Аналого-цифровой преобразователь

 

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к преобразователям напряжения в цифровой код с промежуточным преобразованием напряжения в частоту импульсов, и может быть использовано в устройствах сбора аналоговой информации систем контроля и управления, выполняемых на средствах вычислительной техники. Исключены недостатки известных и близких по технической сущности и решаемой задаче аналого-цифровых преобразователей (АЦП), заключающиеся в том. что в них при измерении входного сигнала за время его преобразования выполняются многократные переключения и операция вычитания, приводящие к дополнительным погрешностям в результате преобразования. Целью изобретения является повышение точности. АЦП содержит преобразователь напряжения в частоту (ПНЧ), сумматор, счетчик, постоянное запоминающее устройство, формирователи и распределитель импульсов , логические элементы И или ИЛИ, триггеры и одновибраторы. Новым является введение трех аналоговых ключей и интегрирующего элемента, благодаря которым в АЦП выполняется подстройка коэффициента преобразования ПНЧ, позволяющая не выполнять переключения и вычитания преобразуемого сигнала.2 ил. СО С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 03 M 1/60

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (г< спАтент сссР).

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О

О ОО, ! (а (21) 4919535/24 (22) 18.03.91 (46) 07.03.93. Бюл. ¹ 9 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромеханики (72) Л,M. Лукьянов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1504789, кл. Н 03 M 1/60, 1988, Авторское свидетельство СССР

¹ 4919535, кл. Н 03 М 1/60, 1990. (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к импульсной технике, в частности к преобразователям напряжения в цифровой код с промежуточным преобразованием напряжения в частоту импульсов, и может быть использовано в устройствах сбора аналоговой информации систем контроля и управления, выполняемых на средствах вычислительной техники.

Исключены недостатки известных и близких

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к преобразователям напряжения в цифровой код с промежуточным преобразованием в частоту импульсов, и может быть использовано в устройствах сбора аналоговой информации различных систем, выполняемых на средствах вычислительной техники.

Цель изобретения — повышение точности работы АЦП.

На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого АЦП; на фиг.2 дана временная диаграмма его работы.

Преобразователь содержит шины 1-4 преобразуемого напряжения О,, результата

„„ „ Ц „„1800617 А1 по технической сущности и решаемой задаче аналого-цифровых преобразователей (АЦП), заключающиеся в том. что в них при измерении входного сигнала эа время его преобразования вы пол ня ются многократные переключения и операция вычитания, приводящие к дополнительным погрешностям в результате преобразования. Целью изобретения является повышение точности.

АЦП содержит преобразователь напряжения в частоту (ПНЧ), сумматор. счетчик, постоянное запоминающее устройство, формирователи и распределитель импуль- сов, логические элементы И или ИЛИ, триггеры и одновибраторы. Новым является введение трех аналоговых ключей и интегрирующего элемента, благодаря которым в

АЦП выполняется подстройка коэффициента преобразования ПНЧ, позволяющая не выполнять переключения и вычитания преобразуемого сигнала. 2 ил, преобразования, его готовности и опорного напряжения U<, преобразователь 5 напряжения в частоту ПНЧ. аналоговый сумматор

6 и интегрирующий элемент 7, с первого по третий аналоговые ключи 8-10. в первых двух из которых информационный вход соединяется с выходом при наличии сигнала на управляющем входе. а в последнем они все время соединены и размыкаются при наличии сигнала на управляющем входе, постоянное запоминающее устройство 11, с первого по третий счетчики 12-14; первый и второй регистры 15 и 16; генератор 17 и распределитель 18 импульсов. с первого по третий триггеры 19 — 21, с первого по четвер1800617

15

55 тый одновибраторы 22 — 25, первый и второй формирователи 26 и 27 импульсов, из которых 33 — группа элементов И, с первого по четвертый элементы ИЛИ 38-41, логический инвертор 42.

