SU962992A1 - Интегрирующий преобразователь аналог-код - Google Patents

Description

(54) ИНТЕГРИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АНАЛОГ-КОД

Изобретение относитс  к преобразованию аналоговых сигналов посто нного тока в цифровые коды и может .быть использовано в качестве аналого-цифрового преобразовател  в системах сбора и обработки данных.

Известен интегрирующий аналогоцифровой преобразователь, использующий метод двутактного интегрировани  дл  преобразовани  сигналов посто нного тока в код и содержащий интегратор, компаратор, схему управлени  и переключающие схемы

Однако известный преобразователь обеспечивает эффективное подавление помех при аналого-цифровом преобразовании только в том случае, если период помехи совпадает с длительностью первого такта интегрировани .

Известен также аналого-цифровой преобразователь, который дл  повышени  эффективности подавлени  помехи содержит специальные устройства, осуществл ющие подстройку времени преобразовател  в зависимости от частоты и фазы помехи 2.

Данный преобразователь  вл етс  медленнодействующим и требует интервала времени в несколько периодов помехи.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  устройство аналого-цифрового преобразовани , состо щее из интегратора с двум  ключами на входе и одним ключом в цепи обратной св зи интегратора , компаратора, формировател  импульсов, двух счетчиков, генератора импульсов, триггера со счетным

10 входом, RS-триггера и п ти схем И.

Данное устройство работает по методу двута.ктного интегрировани  На первом такте входное напр жение интегрируетс  в течение интервала

15 времени, равного периоду помехи. При этом дл  того, чтобы колебани  частоты помехи не вли ли на степень ее подавлени  и на стабильность коэффициента передачи преобразовател ,

20 первый такт интегрировани  разбит .на два интервала, отсто щих друг от друга на половину периода помехи. На втором такте интегрируетс  напр жение опорного источника t3j.

25

Недостатками данного устройства  вл ютс  невысокое быстродействие и сложность.

Быстродействие преобразовател  определ етс  длительностью первого

30 и второго тактов интегрировани .

Дл-итедьность перво1-о такта нитегрировани  в цел х помехоподавлени  равна периоду помехи. Длительность второго такта интегрировани  выбираетс  равной длительности первого такта интегрировани , при этом упрощаетс  синхронизаци  преобразовател  и повышаетс  его линейность.

Таким образом, быстродействие данного преобразовател  равно двум .периодам помехи.

Сложность устройств.а определ етс  наличием значительного числа логических элементов„

Цель изобретени  повышение быстродействи  и упрощение устройства .

ПocтaвлeнE a  цель достигаетс  тем, что в интегрирующий преобразователь аналог-крд, содержащий операционный усилитель, вход которого через последовательно соединенные первый ключ и первый масштабный резистор подключен к сигнальному входу , а через последовательно соединенные второй ключ и второй масштабный резистор - ко входу опорного напр жени  преобразовател  и через интегрирующий конденсатор - к выходу операционного усилител , соединенному с первым входом компаратора, второй вход которого подключен ко входу опорного напр жени  преобразовател , счетчик, выходкоторого  вл етс  выходом преобразовател , счетный вход соединен с выходом элемента И, а вход сброса подключен к первому выходу формировател , импульсов, вход которого  вл етс  тактирующим входом преобразовател , причем первый и второй элементы И соедин.ены соответственно с выходом генератора импульсов и пр мым выходом . триггера, введен третий масштабный резистор, включенный между выходом операционного усилител  и общим выходом первого ключа и первого масштабного резистора , управл ющие входы первого и второго ключей соединены соответственно с инверсным и выходами триггера, нулевой и единичный входы которого св заны соответственно с выходом рсомпаратора и вторым выходом форм15ровател  импульсов.

На фиг. 1 представлена .функционал-ьна  cxeMSi интегрирующего преобразовател ; на фиг. 2 - временна  . диаграмма работы устройства.

Интегрирующий преобразователь аналог-код (фиг.1) содержит ключи 1 и 2, выходом соединенные с входом операционного усилител  3, а входом 1ерез масщтабн 1е резисторы 4 и 5 с сигнальным входом 6 и входом 7 опорного напр жени , масштабный резистор 8, соединенный с общим выводом ключа 1 и резистора 4, а другим.выводом с выходом операционного усилител  3

триггер 9, управл ющий ключами 1 и 2, формирователь-10 импульсов, элемент И 11, компаратор 12, генератор 13 импульсов, счетчик 14 и конденсатор 15, .Включенный.в цепь обратной

св зи операционного усилител  3.

