напр жение U на 5 конце первого участка характеристики ,снима сь уже с точки св зи резне торов 14, 15 мгновенно спадает до величины Umin и далее нарастает, с увеличением и по пр мой в а раз медленнее чем на 1 участке (от нул  до и I ) вновь до величины . При срабатывает сравнивающее устройство 11 и дешифратор 19, ключ 8 размыкаетс , а ключ 9 замыкаетс , Uy снимаетс  с резистора 18, упав при U -Ug с Umin . Дальнейшее увеличение преобразуемого напр жени  повышает Ij, в а раз медленнее, чем на предшествующем(втором)участке и в а2 раз медленнее, чем на первом участке характеристики. Масштабированное значение напр жени  и ,соответствующее преобразу емому напр жению U ,поступа  на входы всех сравнивающих устройств 4, 5, 6, заставл ет определенную их часть, младшую по номеру, сработать при значении U U oi (где UQI частные эталонные значени  напр жени , образуемые на резисторах 1, 2, 3 соответственно U 01, и 02 , IJ оэ) °Д чин ющиес  соотношени м геометриче кой пргрессиио Остальна  часть срав нивающих устройств, где в Uj UQ; , не сработает выходные сигналы сравнивающих устройств 4, 5, 6, непосредственно и выходные сигналы сравнивающих устройств 10,11через дешиф ратор 19 поступают на вход дешифратора 20 и обеспечивают последнему выдачу результата преобразовани  ли бо в дискретных значени х напр жени либо в их целочисленных логарифмах. Формула изобретени  Быстродействующий аналого-цифровой преобразователь, содержащий делитель эталонного напр жени  из пос ледовательно соединенных резисторов подключенный к источнику эталонного напр жени , группа;из п-1 сравниваюших устройств, первые входы которых объединены и подсоединены к источнику эталонного напр жени ,- ipynna из п сравнивающих устройств, первые входы которых подключены к соответствующим выходам делител  эталонного напр жени , дешифратор результата преобразовани , входы которого подключены к выходам п сравнивающих устройств, отличающийс  тем, что, с целью выравнивани  относительной погрешности результатов преобразовани  по всему диапазону и повышени  точности, в него введены дополнительный дешифратор, п паралельно включенных делителей преобра-зуемого напр жени  с коэффициентами передачи, соответствующими членам геометрической прогрессии и состо щих из двух последовательно включенных резисторов, с значени ми сопротивлений , соответствующими членам геометрической прогрессии, п ключей, причем вторые входы n-i сравнивающих устройств подключены к соответствующим выходам делителей преобразуемого напр жени  и через ключи подсоединены к объединенным между собой входам 11 сравнивающих устройств, выходы n-i сравнивающих устройств подключены ко входам дополнительного дешифратора, выходы которого подсоединены к управл ющим входам ключей и к входам деилифратора результата преобразовани , входы делителей преобразуемого напр жени  подключены к источнику преобразуемого напр жени  через повторитель напр жени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Филиппов Н.А. Построение аналого-цифрового преобразовател  с посто нной относительной погрешност-ыо. Измерительна  техника , 1975, № 12.
2. 2.А.АгЬе( und R. ADC,,ZentraeEaboratoren iur EEectroiuc КГА 2517 JiJBich West Germany,Februor,1975 (протошп).

   .(

   О

   -

   j

   со

   фиг./

   1/.,

   л.

   If:

   фиг 2