SU842868A1 - Analogue-digital integrator - Google Patents

Analogue-digital integrator Download PDF

Info

Publication number
SU842868A1
SU842868A1 SU792795336A SU2795336A SU842868A1 SU 842868 A1 SU842868 A1 SU 842868A1 SU 792795336 A SU792795336 A SU 792795336A SU 2795336 A SU2795336 A SU 2795336A SU 842868 A1 SU842868 A1 SU 842868A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
input
integrator
analog
counter
Prior art date
Application number
SU792795336A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Владимирович Тараха
Евгений Игоревич Прокофьев
Original Assignee
Предприятие П/Я В-2962
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я В-2962 filed Critical Предприятие П/Я В-2962
Priority to SU792795336A priority Critical patent/SU842868A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU842868A1 publication Critical patent/SU842868A1/en

Links

Landscapes

  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Description

(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ИНТЕГРАТОР(54) ANALOG-DIGITAL INTEGRATOR

II

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано дл  точного интегрировани  как быстроизмен ющихс , так и медленноизмен ющихс  величин .The invention relates to computing and can be used to accurately integrate both rapidly changing and slowly changing values.

Известны интеграторы аналого-цифровые, сочетающие высокую точность с возможностью интегрировать функции как быстроизмен ющиес , так и медленноизмен ющиес , содержащие преобразователи цифровой информации в аналоговую, аналоговый интегратор и сумматор 1 и 2.There are analog-digital integrators that combine high accuracy with the ability to integrate functions of both rapidly changing and slowly changing, containing converters of digital information into analog, analog integrator and adder 1 and 2.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  аналогоцифровой интегратор, содержащий цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) во входной цепи, последовательно соединенный с ним аналоговый интегратор (ИА), два компаратора К1 и К2, подключенных своими первыми входами к выходу ИА, выходы компараторов подключены ко входам счетчика-сумматора (Сч-См), выход которого  вл етс  выходом всего устройства. На -второй вход компаратора К1 подано напр жение сравнени  Uef , на второй вход компаратора К2 - напр жение Ue , полученное при помощи инвертора Ин. Дл  обнулени The closest in technical essence to the proposed is an analog-digital integrator containing a digital-to-analog converter (DAC) in the input circuit, an analog integrator (AI) connected in series with it, two comparators K1 and K2 connected by their first inputs to the output of the IA, the outputs of the comparators are connected the inputs of the counter-adder (MF-CM), the output of which is the output of the entire device. The second input of the comparator K1 is supplied with the comparison voltage Uef, and the second input of the comparator K2 is the voltage Ue obtained using the inverter In. For zeroing

интегратора ИА при срабатывании любого из компараторов служит сумматор См, входы которого подключены к выходам компараторов К1 и К2, а выход - к управл ющему входу интегратора ИА 3.the integrator of the AI when any of the comparators are triggered is the adder Cm, the inputs of which are connected to the outputs of the comparators K1 and K2, and the output to the control input of the integrator 3

В исходном состо нии на вход ЦАП поданы нули во всех разр дах. На точность интегрировани , помимо других факторов, вли ют отличие от расчетных величин и временна  и температурна  нестабильность параметров аналоговой части схемы: посто нной времени аналогового интегратора, величин напр жений Ucp и Don- Если прин ть , что Уср и Uon высокостабильны и равны расчетным, то ощибка при интегрировании из-за указанных причин равнаIn the initial state, the input of the DAC is filled with zeros in all bits. The integration accuracy, in addition to other factors, is influenced by the difference from the calculated values and the temporal and temperature instability of the parameters of the analog part of the circuit: the constant time of the analog integrator, the values of the voltages Ucp and Don- If we accept that Ucr and Uon are highly stable and equal to the calculated, then the error in the integration due to the reasons given is equal to

