SU903903A1 - Интегрирующий преобразователь "аналог-код - Google Patents

Description

(5) ИНТЕГРИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АНАЛОГ-КОД

Изобретение относитс  к области преобразовани  аналоговых сигналов посто нного тока в цифровые коды и может быть использовано в качестве аналого-цифрового преобразовател  в системах сбора и обработки данных Известны аналого-цифровые преобразователи , которые дл  повышени  эффективности подавлени  помехи содержат специальные устройства, осуществл ющие подстройку времени преобразовани  в зависимости от частот и фазы помехи, представл ющие собой преобразователь врем -импульсного типа, осуществл ющий преобразование входного напр жени  в частоту импульсов с подстройкой времени преобразовани  под период и фазу поме и 1 . Однако така  подстройка  вл етс  м леннодействующей и требует интервала времени в несколько периодов помехи Известен также способ измерени  сигналов с наложенными помехами, пр котором измерени  производ тс  в момент прохождени  помехи через ноль(2 Однако при этом способе не осуществл етс  подавлени  импульсных помех ,t Наиболее близким по технической сущности к предложенному  вл етс  устройство, которое состоит из интегратора с трем  ключами на входе, компаратора , устройства управлени  и цифро-аналогового преобразовател , выход которого через-один из ключей подсоединен к входу интегратора fЗ. Недостатком известного устройства  вл етс  его сложность, св занна  с наличием цифро-аналогового преобразовател , а также вли ние соотношени  амплитуд помехи и полезного СИ1- нала на точность устройства. Так, в устройстве первыЛ такт интегрировани  равен периоду помехи и при отклонени х периода помехи от. номинального измен етс  также дли- тельность первого такта иитегрировани . в результате этого мен етс  коэффициент передачи устройства и ухудшаетс  его точность .Поэтому дл  коррекции коэффициента передачи устройства используетс  цифро-аналоговый преобразователь.

Кроме того, устройство может преобразовывать аналоговые сигналы в код только в том случае, когда уровень полезного сигнала превышает уровень помехи, иначе могут происходить срабатывани  компаратора в произвольные моменты времени. Такое соотношение между уровнем сигнала и помехи трудно реализовать на практике во всем диапазоне входного сигнала.

Цель изобретени  - повышение точности преобразовани  и упрощение преобразовател .

Поставленна  цель достигаетс  тем что в интегрирующий преобразователь аналог-код, содержащий интегратор, вход которого через первый и второй ключи, соединенные последовательно с первым и вторым масштабными резисторами , подключен соответственно к :;игнальному входу и входу опорного напр жени  преобразовател , третий ключ, включенный между входом и выходом интегратора, компаратор, первый вход которого соединен сдвыходом интегратора, а второй вход подключен к входу опорного напр жени , И счетчик, выход которого  вл етс  выходом преобразовател , введены п ть элементов И, RS-триггер, триггер со счетным входом, дополнительный счетчик, генератор импульсов и формировательимпульсов, вход которого  вл етс  управл ющим входом преобразовател , а выход подключен к входу сброса дополнительного счетчика и входу триггера со счетным входом, пр мой выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, инверсный выход подключен к первым входам третьего, четвертого и п того элементов И и к единичному входу RS-триггера, выход дополнительного счетчика соединен со вторыми входами первого и второго элементов И, а счетный вход подключен к выходу второго элемента И, третий вход которого и второй вход п того элемента И соединены с выходом генератора импульсов, а выход п того элемента И подключен ко входу счетчика , выход компаратора соединен со вторым входом четвертого элемента И,

ВЫХОД которого подключен ко второму входу третьего элемента И и нулевому входу RS-триггера, пр мой и инверсный выходы RS-триггера, подключены к управл ющим входам третьего ключа, а управл ющие входы первого и второго ключей соединены с выходами первого и третьего элементов И соответственно, причем третий вход п того элемента И подключен к пр мому выходу RS-триггера, а третий ключ выполнен на трех ключевых элементах, два из которых соединены последовательно и включены между входом и выходом третьего ключа, третий ключевой элемент включен между общим выводом первого и второго ключевых элементов и шиной нулевого потенциала , причем управл ющие входы первого и второго ключевых элементов  вл ютс  первым управл ющим входом третьего ключа, а управл ющий вход третьего ключевого элемента  вл етс  вторым управл ющим входом третьего ключа.