На фиг.2 обозначено; 43 — импульс переполнения счетчика 13; 44 и 45 — импульсы

ПНЧ5 и формирователя 26; 46, 47 и 48— сигналы на "1" выходах триггеров 19, 20 и

21; 49 и 50 — сигналы на выходах элементов

ИЛ И 40 и И 34; 51 — 54 — импульсы на выходах элементов И 29, 30, 32 и 31; 55 и 56 — сигналы одновибраторов 24 и 25; 57, 58 и 59 — импул ьсы формирователя 27, первого и последнего разрядов распределителя 18, 60 — сигнал на

"1" выходе старшего разряда счетчика 12, В АЦП шина 1 соединена с первым входом сумматора 6, шины 2 — с выходами регистра 16, шина 3 — с выходом одновибратора 25 и с первым входом элемента ИЛИ

41,шина 4 — с информационными входами ключей 10 и 9, выход первого из которых соединен с третьим входом сумматора 6, выход второго — через элемент 7 с информационным входом ключа 8, выход которого соединен с вторым входом сумматора 6, выход которого через преобразователь 5 подсоединен к управляющему входу ключа 8, к первым входам элементов И 28 и ИЛИ 38—

41, выход которого соединен со счетным входом первого старшего разряда счетчика

14, выходы разрядов которого соединены с входами регистра 16, входы младших разрядов — с выходами элементов И 33, вход установки "О" кода — с вторым входом элемента ИЛИ 39 и через формирователь 27- с входом управления режимом вычитания счетчика 14, входом записи кода регистра 16 и входом и выходом одновибраторов 25 и

24, вход последнего соединен с выходом элемента И 30, "1" входами триггеров 20 и

21, первым входом элемента ИЛИ 39 и входом записи кода устройства 11, выходы которого соединены с вторыми входами элементов И 33, входы старших и младших разрядов адреса — соответственно с выходами и входами разрядов регистра 15, последние из которых объединены с выходами разрядов счетчика 12, "О" и "!" выходы старшего разряда которого соединены соответственно с "0" входом триггера 21 и вторым входом элемента И 37, вход управления вычитанием — с выходом элемента И 34 и вторым входом элемента И 31, вход установки

"О" кода — с выходом элемента И 29, счетные входы первого и второго младших разрядов — с выходами элементов И 35 и 36, первые входы которых объединены и подсоединены к выходу генератора 17, второму входу элемента И 28 и счетному входу счетчика 13, выход переполнения которого соединен через одновибратор 23 с входом записи кода регистра 15 и с "1" входом триггера 19, "0" вход которого соединен с выходом элемента И 32, "1" выход — с вторым входом элемента И 30, первый вход которого соединен с первыми входами элементов И 29, 31 и 32 и через формирователь 26 — с выходом элемента ИЛИ 38, второй вход которого соединен через одновибратор 22 с выходом элемента И 28, выход элемента И 31 соединен с первым входом элемента И 37 и "О" входом триггера 20, "О" выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 40, "1" выход — с вторым и первым входами элементов И 32 и 34, второй вход последнего соединен с "0" выходом триггера 19 и вторым входом элемента ИЛИ 40, выход которого соединен с вторыми входами элементов И 29 и 36 и через инвертор 42 — с вторым входом элемента И 35, входы управления ключей 9 и 10 соединены соответственно с выходом элемента И 37 и "1" выходом триггера 21, выход элемента ИЛИ

39 соединен с входом распределителя 18, выходы разрядов которого соединены с вторыми входами элементов И 33, АЦП работает следующим образом, П реоб разуемое напряжение U>< суммируется с опорным напряжением Up в сумматоре 6. Напряжение U = U> + О, подается на вход преобразователя напряжения в частоту ПНЧ5, имеющего выходные импульсы 44 с частотой повторения F< =

=K

Каждое преобразование Up происходит в течение времени Ij = Ip, которое формиру- . ется с помощью счетчика 13 и частоты f генератора 17.

По импульсу 43 переполнения счетчика

13 заканчивается измерение U< в Т;-> такте и начинается !! такт работы АЦП, Импульсы 43 и 44 используются в процессе формирования результата преобразования, но они не имеют между собой синхронизации, поэтому в работе узлов

АЦП могут возникать сбои и погрешности в моменты взаимного перекрытия этих импульсов, Для исключения этого в моменты совпадения импульсов f и 44 срабатывает элемент И 28 и передним фронтом запускает одновибратор 22, выходной сигнал которого объединяется с импульсом 44 в элементе ИЛИ 38, увеличивая его длительность. По заднему фронту этого сигнала за1800617 пускается формирователь 26, выходные импульсы 45 которого всегда сдвинуты относительно импульсов f.