-iV-iV

ж„ t-л-х / -1OK „tl-l / -1

1515

Ucp -ТТ Ucp-TT

относительна  ощибка определ етс  выражениемrelative error is determined by

2020

Эта погрещность составл ет минимум половину полной погрещности интегрировани  и не поддаетс  компенсации, в то врем  как другие составл ющие полной погрешности интегрировани  можно хот  бы частично компенсировать. Точность такого интегратора невысока и составл ет несколько дес тых долей процента, что делает невозможным применение в нем многоразр дных (больше сети - восьми разр дов) кодов. Цель изобретени  - повышение точности интегрировани  аналого-цифрового интегратора . Поставленна  цель достигаетс  тем, что аналого-цифровой интегратор, содержащий последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь, вход которого подключен ко входу аналого-цифрового интегратора , аналоговый интегратор, компаратор и инвертор, выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход компаратора соединен с щиной нулевого потенциала , и суммирующий счетчик, введены блок определени  знака приращений интеграла , два ключа, счетчик, дополнительный инвертор и перемножитель, входы которого подключены к выходам счетчика и компаратора , а выход - к управл ющим входам цифроаналогового преобразовател  и первого ключа, включенного между щиной тактовых импульсов и первым входом суммирующего счетчика, второй вход которого соединен через блок определени  знака приращени  интервала с выходом аналогового интегратора, а выход - с выходом цифроаналогового интегратора, второй ключ включен между шиной тактовых импульсов и входом счетчика, выход которого через дополнительный инвертор соединен со вторым входом сумматора, выход которого подключен к управл ющему входу второго ключа. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства (пример конкретного выполнени ). Аналого-цифровой интегратор содержит ЦАП 1 со в.ходной цепи, выход которого соединен со входом аналогового интегратора 2, а выход интегратора 2 - с первым входом компаратора 3 и входом блока 4 определени  знака приращений интеграла. Выход блока 4 соединен с управл ющим входом суммирующего счетчика 5, выход суммирующего счетчика 5  вл етс  выходом всего устройства, а вход соединен через первый ключ 6 с щиной тактовых импульсов. Выход компаратора 3 подключен к первому входу блока 7 умножени  и ко входу инвертора 8. Второй вход блока 7 умножени  соединен со входом дополнительного инвертора 9 и выходом счетчика 10, а выход с управл ющими входами первого ключа 6 и цифроаналогового преобразовател  1. Выходы инвертора 8 и инвертора 9 соединены со входами сумматора 11, а выход сумматора 11 - с управл ющим входом второго ключа 12. Вход второго ключа 12 соединен с шиной тактовых импульсов, а выход - со входом счетчика 10. В исходном состо нии напр жение на выходе аналогового интегратора 2 равно нулю, на входы ЦАП 1 поданы нули во всех разр дах входного кода и напр жени  на его выходе также равно нулю. Сигнал на выходе компаратора 3 - ноль, суммирующий счетчик 5 и счетчик 10 обнулены, поэтому сигнал на выходе блока 7 умножени  «О , что соответствует такту «Интегрирование , при этом первый ключ б заперт, а цифроаналоговый преобразователь 1 преобразует в выходной сигнал входной код х. На выходах инвертора 8 и инвертора 9 - ригнал «1, на выходе сумматора 11 - также сигнал «1, вследствие чего второй люч 12 .открыт. Состо ние выхода определител  4 знака приращени  интеграла на этом безразлично. В начальный момент на вход ЦАП 1 и на щину тактовых импульсов одновременно подаютс  код, не равный нулю, и последовательность тактовых импульсов от генератора. При этом на выходе ЦАП 1 по вл етс  напр жение, определ емое следующим выражением -JJPn-K.-JC где и«- -напр жение внутреннего опорного источника напр жени  цифроаналогового преобразовател  1; JC -текущее значение входного кода; . максимальное значение входного кода; К, - коэффициент передачи ЦАП 1 при X Х м Введем обозначение Напр жение на выходе аналогового интегратора 2 измен етс  по следующему закону 11,-1 fU;dt -:ll7,t, - посто нна  времени аналогового интегратора 2. Когда выходное напр жение интегратора 2 превыщает порог срабатывани  компаратора 3, на выходе компаратора 3 действует сигнал «1, сигнал на выходе инвертора 8 равен нулю. Счетчик 10 через открытый второй ключ 12 заполн етс  тактовыми импульсами , следующими с периодом Т. Когда счетчик 10 заполнен, на его выходе по вл етс  сигнал «1. а на выходе инвертора 9 сигнал- «0 . Таким образом, на обоих входах сумматора 11 - нули, состо ние его выхода - также нулевое. Второй ключ 12 заперт. На оба входа блока умножени  7 подаютс  «единицы - с выхода коммпаратора 3 и с выхода счетчика 10, на выходе которого также по вл етс  сигнал «1, который открывает первый ключ 6 и переводит ЦАП 1 в состо ние, когда на его выходе действует напр жение, соответствующее х... IT /f № Q - IT-и, -cfx,., Знак и, противоположен U, на такте интегрировани . Такт интегрировани  закончен, началс  второй такт - считывание. К моменту начала считывани  напр жение на выходе интегратора 2 равно J2a. - 4 и. t«. , где ty-врем  интегрировани . Учитыва , что , а врем  интегрировани  определ етс  выражением (),(2) где m - разр дность счетчика 10, перепишем (1) в виде иг.