На фиг. 1 представлена функционална  схема преобразовател ; на фиг.2временна  диаграмма его работы.

Преобразователь содержит ключи 1 и 2, элементы И 3 и 4, триггер 5, интегратор 6, ключ 7 содержащий ключевые элементы 8-10, RS-триггер П, элемент И 12, компаратор 13, счетчик 1А, формирователь 15, элементы И 16 и 17, генератор импульсов и счетчик 19.

Преобразователь работает следующи образом.

На вход формировател  15 поступает переменное напр жение с частотой, равной частоте помехи (фиг.2а), преобра .зуемое в импульсы (фиг.26). Триггер 5 управл етс  с выхода формировател  15 и формирует на своих выходах напр жение пр моугольной формы частотой , равной половине частоты помехи (фиг.2в). Счетчик 1 сбрасываетс , в ноль в момент прохождени  напр жени  на входе формировател  15 через ноль.

Claims (3)

1. 8 момент времени t (фиг. 2г), KOI да на выходе триггера 5 устанавливаетс  единица, начинаетс  первый такт интегрировани , при этом замыкаетс  ключ 1 и начинает интегрироватьс  входное напр жение в течение временного .нтepвaлaC , Временной интервал T/f формируетс  с помощью генератора 18 импульсов, элемента И 16 и счетчика Н. Длительность ин тервала 1; выбираетс  меньшей минимально возможной длительности полупериода помехи. В момент времени t (фиг. 2г) сигналом с выхода счет чика }Ц запираютс  элементы ИЗ и И16, при этом ключ 1 размыкаетс  и интегратор 6 тереводитс  в режим хранени . В момент времени 1-5(рис.2 счетчик 14 сбрасываетс  в ноль, открыва  элементы И 3 и И 16. При этом замыкаетс  снова ключ 1 и начинает интегрироватьс  входное напр жение в течение временного интервала IT, равного по величине tT В момент времени t ключ 1 размыкаетс  и интегратор 6 переводитс  в режим хранени . Таким образом, на первом такте происходит интегрирование входного напр жени  в течение двух временных интервалов f и 1Г , равных по длительности, начал которых отстоит друг от друга на половину периода помехи. При этом исключаетс  вли ние колебани  частоты помехи на степень ее подавлени , .так как на каждый интервал Т и Tg в пределах одного периода приход тс  равные по величине и форме, но противоположные по знаку участки кривой напр жени  помехи, т.е. к моменту времени t значение помехи на выходе интегратора 6 равно нулю. Второй такт интегрировани  начинаетс  в момент времени t g- (фиг.2г) При этом триггер 5 перебрасываетс , открыва  элементы И k, И 12, И 17 и запира  элемент И 1б. Ключ 2 замыкаетс  и начинает интегрироватьс  опорное напр жение. Одновременно импульсы с генератора 18 импульсов начинают поступать через элемент И 17 в счетчик 19 (фиг.2д). В момент времени t/ (фиг. 2д) напр жение на выходе интегратора 6 достигает уровн  срабатывани  компаратора 13. Компаратор 13 срабатываети через элемент И, 12 запирает элемент И k, размыка  ключ 2, перебрасывает RS-триггер 11. Элемент И 17 запираетс  и в счетчике 19 хранитс  результат аналогоцифрового преобразов ани . На выходах Q и Q RS-триггера устанавливаютс  напр жени , обеспечивающие замыкание ключевых элементов 8 и 9 и размыкание ключевого эле мента 10 (,фиг.2ж). Интегратор 6 разр лаетс  через ключевые элементы 8 И 9 ДО выходного напр жени , равного нулю. В режиме интегрировани  входного и опорного напр жени  (tj t ) ключевые элементы 8 и 9 разомкнуты , а ключевой элемент 10 замкнут. Такое соединение ключевых элементов 8-10 позвол ет исключить шунтирование интегратора 6 ключом 7 и, тем самым повысить точность аналого-цифрового преобразоёани . Элемент И 12 осуществл ет блокировку устройства от прЬизвольных срабатываний компаратора 13 в течение первого такта интегрировани , которые могут происходить при преобразовании сигналов с помехами, превышающими по амплитуде полезный сигнал. Таким образом, предлагаемый преобразователь осуществл ет подавление наложенных на сигнал помех за счет разбиени  первого такта интегрировани  на два равных по длительности участка, меньших полупериода помехи. Преобразователь имеет фиксированный коэффициент передачи, определ емый фиксированным време1нем интегрировани  (С -ьТ) входного напр жени , и не зависит от колебаний частоты помехи . Поэтому он обеспечивает точное преобразование аналогового входного напр жени  в код,  вл етс  более простым по сравнению с известным, содержащим цифро-аналоговый преобразог ватель дл  коррекции измен ющегос  коэффициента передачи устройства. Так как в промышленных системах сбора и обработки данных, дл  которых предназначен предлагаемый преобразователь , основной  вл етс  помеха промышленной частоты, то в качестве управл ющего напр жени  на схему следует подавать переменное напр ж ние сети. Формула изобретени  Интегрирующий преобразователь анаог-код , содержащий интегратор, вход которого через первый и второй ключи , соединенные последовательно с первым, и вторым масштабными резисторами , подключен .соответственно к сигнальному входу и входу опорного напр жени  преобразовател , третий ключ, включенный между входом и выодом интегратора, компаратор, первый вход -которого соединен с выходом