Преобразоват.ель работает следующим образом..

На вход формировател  10 импульсов поступает-управл ющее переменное

0 напр жение (фиг.2а} с частотой, равной частоте помехи, которое преобразуетс  на выходах формировател  10 в импульсы (фиг.2сГи -S) . Счетчик 14 сбрасываетс  в ноль в момент прихода импульса с выхода-формировател  10 импульсов.

До момента времени t (фиг.2) ключ 1 замкнут, а ключ 2 разомкнут. Операционный усилитель 3 из-за налиQ чи  прецизионного масштабного резистора . 8 работает в режиме повторител  входного сигнала,- при этом напр жение на выходе- операционного усилител  .3 повтор ет входное напр жение

5 (фиг,2г и Э1 , .

В момент времени t (фиг.2) с выхода I формировател  10, поступает импульс, который переключает триггер 9, устанавлива  на пр мом

0 его выходе состо ние един:ицы. При этом ключ 1 размыкаетс , а ключ 2. замыкаетс . Напр жение на выходе операционного усилител  3 запоминаетс  на конденсаторе 15. Начинаетс  первый такт интегрировани , при котором интегрируетс  опорное напр жение через замкнутый ключ 2. Одновременно в момент времени t через, элемент И Ц начинают поступать импульсы в счетчик 14 (фиг.26). . Когда напр жение на выходе операционного усилител  3 будет равно напр жению срабатывани  компаратора, на его выходе по вл етс  импульс,

tc который перебрасывает триггер 9 в исходное состо ние. Ключ 1 замыкаетс , ключ 2 размыкаетс  и элемент И 11 запираетс ., прекраща  поступление импульсов на счетчик 14. Операционный усилитель 3 снова переводитс  в режим повторени  входного -напр жени . В счетчике 14 .хранитс  код, соответствующий длительности первого интервала интегрировани  Т (фиг.2е).

Ь в момент времени t,ji (фиг.2с5 на--, чинаетс  второй такт Интегрировани  напр жени . При этом импульсы, поступающие в счетчик в течение интервала ин-тегрировани  T, суммируютс  с содер.жи1у1ым счетчика 14 за ив-, тервал времени Т. , На этом преобразование заканчиваетс .

В момент в.ремени t, счетчик 14 сбрасываетс  в начинаетс 

65 новый цикл преобразовани  (фиг.26).

Так как мгновенные значени  наложенной на сигнал помехи (фиг.Зг), отсто щие на половину периода помехи , равны по величине и противоположны по знаку, то сумма прёобразованньЕХ в код мгновенных значений ВХОДНОГО: сигнала (t и tj.) пропорциональна измер емогду напр жению Uy и не содержит составл ющих помехи.

Действительно, в момент t Сфиг.2с() преобразуетс  в код значе- ние входного, сигнала X а в момент t (фиг.2с{) - значение UgX-to. w Сумма кодов за два такта пр мо пропорциональна преобразуемому напр жению Uj( и не содержит помехи, .

Таким образом, преобразователь осуществл ет подавление наложенных на сигнал помех за счет преобразовани  в код мгновенных значений сигна ла, отсто щих на половину периода помехи, .

В предлагаемом преобразователе отсутствует такт интегрировани  входного напр жени , а вместо него введен такт интегрировани  опорного напр жени , :т,е. преобразователь также работает по методу двутактного интегрировани , тольков оба такта интегрируетс опорное напр жение. Такое построение преобразовател  позвол ет объединить функции подавлени  помехи и преобразовани  напр жени  Т од , за счет чего существенно увеличиваетс  быстродействие преобразовател  при сохранении его точности и помехоустойчивости.

Длительность преобразовани  в предлагаемом прео6раз6ва1;еле не превышает периода помехи (фиг.2е), что не менее чем в два раза выше, чем в известном устройстве.

в промьшщенных системах сбора и обработки данных, работающих На .базе быстродейстйующих ЭВМ,- использование предлагаемого преобразовател  позвол ет увеличить быстродействие всей системы в -Два раза или же дает возможность подключить к данной системе в два раза .больше датчиков«

Предлагаемый преобразователь  вл  етс  более простым по сравнеийю с известным, что позвол ет увеличить

надежность преобразовател  и сделать его более дешевым.

Claims (2)

1. Патент ФРГ 1487687, кл. Н 03 К 13/20, опублик. 1969.

2. Патент США № 3354453, кл. 340-347, опу-блик. 1967. Э.Авторское свидетельство СССР ПО за вке 2920677/24, кл. G 06 G 7/186, 1980 (прототип).