(2 -1) Во врем  такта считывани  напр жение на выходе интегратора 2 измен етс  по закону , u- -u-«- 47b;c(t )) И в определенный момент времени становитс  равным нулю. В этот момент сигнал на выходе компаратора 3 измен етс  на «О, что вызывает через блок 7 умножени  запирание первого ключа б и переключение цифроаналогового преобразовател  1 в такое состо ние, когда напр жение на его выходе определ етс  текущим значением входного кода X. Этот же сигнал через инвертор 8 и сумматор 11 вызывает отпирание второго ключа 12, через который тактовые импульсы поступают на вход счетчика 10. На этом заканчиваетс  такт считывани  и начинаетс  второй такт интегрировани . Длительность такта считывани  определ етс  из выражени  (3) при Uj О t,,.i:nK: () ЗСмАКС Во врем  такта интегрировани  через открытый первый ключ б на вход суммирующего счетчика 5 поступают тактовые импульсы, которые заполн ют его. Их поступаетt , t,, Это число равно приращению интеграла М AY С учетом (4( получаем выражение , у.)(5) tnaice В результате суммировани  приращений AY, определ емых выражением (5), получаетс  полное значение интеграла за врем  t Nt. Как известно, приближенное значение интеграла функции определ етс  следующим образом V-IWii Y .SXiAU AU2:xi., iz.0 гдeXi-значение подынтегральной функции в начале или в конце участка AU; А и - приращение аргумента: , что А и const на всем интервале интегрировани . Прин то также, что начальное значение интеграла Y равно нулю. Каждое произведение х1Л U  вл етс  приращением интеграла функции х на i-ом интервале интегрировани  . AYi XiAU В предлагаемом устройстве значение подынтегральной функции xi в начале каждого интервала интегрировани  подаетс  в виде двоичного кода х на вход цифроаналогового интегратора. Как видно из последнего выражени , число импульсов, поступающих на вход суммирующего счетчика 5, а фактически это величина, равна  приращению интеграла, зависит только от текущего значени  входного кода X и не зависит от точности и стабильности параметров элементов, вход щих в состав цифроаналогового преобразовател  1 и аналогового интегратора 2. Эквивалентна  посто нна  времени т аналого-цифрового интегратора находитс  из выражени  (5) при условии Y х(х const) т, cit Y x , 1 . но аТ() Г, таким образом, Тэ Тх Пос то нна  времени аналого-цифрового интегратора также не зависит от параметров элементов аналоговой части устройства. В счетчике-сумматоре 5 накапливаетс  число рРЧ , WH У .IX, --О При сравнении (6) и (7) видно, что число ( 1)/х представл ет собой приращение аргумента подынтегральной функции Л I I - - аи - Из выражени  (7) следует, что на точность интегрировани  не вли ют значени  какихлибо параметров аналоговой части схемы, а следовательно, и их временные и температурные изменени . Как видно из вышеизложенного, в предлагаемом устройстве эта составл юща  ощибки отсутст,вует, что обуславливает точность интегрировани  по крайней мере вдвое выше, чем в известном устройстве.This error is at least half the total integration error and is not compensated, while the other components of the total integration error can be at least partially compensated. The accuracy of such an integrator is low and amounts to a few tenths of a percent, which makes it impossible to use multi-bit (more than a network — eight bits) codes in it. The purpose of the invention is to improve the accuracy of integration of the analog-digital integrator. The goal is achieved by the analog-to-digital integrator containing serially connected digital-analog converter, the input of which is connected to the input of the analog-digital integrator, analogue integrator, comparator and inverter, the output of which is connected to the first input of the adder, the second input of the comparator is connected to a zero potential , and a summing counter, an integral increment sign determination block, two keys, a counter, an additional inverter and a multiplier, whose inputs are connected to the output, are entered. am counter and comparator, and the output to the control inputs of the digital-to-analog converter and the first key connected between the clock pulse and the first input of the summing counter, the second input of which is connected to the analog integrator output and the output to the digital-analog output the integrator, the second switch is connected between the clock pulse bus and the counter input, the output of which is connected via an additional inverter to the second input of the adder, the output of which is connected to ravl yuschemu second key entry. The drawing shows the scheme of the proposed device (an example of a specific embodiment). The analog-to-digital integrator contains a DAC 1 with the input circuit, the output of which is connected to the input of the analog integrator 2, and the output of the integrator 2 to the first input of the comparator 3 and the input of the unit 4 for determining the sign of the integral increments. The output of block 4 is connected to the control input of summing counter 5, the output of summing counter 5 is the output of the entire device, and the input is connected via the first key 6 with a clock width. The output of comparator 3 is connected to the first input of multiplication unit 7 and to the input of inverter 8. The second input of multiplication unit 7 is connected to the input of additional inverter 9 and output of counter 10, and the output with control inputs of the first key 6 and digital-analogue converter 1. Inverter outputs 8 and the inverter 9 is connected to the inputs of the adder 11, and the output of the adder 11 is connected to the control input of the second key 12. The input of the second key 12 is connected to the clock pulse bus, and the output is connected to the input of the counter 10. In the initial state, the voltage at the output of the analogue integral ora 2 is zero, the inputs of the DAC 1 filed zeros in all bit input code rows and the voltage at its output is also zero. The