Аналого-цифровой преобразователь

 

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано при разработке в прецизионных устройствах сбора аналоговой информации , системах контроля и управления технологическими процессами. Целью изобретения является повышение точности преобразования за счет точного определения и корректировки ошибки преобразования и ее учета в измерениях. Устройство содержит генератор импульсов, блок управ ления, блок ключей, интегратор, компаратор , переключатель, элементы И, элемент ИЛИ, реверсивные счетчики, триггер, цифровой компаратор. 1 з.п. ф-лы. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 03 М 1/52

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4857757/24 (22) 02,07,90 (46) 07.03.93. Бюл. ЬЬ 9 (71) Научно-исследовательский институт точной механики (72) В,Д, Лукьянов и B.Á. Скотников (56) Авторское свидетельство СССР

Я 1451862, кл. Н 03 M 1/52, 1987.

Авторское свидетельство СССР

М 1246376, кл. Н 03 М 1/52, 1984, Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике, в частности к интегрирующим аналого-цифровым преобразователям напряжения в цифровой код, и может быть использовано в прецезионных устройствах сбора аналоговой информации, системах контроля и управления технологическими процессами.

Целью изобретения является повышение точности преобразования за счет более точного определения и корректировки ошибки преобразования.

На фиг,1 приведена функциональная схема аналого-цифрового преобразователя; на фиг,2 — вариант выполнения блока управления; на фиг,3 — временные диаграммы работы преобразователя.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, блок 2 управления, источник 3 измеряемого напряжения, источник 4 эталонного напряжения, блок 5 ключей, интег„„. Ж„„1800616 А1 (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано при разработке в прецизионных устройствах сбора аналоговой информации, системах контроля и управления технологическими процессами, Целью изобретения является повышение точности преобразования за счет точного определения и корректировки ошибки преобразования и ее учета в измерениях. Устройство содержит генератор импульсов, блок управления, блок ключей, интегратор, компаратор, переключатель, элементы И, элемент

ИЛИ, реверсивные счетчики, триггер, цифровой компаратор. 1 з.п. ф-лы. 3 ил. ратор 6, компаратор 7, переключатель 8, элементы И 9 — 14, элемент ИЛИ 15. реверсивные счетчики 16, 17, цифровой компаратор 18, триггер 19, выходную шину 20.

Блок 2 управления содержит делитель

21 частоты, дешифратор 22, элементы ИЛИ

23 — 25, одновибратор 26, Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии делитель 21 частоты. счетчики 16, 17 и триггер 19 обнулены.

На вход дешифратора 22 поступает код 000, первый выход его находится в состоянии лог. "1", а остальные — в состоянии лог. "0".

Под воздействием команды с выхода 2-1 блока 2 управления на выходе интегратора

6 напряжение равно нулю. Переключатель 8 находится в положении 1, Счетчики 16, 17 сигналом с выхода элемента И 13 установлены в режиме суммирования.

1800616

50

В начальный момент Т1 импульсы с выхода генератора 1 поступают на вход делителя 21 частоты, с промежуточного вывода которого сигналы квантования поступают на элемент И 9. По истечении интервала времени Т1 код 000 на входе дешифратора

22 изменяется на код 100 и начинается формирование интервала Tz, в течение которого происходит заряд конденсатора интегратора 6, а также подключается выход 4-1 источника 4 эталонного напряжения. В конце интервала Tz вновь изменяется код на входе дешифратора 22, Вследствие этого появляются сигналы управления на выходах 2-4, 2-7 блока 2 управления, Под воздействием управляющего сигнала 2-4 подключается противоположной полярности выход 4-2 источника 4 эталонного напряжения. Одновременно сигналы квантования проходят на вход переключателя 8 через элемент И 9.

Далее сигналы через первый выход переключателя 8 поступают на входы элементов

И 11, 12. Элемент И 11 для прохождения импульсов квантования заблокирован, а элемент И 12 находится в разрешенном состоянии.

Счетчик 17 начинает с«ет импульсов, поступающих на его вход Конденсатор интегратора 6 линейно разряжается, По достижении напряжением на выходе интегратора 6 порога срабатывания компаратора 7 на его выходе появляется "0", Поступление импульсов на счетчик 17 прекращается. На его выходе устанавливается двоичный код, отображающий величину преобразованного напряжения с выхода 4-1 источника с ошибкой преобразования из-за дрейфа, смещения нуля, старения элементов, а также воздействия внешних дестабилизирующих факторов. По окончании интервала Тз импульсы с элемента И 9 на вход переключателя 8 прекращаются, B интервале Т4 на выходе интегратора 6 напряжение равно нулю, компаратор 7 возвращается s исходное состояние, После окончания интервала Т4 с выходов 2-3 и 2-7 блока 2 управления выдаются команды. Под их воздействием элементы И

9, 11 переходят в разрешенное состояние, а на выходы элементов И 13, 14 поступает лог.

"1", Произошедшие переключения приводят к тому, что импульсы квантования с первого выхода переключателя 8 начинают поступать на счетчики 16, 17.

Одновременно происходит интегрирование напряженля источника 3 измеряемого напряжения.

В зависимости от знака и величины ошибки преобразования возможны три варианта работы устройства в интервале Т5, 5

1. Числовой код, установившийся в счетчике 17 в интервале Тз, меньше опорного кода на цифровом компараторе 18. В этом случае к началу работы устройства в такте Т5 сигналы на выходах цифрового компаратора 18 отсутствуют. На счетчики 16, 17 поступают импульсы, причем счетчик 16 заполняется из нулевого состояния, а счетчик 17 получает дополнительные импульсы к содержимому. В момент появления лог.