   интегратора, а второй вход подключен к входу опорного напр жени , и счетчик , выход которого  вл етс  выходом преобразовател , отличающийс   тем, что, с целью повышени  точности преобразовани  и упрощени  преобразовател , в него введены п ть элементов И, RS-триггер, триггер со счетным входом, дополнительный счетчик , генератор импульсов и формирователь импульсов, вход которого  вл етс  управл ющим входом преобразовател , а выход подключен к входу сброса дополнительного счетчика и входу триггера со счетным входом, пр мой выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, инверсный выход подключен к первым входам третьего, четвертого и п того элементов И и к единичному входу RS-триггера, выход дополнительного счетчика соединен со вторыми входами первого и второго элементов И, а счетный вход подключен к выходу второго элемента И, третий вход которого и второй вход п того элемента И соединены с выходом генератора импульсов, а выход п того элемента И подключен ко входу счетчика, выход компаратора соединен со вторым входом четвертого элемента И,о выход которого подключен ко второму входу третьего элемента И и нулевому входу RS-триггера, пр мой и инверсный выходы RS-триггера подключены к управл ющим входам третьего ключа, а управл ющие входы первого и второго ключей соединены с выходами первого и третьего элементов 1 соответственно , причем третий вход п того элемента И подключен к пр мому выходу RS-триггера.

   2, Преобразователь по п.1, о т-.

   личающийс  тем, что третий ключ выполнен на трех ключевых элементах , два из которых соединены последовательно и .включены между входом и выходом третьего ключа, третий

   ключевой элемент включен между общим выводом первого и второго ключевых элементов .и шиной нулевого потенциала , причем управл ющие входы первого и второго ключевых элементов  вл ютс  первым управл ющим входом третьего ключа, а управл ющий вход третьего ключевого элемента  вл етс  вторым управл ющим входом третьего ключа.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1 . Патент США N 3 , кл. ЗАО-З, опублик. 1972.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № , кл. Н 03 К 13/20, 19б5.
3. 3.Авторское свидетельство СССР № 333697, кл. Н 03 К 13/20, 1970(пр. тотип).

   а

   4f

   llT

   Гг itW

   Cj

   Ф«з.