signal at the output of the comparator 3 is zero, the summing counter 5 and the counter 10 are zero, therefore the signal at the output of the multiplication unit 7 “O, which corresponds to the“ Integration ”cycle, the first key b locked and the digital-to-analog converter 1 converts the input code x into the output signal . At the outputs of the inverter 8 and the inverter 9 - the signal “1”, at the output of the adder 11 - also the signal “1, as a result of which the second clue 12 is open. The output state of the determinant of 4 digits of the integral increments on this is indifferent. At the initial time, a non-zero code and a sequence of clock pulses from the generator are simultaneously applied to the input of the DAC 1 and to the clock pulse band. In this case, a voltage appears at the output of the D / A converter, which is defined by the following expression -JJPn-K.-JC where and is the voltage of the internal reference voltage source of the D / A converter 1; JC is the current value of the input code; . maximum value of the input code; K, is the transfer ratio of the DAC 1 at X X m. We introduce the designation The voltage at the output of the analog integrator 2 varies according to the following law 11, -1 fU; dt is: ll7, t, is the time constant of the analog integrator 2. When the output voltage integrator 2 exceeds the threshold of the comparator 3, the output of the comparator 3 is the signal "1, the signal at the output of the inverter 8 is zero. Counter 10 through the open second key 12 is filled with clock pulses, followed by a period T. When counter 10 is full, the signal "1." Appears at its output. and the output of the inverter 9 signal- "0. Thus, on both inputs of the adder 11 are zeros, the state of its output is also zero. The second key 12 is locked. Both units of the multiplication unit 7 are fed with "units" from the output of the comparator 3 and from the output of the counter 10, the output of which also shows the signal "1, which opens the first key 6 and switches the DAC 1 to the state when life corresponding to x ... IT / f No. Q is IT, -cfx,. The sign and, opposite to U, on the integration cycle. The integration cycle is completed, the second cycle started - reading. By the time the reading starts, the voltage at the output of integrator 2 is J2a. - 4 and. t ". where ty is the integration time. Taking into account that, and the integration time is determined by the expression (), (2) where m is the counter size 10, we rewrite (1) as a game. (2 -1) During the read cycle, the voltage at the output of the integrator 2 varies law, u- -u - "- 47b; c (t)) And at a certain point in time becomes equal to zero. At this moment, the signal at the output of the comparator 3 is changed to "O", which, through the multiplication unit 7, locks the first key b and switches the digital-to-analog converter 1 to a state where the voltage at its output is determined by the current value of the input code X. the signal through the inverter 8 and the adder 11 causes the second key 12 to be unlocked, through which the clock pulses arrive at the input of the counter 10. This completes the read cycle and begins the second integration cycle. The duration of the read cycle is determined from the expression (3) at Uj О t ,,. I: nK: () ЗСмАКС During the integration cycle through the open first key b, the clock pulses go to the input of the summing counter 5, which fill it. They arrive at t, t ,, This number is equal to the increment of the integral M AY Taking into account (4 (we get the expression, y.) (5) tnaice) As a result of summing the increments AY defined by expression (5), we get the full value of the integral over time t Nt. As is well known, the approximate value of the integral of a function is defined as follows: V-IWii Y .SXiAU AU2: xi., Iz.0 where theXX is the value of the integrand at the beginning or end of the segment AU; A and is the increment of the argument: that A and const are all the integration interval. It is also assumed that the initial value of the integral Y is zero. e x1L U is the increment of the integral of the function x on the i-th integration interval. AYi XiAU In the proposed device, the value of the integrand function xi at the beginning of each integration interval is given as a binary code x to the input of the digital-analog integrator. arriving at the input of summing counter 5, which in fact is a value equal to the integral increment, depends only on the current value of the input code X and does not depend on the accuracy and stability of the parameters of the elements included in Technical contents are subject DAC 1 and 2. The equivalent analog integrator time constant T of the digital-analog integrator is of the expression (5), provided x Y (x const) T, cit Y x, 1. but aT () G, thus, Te Te Tx For the time of the analog-digital integrator also does not depend on the parameters of the elements of the analog part of the device. In the counter-adder 5 accumulates the number of rDF, WH Y.IX, --O. When comparing (6) and (7), it is seen that the number (1) / x is the increment of the argument of the integrand function L II - - au - From the expression (7) it follows that the accuracy of the integration is not affected by the values of any parameters of the analog part of the circuit, and consequently, their temporal and temperature changes. As can be seen from the foregoing, in the proposed device, this component of the error is missing, which causes the integration accuracy to be at least twice as high as in the known device.