Для исключения влияния изменения коэффициента Кп преобразования ПНЧ5 на результат преобразования в АЦП выполняется его подстройка, обеспечивающая Кп = Kp. Она выполняется в течение первых двух периодов частоты Fc после импульса 43, который устанавливает в "1" триггер 19. Его сигнал 46 разрешает работу элемента И 30, через который проходит первый импульс 52 из числа импульсов 45. С этого момента начинается первый период

tc1 ПОдСтрОйКИ, Импульс 52 устанавливает в "1" триггеры 20 и 21, их сигналы 47 и 48 разрешают работу элементов И 32 и 34 и с помощью ключа 10 отключают от сумматора 6 напряжения Up. Сигнал с "0" выхода триггера 20 до прихода импульса 52 проходил через элемент ИЛИ 40 (сигнал 49) и разрешал работу элемента И 29. Через него проходили импульсы 45, образуя импульсы 51, которые устанавливают "0" код в счетчике 12. В момент импульса 52 в нем также установился

"0" код и начался подсчет импульсов f генератора 17, которые проходят на eto счетный вход через элемент И 35, благодаря наличию сигнала с выхода инвертора 42, имеющего по сравнению с сигналом 49 инверсное значение. Через интервал времени

to старший разряд счетчика 12 будет установлен в "1" (сигнал 60) и снятие сигнала с его "0" выхода установит в "0" триггер 21.

Сигнал 48 снимается и к сумматору вновь подключается напряжение Up, которое отключалось от его входа на время tp, ПЕРИОД tc1 ЗаКаНЧИВаЕтСЯ С ОКОНЧаНИЕМ импульса 44 по импульсу 53 с выхода элемента И 32, образованному по импульсу 45, Импульс 53 устанавливает в "0" триггер 19 и снимает сигнал 46. За время tc1 в ПНЧ 5 выполнено преобразование, которое можно описать выражением;

KnUx о + Kn(Ux+Uo)(tc1 1о) = 1 или

Kn(Ux+ Uo) 1с — KnUoto = 1, После t«Uo от сумматора

6 больше не отключается, и ПНЧ 5 преобра1 зует в частоту Fc = суммарное напряже<с ние Uc = (Ux + Uo). Каждый последующий такт работы ПНЧ5 можно описать выражением:

Kn(Ux + Uo) тс = KnUctc = Fctc = 1.

Следующий за t«Fc бУдет Равен tc2. ПоэтомУ, использУЯ выРажения преобразования для tc1 и тс2 и подставляя второе в первое, получим;

KnUolo = 1 Или tc1 = 1с2 (1 + KnUoto)

tñ1 с2

Таким образом, длительности периодов

10 двух этих частот ймеют постоянное соотношение, которое не зависит от величины преобразуемого напряжения Ux, но зависит от величины Кп коэффициента преобразования ПНЧ 5, 15 Это используется для оценки последнего, Если в АЦП принять, что коэффициент преобразования ПНЧ 5 должен иметь равен

Ко и при преобразовании Uo период получа1 емой частоты Fp = KpUp равен то = о для этого периода справедливо равенства

KoUoto = 1.

Поэтому при величине Kn = Ko соотНОШЕНИЕ ПЕРИОДОВ tc1 И Тс2, ЧтО МОжЕт СЛУжить подтверждением правильности настройки Кп, От изменения температуры и от временного дрейфа параметров ПНЧ величина его коэффициента преобразования уменьшится по сравнению с Ко, т,е. Kn < Ko или Кп = Ко- Ко д = Ко (1- д), В этом случае соотношение . периодов будет изменяться:

35 tc1 = tc2 (1 + Ko(1 д) Uoto) = Тс2 (2- д).

НаруШЕНИЕ СООтНОШЕНИя тс1=2Сс2 даЕт информацию о необходимости выполнения подстройки Кп путем его увеличения до ве40 личины Кр. Реализуется это путем сравнениЯ tc1 и 2tc2. За вРемЯ tc1 в счетчике 12 был

ПОЛУЧЕН КОд n1 = tc1f И ОН СОХраНЕН ПОСЛЕ окончаниЯ tc1, так как импУльса 51 с окончанием tc1 не было из-за отсУтствиЯ сигнала 49 в момент действия импульса 45. 8 течение вРемени tc2 полУченный в счетчике 13 коД п1 уменьшается до нуля импульсами f, поступающими с выхода элемента И 36, работа которого разрешена сигналом 49, на счетный вход второго младшего разряда счетчик

12, в котором сигнал 50 включил режим вычитания.