"1" на выходе "=" цифрового компаратора 18 через элемент И 14 срабатывает триггер 19, который запрещает дальнейшее прохождение импульсов через элементы И 11, 12 на счетчики 16, 17. Таким образом, в счетчик 16 вводится корректирующий код, численно равный ошибке преобразования.

2. Числовой код в счетчике 17 равен опорному коду, т.е. ошибка преобразования равна нулю. В этом случае к началу интервала Т5 с выходе "=" цифрового компаратора

18 сразу же выходит сигнал "1" и на счетчики

16, 17 импульсы не поступают. Счетчик 16 остается в исходном нулевом состоянии.

3. Числовой код в счетчике 17 больше опорного кода, тогда к началу интервала Т5 на выходе "=" цифрового компаратора 18 имеется сигнал лог, "1". В результате на выходе элемента И 13 изменяется состояние, что переводит счетчики 16, 17 в режим вычитания, На их входы поступают импульсы квантования.

Поступление импульсов в счетчики прекращается в момент выхода сигнала лог. "1" на выходе "=" цифрового компаратора 18.

Одновременно снимается и сигнал реверса со счетчиков 16, 17, Таким образом, в счетчик 16 вводится корректирующий код положительной ошибки преобразования.

В начале интервала Тв с входа 2-4 блока

2 управления поступает сигнал на переключатель 8, который переводится во второе положение. Одновременно подключается выход 4-2 источника., Импульсы переключателя через элемент И 10 и элемент ИЛИ 15 поступают на счетчик 16. Конденсатор интегратора 6 линейно разряжается. В момент достижения напряжения, равного порогу срабатывания компаратора 7, на его выходе появляется напряжение лог, "0", которое поступает на вход элемента И 10 и запрещает прохождение импульсов на вход счетчика 16.

С выходной шины 20 снимается двоичный код преобразованного напряжения, в котором устранены ошибки, вносимые элементами преобразователя. По истечении интервала Т6 на седьмом выходе дешифратора 22 появляется сигнал, который запускает одновибратор 26. Импульс

1800616

55 напряжения с его выхода поступает на входы обнуления делителя 21 частоты, счетчиков 16, 17, триггера 19. Устройство приходит . в исходное состояние. Цикл работы устройства повторяется. 5

Таким образом, за счет более точного определения и корректировки ошибки преобразования и учета ошибки преобразования в рабочем диапазоне измеряемых напряжений из-за нелинейности преобра- 10 зования предлагаемое устройство обладает высокой точностью, Формула изобретения

1. Аналого-цифровой преобразователь, 15 содержащий генератор импульсов, блок управления, выходы которого с первого на четвертый соединены с соответствующими управляющими входами блока ключей, первый информационный вход которого соеди- 20 нен с выходом источника измеряемого напряжения, второй — с первым выходом источника эталонного напряжения, а выход— с входом интегратора, выход которого соединен с первым входом компаратора, вто- 25 рой вход которого является шиной нулевого потенциала, первый реверсивный счетчик, выходы которого являются выходной шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования пу- 30 тем более точного определения и корректировки ошибки преобразования, в него введены второй реверсивный счетчик и цифровой компаратор, переключатель, шесть элементов И, элемент ИЛИ и триггер, 35 инверсный выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов

И, вторые входы которых объединены и подключены к первому выходу переключателя, второй выход которого соединен с первым 40 входом третьего элемента И, второй вход которого объединен с третьим входом второго элемента И и подключен к инверсному выходу компаратора, а третий вход первого элемента И объединен с первыми входами 45 четвертого и пятого элементов И и подключен к третьему выходу блока управления, пятый выход которого соединен с управляющим входом переключателя, вход которого соединен с выходом шестого элемента И, 50 первый и второй входы которого соединены соответственно с шестым и седьмым выходами блока управления, восьмой выход которого является шиной нулевого потенциала, а вход соединен с выходом генератора импульсов, выход первого и третьего элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом первого реверсивного счетчика, вход управления направлением счета которого объединен с аналогичным входом второго реверсивного счетчика и подключен к выходу четвертого элемента И, второй вход которого и второй вход пятого элемента И подключены соответственно к первому и второму выходам цифрового компаратора, первые входы которого являются шиной заданного кода, а вторые входы соединены с соответствующими выходами второго реверсивного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента И, при этом выход пятого элемента И соединен с входом триггера, а второй выход источника эталонного напряжения — с третьим входом блока ключей, 2. Преобразователь по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что блок управления выполнен на делителе частоты, дешифраторе. трех элементах ИЛИ и одновибраторе. выход которого является восьмым выходом блока и соединен с входом установки в "0" делителя частоты, вход которого является входом блока, промежуточный разрядный выход— седьмым выходом блока, а выходы разрядов соединены с соответствующими входами дешифратора, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента

ИЛИ, второй выход является вторым выходом блока, третий выход соединен с первыми входами второго и третьего элементов

ИЛИ, четвертый выход — с вторым входом элемента ИЛИ, пятый выход является третьим выходом блока управления и соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, третий вход которого объединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, является пятым выходом блока и подключен к шестому выходу дешифратора блока управления, седьмой выход которого соединен с входом одновибратора. а выходы первого. второго и третьего элементов ИЛИ являются соответственно первым. шестым и четвертым выходами блока.

1800616

2-7

2-6

2-I

2-Ф

2»8

1800616

2-7

2-Т

2-2

2-5

2-8

Вых.б

Вьпс.7

Bx. I?

Вх, Тб

Вых. 13

Ьцх. I9

Фиг. 3

Составитель В, Скотников

Техред М.Моргентал Корректор М, Петрова

Редактор Т. Федотов

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород. ул, Гагарина, 101

Заказ 1174 Тираж Подписное

ВНИЛПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5