Claims (3)

1.Авторское свидетельство СССР № 556463, кл. G 06 J 1/00, 1975.1. USSR author's certificate number 556463, cl. G 06 J 1/00, 1975. 2.Патент Франции № 2367319, кл. G 06 G 7/18, опублик. 1978.2. The patent of France No. 2367319, cl. G 06 G 7/18, published 1978 3.Гальперин М. В. Точность, надежность, быстродействие. М., «Наука, 1976, с. 138, 159 (прототип).3.Galperin M.V. Accuracy, reliability, speed. M., “Science, 1976, p. 138, 159 (prototype).
SU792795336A 1979-07-10 1979-07-10 Analogue-digital integrator SU842868A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792795336A SU842868A1 (en) 1979-07-10 1979-07-10 Analogue-digital integrator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792795336A SU842868A1 (en) 1979-07-10 1979-07-10 Analogue-digital integrator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU842868A1 true SU842868A1 (en) 1981-06-30

Family

ID=20840230

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU792795336A SU842868A1 (en) 1979-07-10 1979-07-10 Analogue-digital integrator

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU842868A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Soenen et al. An architecture and an algorithm for fully digital correction of monolithic pipelined ADCs
US4233591A (en) Digital-to-analog converter of the pulse width modulation type
NL8007088A (en) DIGITAL DITHER GENERATOR.
WO1990000836A1 (en) Delta modulator with integrator having positive feedback
Kobayashi et al. Redundant SAR ADC algorithm based on fibonacci sequence
US3560957A (en) Signal conversion systems with storage and correction of quantization error
US5173698A (en) Flash analog-to-digital converter with integrating input stage
SU842868A1 (en) Analogue-digital integrator
JPH0783267B2 (en) Device for converting a binary signal into a DC signal proportional thereto
US5323156A (en) Delta-sigma analog-to-digital converter
SU661784A1 (en) Voltage to code converter
JPS6226928A (en) Delta modulation circuit of delta type analog-digital converter
SU1018239A1 (en) Analog-digital device
RU2171011C1 (en) Pulse-width modulator
Irshid et al. A generalized successive approximation analogue-to-digital converter
SU503258A1 (en) Digital-analog computing device
SU1830463A1 (en) Measuring transducer for tensor resister weight measuring devices
US6707874B2 (en) Multiple-output counters for analog-to-digital and digital-to-analog conversion
RU2024193C1 (en) Analog-to-digital converter incorporating random error correction provision
SU517998A1 (en) Adaptive A / D Converter
SU1661998A1 (en) Servo analog-to-digital converter
SU1005305A1 (en) Analogue-digital converter
SU805335A1 (en) Digital function generator
SU1029410A1 (en) Device for converting voltage to resiual class system code
Ishrid Modified variable-threshold A/D converter