Для получения "0" кода будет затрачено п1 1 1

55 время с2 = — т.е. время. равное — tc1, 2 f 2 а следующий импульс f установит "1" код во всех разрядах счетчика 12, В этом случае сигнал 60 с "1" выхода его старшего разряда разрешает работу элемента И 37.

1800617

Если с окончанием tz закончится tcg, что соответствует равенствам tc1 = 2tc2 и Кп = Ко, то импульс 54, который образуется в элементе И 31, появится до включения сигнала

60 и он не пройдет через элемент И 37, При 5

Кп < Ko, когда tc1 < 2tc2 окончание tz произойдет до появления импульса 54, так как

t2

Осуществить изменение коэффициента

Кп в ПНЧ, который выполнен, например, на основе использования способа компенсации формируемого внутреннего заряда q в интегрирующем конденсаторе зарядом от 15 преобразуемого напряжения, можно путем изменения q с помощью внешнего напряжения, подаваемого на вход ПНЧ. Для этого в течение времени формирования q, равного длительности импульса 44, с помощью 20 ключа 8 на вход сумматора 6 с выхода элемента 7 подается напряжение U<, имеющее одинаковую с Uo u Ux полярность.

Благодаря этому выходная частота Fc ПНЧ 5 увеличивается, т.е. увеличивается коэффи- 25 циент Ên.

Напряжение U в элементе 7 появляется после подключения напряжения 00 к его входу с помощью ключа 9 на время длительности импульса 54, прошедшего через 30 элемент И 37, Входная цепь заряда конденсатора интегрирующего элемента 7 имеет меньшую величину сопротивления по сравнению с выходной цепью, т.е, постоянная времени разряда конденсатора элемента 7 35 значительно больше такта измерения Uc, Благодаря этому образованное при заряде напряжение U> сохраняется длительное время и увеличивается на незначительную величину при подзаряде конденсатора. 40

Таким образом в каждом такте li выполняется проверка величины К,, а его изменение влияет на величину U<, которая обеспечивает в АЦП выполнение равенства

1 45

Кп = Ko = для всех тактов преобразо о То вания Uc, Это позволяет за время (— Io путем подсчета импульсов Fc получить результат преобразования, который не будет содержать 50 погрешностей от изменения К, и li, так как последний, так и to, формируется с помощью импульсов генератора 17 и имеет величину Т = lo = Noto, а коэффициент

1 55

Кп=Ко= . Но для этого случая резульUot, тат преобразования может содержать погрешности, величины которых могут быть

"- 1, из-за несинхронности появления импульсов li 43 и Fc 44. Величины этих погрешностей будут зависеть от времени появления первого импульса Fc в li и от времени

tk; от, последнего импульса Fc в li до окончания 1ь

Если подсчет импульсов Fc в li такте работы АЦП начинать с второго из Fc, а первый из них относить в Ть1 такту, то при формировании результата преобразования в Ii такте необходимо его увеличить на величину пн = KoUctki = Ko(Ux+Uo) tkj которая учитывает преобразование Uc в течение tH;, а результат предыдущего Ti-1 такта необходимо уменьшить на эту величину. Кроме того. результат Т такта необходимо уменьшить на величину п ;+> =

KoUc tki+1 = Ko(Ux+Uo) tkj+1 благодаря чему учитывается поправка от преобразованиЯ Uc в течение tk; .

Для получения поправок пщ в каждом

Ti такте производится измерение tk; и периода тщ, который относится к последнему

1 в Ti импульсу F«i = —. Эти измерения выtni полняются с помощью счетчика 12 и импульсов t генератора 17, поступающих на его второй младший разряд через элемент И36, работа которого разрешена сигналом 49, Этот же сигнал разрешает работу элемента

И 29, через который проходят импульсы 45 и образуют импульсы 51, последние из которых устанавливают "0" код в счетчике 12 по окончании периодов Е,, кроме периода, когда этого не происходит.

С появлением импульса 43 накопленНЫй В ТЕЧЕНИЕ tni СЧЕТЧИКОМ 12 КОД ПК = 2tkif записывается в регистр 15 импульсом одновибратора 23.

С окончанием tn полученный в счетчике

12 код Ani = 2tnif и код пк регистра 15 записываются в старшие и младшие разряды регистра адреса устройства 11 импульсом 52.

По кодам nk; и лщ можно определить величину поправки пнь Если учесть, что

KoUctni = 1, à пн(= KoUcthi u t ai = tnl — tki, то

tni tki пщ —. . Величина пп<1 и ее можно

tni

tni — "ki

ВЫРаЗИтЬ ЧЕРЕЗ ПЦ И nn; . nk;— пщ

В соответствии с этой формулой вычисляются величины поправок Ani для всех знаЧЕНИй Ani u Aki. ДЛя дИСКрЕтНОСтИ ВЕЛИЧИНЫ

1 поправок, равной значения nki будут иапо меняться от 0 до (1 — — ).

1 по

1800617

ВСЕ ЭтИ ЗНаЧЕНИя Axi В ВИДЕ табЛИцЫ записываются в постоянное запоминающее устройство 11, из которого они будут считываться по кодам старших и младших разряДОВ аДРЕСа, СООтВЕтСтВУЮЩИМ ЗНаЧЕНИЯМ Ani

И A

Для уменьшения объема запоминающих ячеек устройства 11 и сокращения количества рассчитываемых поправок пьч дискретность в Ani u Aki целесообразно увеличить по сравнению с младшим разрядом счетчика 12 и в кодах адреса использовать только старшие разряды кодов пп и Aki. Число этих разрядов определяется принятой

1 для Aki дискретностью и, После записи импульсом 52 кодов адреса s регистры устройства 11 на выходах его разрядов устанавливается код поправки.пн, который поступает на входы элементов И 33.

По импульсу 52 запускается также одновибратор 24 и он проходит через элемент

ИЛИ 39 на вход распределителя импульсов

18, на выходах которого последовательно во времени появляются импульсы 58 и 59. Эти импульсы проходят через те элементы И ЗЗ, которые на входах от устройства 11 имеют

"1" сигналы в разрядах кода пнь на счетные входы соответствующих разрядов счетчика

14. Благодаря этому выполняется поразрядное суммирование А> с кодом находящимся в счетчике 14, Сигнал 55 одновибратора 24 имеет длительность, перекрывающую работу распределителя 18, и он включает режим вычитания в счетчике 14. Поэтому полученный в течение Ti-1 код в счетчике уменьшается на пн, С окончанием сигнала 55 запускаются одновибраторы 25 и формирователь 27, импульс 57 которого устанавливает "0" код в счетчике 14 и вновь через элемент ИЛИ 39 запускает расп редел ител ь импульсов 18. По его импульсам 58 и 59 в счетчик 14 записывается код пнь Сигнал 56 одновибратора 25, имеющий длительность равную сигналу 55, проходит через элемент ИЛИ 41 и в первом старшем разряде счетчика 14 записывает "1". Это выполняется для того, чтобы учесть отключение Оо на время to в пеРвом пеРиоде tcl Работы ПНЧ 5, в течение которого выполнялось суммирование и

ВЫЧИтаНИЕ Ani.

В соответствии с дискретностью веАо

ЛИЧИН Ani ВЕС МЛадШЕГО раЗряда СЧЕтЧИКа 14

1 должен быть равен если вес его первоflo

r0 старшего разряда равен 1, а емкость его младших разрядов должна быть равна по, чтобы выполнять упомянутые операции сумМИРОВаНИЯ И ВЫЧИтаНИЯ flni.

С окончанием tcl и далее с каждым импульсом 44, которые проходят через элемент ИЛИ 41, код счетчика 14 будет увеличиваться каждый раз на единицу, С окончанием t>i в счетчик 14 за это время каждый раз на единицу. С окончанием tHI в счетчик

14 за это время поступит от ПНЧ 5 целое число Nc импульсов 44, которое соответствует величине

Nc = KoUctcl KoUoto + KoUc(to t ai tcl +

+ t i+1) = Ko(Ux+Uo)Io - Ko(Ux+Uo)t i+

+ Kp(Ux+Up)tHi+1 - 1.

Учитывая, что в счетчике 14 выполнялись операции суммирования поправки

AHi = Ko(Uv+Uo)t ai И ПрИбаВЛЕНИя ЕдИНИцЫ, а также принимая во внимание, что с окончанием tH будет выполнена операция выЧИтаНИя ПОПраВКИ Ani+1 = Ко(0х+Оо)он+1 тО увеличение кода с счетчике 14 на Nc приведет к результату Np, который соответствует величине Np = KoUcTp = Kp(Ux + Up) Ip, так как последние три члена в выражении для Мо будут скомпенсированы выполненными операциями, Поэтому полученный в счетчике 14 код будет равен:

AqI Asi+)

Np=Nc+ Ко(0х+ Up)!о. по "о

Подставляя в это выражение значение

No

Kp = получим: по 1о н пн I +1 Ux

Np = Nc+ No + Uo.

Aî Aî Uî

Если принять вес младшего разряда

1 счетчика 14 равным 1 вместо, то значеАо ние кода Хр для всех его разрядов будет равно;

Ux

Xp = NcAp+ Api ApI+) = NpAp+ NpAo

Ио

Поэтому уменьшение Хр íà Npflp дает точный результат преобразования

Ux Ux

XI = Xp NpAp = NpAp = — p„—, Uo где Л=

L4 — квант АЦП. которому соотNo Ao ветствует единица младшего разряда кода

Xi.

1800617

При общей емкости счетчика 14 равной

Npnp (емкости старших и младших разрядов равны соответственно Np и np), при получении этой величины будет его переполнение, которое в АЦП не используется, и код Х 5 будет находиться только в его разрядах.

При этом максимальная величина Ux не должна превышать напряжения Um =

=(Up - Д), чтобы исключить переполнение счетчика 14 при преобразовании Um. 10

Код Х результата преобразования из счетчика 14 переписывается по заднему перепаду сигнала 55 в регистр 16, с выходов которого он передается по шинам 2, а о его готовности информирует одновибратор 25 15 сигналом 56, передаваемым по шине 3.

Таким образом в предлагаемом АЦП для каждоготакта Ti результатпреобразования Х соответствует измерению сигнала U> в течение только этого такта, т.е. результаты 20 последовательных измерений будут соответствовать соприкасающимся во времени тактам Т его работы.

В отличие от прототипа, в котором необходимо выполнение как операции вычи- 25 тания напряжения Ох из напряжения Up c получением Ug = (Up - Щ, так и переключения на входе ПНЧ сигналов Uc на U и наоборот в каждом такте его работы, выполнение этих операций в предлагаемом АЦП 30 не требуется.

В описании прототипа для приведенного примера для которого приняты соотношения Up = 2О, Т = N /Р ; где Fm— максимальная частота работы ПНЧ и Fm = 35

=3KpUm, показано, что при различных уровнях Ux за время преобразования lp таких

1 переключений Uc и U будет от — Nm при Ох

2 40

= Um до — М при Ux = О. В прототипе

3 необходимость получения О, и различное число переключений Uc и U> приводило к дополнительным погрешностям в результате преобразования Хь С учетом этих допол- 45 нительных погрешностей в нем выбиралась величина кванта Лр, которая соответствует младшему разряду регистра 16 и кода Хр результата преобразования, В предлагаемом АЦП преобразуемое 50 напряжение Uc = (Ux + Up) постоянно подключено к ПНЧ и только для одного периода

tc1 настройки Кп в сигнале Uc на время tp отключается напряжение О>. Поэтомуотсутствие операций получения О и многократ- 55 ного переключения преобразуемых сигналов на входе ПНЧ исключает из Х; дополнительные погрешности, присущие прототипу, что повышает точность работы предлагаемого АЦП, Необходимо также отметить, что предлагаемое техническое решение позволяет уменьшить максимальную частоту Fm работы ПНЧ, так как не выполняется операция вычитания (np- U„), В сравнении с приведенным в описании прототипа примером, для

1 которого Um = — О и Fm = ЗК U, для данного АЦП можно, например, принять

Um = Up и тем самым обеспечить Fm = 2KpUm, т,е, уменьшить ее в 1,5 раза, Это, в свою очередь, позволит при одинаковых с прототипом параметрах Tp, f, Um и К уменьшить дополнительные погрешности квантования при выполнении операции сравнения, и 2tc2 т,е, повысить точность настройки

Кл = Kp, Это в дополнение к уже исключенным погрешностям позволяет еще более уменьшить общую погрешность преобразования с учетом которой выбирается величина кванта АЦП, соответствующая младшему разряду кода Х; результата преобразования, Все это показывает, что предложенный

АЦП решает поставленную перед ним задачу и устраняет недостаток прототипа, по сравнению с которым достигнуто повышение точности его работы.

Формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий преобразователь напряжения в частоту, выход которого соединен с первыми входами первых элементов И и ИЛИ, второй вход которого соединен через первый одновибратор с выходом первого элемента И, а выход — через первый формирователь импульсов с первыми входами второго, третьего, четвертого и пятого элементов И, выход первого из которых соединен с входом установки в "0" кода первого счетчика, выходы разрядов которого соединены с входами соответствующих младших разрядов адреса постоянного запоминающего устройства и разрядов первого регистра, вход записи кода которого подсоединен через второй одновибратор к выходу переполнения второго счетчика и объединен с входом установки в "1" первого триггера, выходы разрядов — к входам соответствующих старших разрядов адреса постоянного запоминающего устройства, информационные выходы которого соединены с первыми входами соответствующих шестых элементов И, вход записи адреса объединен с первым входом второго элемента ИЛИ, с входом третьего одновибратора и соединен с выходом третьего элемента

И, второй вход которого соединен с "1"-выходом первого триггера, выход третьего од14

1800617

50

55 новибратора подсоединен к входу записи кода второго регистра, к входу четвертого одновибратора и через второй формирователь импульсов — к входу установки в "0" третьего счетчика и к второму входу второго 5 элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом распределителя импульсов, выходы разрядов которого соединены с вторыми входами соответствующих шестых элементов И, выходы которых подсоединены к вхо- 10 дам соответствующих младших разрядов третьего счетчика, выходы разрядов которого соединены с входами соответствующих разрядов второго регистра, выходы разрядов которого являются шиной результата 15 преобразования, выход четвертого одновибратора является шиной готовности, входной шиной преобразуемого напряжения является первый вход аналогового сумматора, выход четвертого элемента И 20 соединен с входом установки в "0" второго триггера, "0"-выход которого подсоединен к первому входу третьего элемента ИЛИ, "1"выход — к первому входу седьмого элемента

И, второй вход первого элемента И, второй 25 вход первого элемента И соединен с выходом генератора импульсов и объединен со счетным входом второго счетчика и с первыми входами восьмого и девятого элементов

И, второй вход которого соединен с выхо- 30 дом третьего элемента ИЛИ и объединен с входом инвертора, выход восьмого элемента И соединен со счетным входом первого счетчика, десятый элемент И, четвертый элемент ИЛИ и третий триггер, о т л и ч а ю- 35 шийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены три аналоговых ключа и интегрирующий элемент, выход которого соединен с информационным входом первого ключа, вход — с выходом второ- 40 го ключа, информационный вход которого объединен с одноименным входом третьего ключа и является шиной опорного напряжения,выходы первого и третьего ключей соединены с вторым и третьим входами аналогового сумматора, выход которого соединен с входом преобразователя напряжения в частоту, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа и с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом четвертого одновибратора, выход — со счетным входом первого старшего разряда третьего счетчика, вход управления режимом вычитания которого соединен с выходом третьего одновибратора, управляющие входы второго и третьего ключей соединены соответственно с выходом десятого элемента И и с "1"-выходом третьего триггера, вход установки в

"1" которого объединен с входом установки в "1" второго триггера и с входом третьего одновибратора. вход установки в "0" соединен с "0"-выходом старшего разряда первого счетчика, счетный вход второго младшего разряда которого соединен с выходом девятого элемента И, вход управления режимом вычитания — c выходом седьмого элемента И и объединен с вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с первым входом десятого элемента И, второй вход которого соединен с "1"-выходом старшего разряда первого счетчика, первый вход седьмого элемента И объединен с вторым входом пятого элемента И. второй вход объединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ и соединен с

"0"-выходом первого триггера, вход установки в "0" которого соединен с выходом пятого элемента И, вход и выход инвертора подключены соответственно к вторым входам второго и восьмого элементов И.

1800617

1800617

50

Составитель Л. Лукьянов

Техред М,Моргентал

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

Редактор Т. Федотов Корректор M. Керецман

Заказ 1174 Тираж Подписное

ВНИЛПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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