Аналого-цифровой преобразователь для измерения колебаний

Авторы патента:

H03M1/10 - Кодирование, декодирование или преобразование кода вообще (с использованием гидравлических или пневматических средств F15C 4/00; оптические аналого-цифровые преобразователи G02F 7/00; кодирование, декодирование или преобразование кода, специально предназначенное для особых случаев применения, см. в соответствующих подклассах, например G01D,G01R,G06F,G06T, G09G,G10L,G11B,G11C;H04B, H04L,H04M, H04N; шифрование или дешифрование для тайнописи или других целей, связанных с секретной перепиской, G09C)

Владельцы патента RU 2732444:

Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к области цифровой техники, в частности к устройствам преобразования аналогового напряжения в цифровой код. Технический результат - усиление полезного сигнала, исключение регистрации аддитивных помех, увеличение быстродействия. Указанный результат достигается за счет того, что аналого-цифровой преобразователь для измерения колебаний состоит из пяти ключей, дифференциального усилителя с коэффициентом усиления 2, компаратора, усилителя постоянного тока с коэффициентом усиления, инвертора, двух аналоговых запоминающих устройств, устройства управления, преобразователя последовательного кода в параллельный, счетчика по модулю М, каскодного дифференциального операционного усилителя и устройства для измерения максимального значения импульсного аналогового сигнала. 1 ил.

Изобретение относится к области цифровой техники, в частности к устройствам преобразования аналогового напряжения в цифровой код.

Известен своим схожим практическим использованием аналого-цифровой преобразователь, принцип работы которого основан на использовании дополнительного узкодиапазонного аналого-цифрового преобразователя, на вход которого подается преобразуемое напряжение, что позволяет повысить точность данного устройства [1].

Недостатками данных устройств является большое влияние аддитивных помех и относительно невысокое быстродействие.

Наиболее близким по технической сущности является аналого-цифровой преобразователь [2], принцип работы которого основан на повышении разрядности аналого-цифрового преобразования при сохранении заданного быстродействия и упрощения его архитектуры.

Применение подобных устройств ограничивается отсутствием возможности максимального усиления сигналов и возможностью регистрации аддитивных помех, проявляющихся в виде локальных экстремумов.

Задачей изобретения является создание технического решения, альтернативного известному решению, дополнительно используя в схеме устройства каскодного дифференциального операционного усилителя [3] и устройства для измерения максимального значения импульсного аналогового сигнала [4], что позволяет усилить полезный сигнал, исключить возможность регистрации аддитивных помех, проявляющихся в виде локальных экстремумов и увеличить быстродействие.

Требуемый технический результат достигается тем, что предлагаемое устройство содержит пять ключей, дифференциальный усилитель с коэффициентом усиления 2, компаратор, усилитель постоянного тока с коэффициентом усиления, инвертор, 2 аналоговых запоминающих устройства, устройство управления, преобразователь последовательного кода в параллельный, счетчик по модулю М, каскодный дифференциальный операционный усилитель и устройство для измерения максимального значения импульсного аналогового сигнала.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен возможный вариант построения аналого-цифрового преобразователя для измерения колебаний, который в себе содержит:

1 - ключ;

2 - ключ;

3 - ключ;

4 - ключ;

5 - ключ;

6 - дифференциальный усилитель с коэффициентом усиления 2;

7 - компаратор;

8 - усилитель постоянного тока с коэффициентом усиления;

9 - инвертор;

10 - аналоговое запоминающие устройство;

11 - аналоговое запоминающие устройство;

12 - устройство управления;

13 - преобразователь последовательного кода в параллельный;

14 - счетчик по модулю М;

15 - каскодный дифференциальный операционный усилитель;

16 - устройство для измерения максимального значения импульсного аналогового сигнала;

Аналого-цифровой преобразователь для измерения колебаний работает следующим образом: в исходном состоянии устройство управления (12) не работает, потенциалы на его выходах неизменны, причем на первом и третьем выходах они равны единице, на втором нулю. Под действием этих потенциалов третий (3) и пятый (5) ключ будут постоянно замкнуты (открыты), а четвертый ключ (4) - разомкнут (закрыт). Входной аналоговый сигнал поступает на вход счетчика по модулю М (14) и первого аналогового запоминающего устройства (10), в котором он запоминается, и на прямые входы дифференциального усилителя с коэффициентом усиления 2 (6) и компаратора (7), в которых производится сравнение напряжения этого сигнала с опорным напряжением U0; величина последнего выбирается равной цене старшего разряда (например, половине максимального значения входного напряжения). Если напряжение на входе превысит U0, на выходе компаратора (7) появится логическая (лог.) 1, которая откроет ключ 1 и (через инвертор (9)) закроет ключ 2; таким образом, на инвертирующий вход дифференциального усилителя с коэффициентом усиления 2 (6) будет подано опорное напряжение U0. Если же напряжение на входе будет меньше U0, на выходе компаратора (7) появится лог.0, который закроет ключ 1 и откроет ключ 2: на инвертирующий вход дифференциального усилителя с коэффициентом усиления 2 (6) в этом случае будет подано напряжение, равное 0. Таким образом, на выходе компаратора (7) появится значение первого (старшего) разряда выходного кода, а дифференциальный усилитель с коэффициентом усиления 2 произведет вычитание поданного на его инверсный вход напряжения (U0 или 0) из входного и усилит в 2 раза разность напряжений на прямом и инверсном входе; в любом случае эта разность по величине окажется меньше цены разряда (в предельном случае -равна). Выходное напряжение дифференциального усилителя с коэффициентом усиления 2 (6) подается через открытый ключ (5) на вход второго аналогового запоминающего устройства (11), где оно запоминается и поступает на вход усилителя постоянного тока с коэффициентом усиления 2 (8), затем оно поступает на вход каскодного дифференциального операционного усилителя (15), где максимально усиливается полезный сигнал, выход усилителя постоянного тока с коэффициентом усиления 2 (8) последовательно соединен со входом каскодного дифференциального операционного усилителя (15), выход каскодного дифференциального операционного усилителя (15) последовательно соединен со входом устройства для измерения максимального значения импульсного аналогового сигнала (16), затем напряжение поступает на вход устройства для измерения максимального значения импульсного аналогового сигнала (16), после чего исключается возможность регистрации аддитивных помех, проявляющихся в виде локальных экстремумов, выход устройства для измерения максимального значения импульсного аналогового сигнала (16) соединен со входом ключа (4), далее через ключ (4) и компаратор (7) оно поступает на вход преобразователя последовательного кода в параллельный (13).

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Ru 2168269, 2001 г.

2. Ru 2245000, 2005 г.

3. Ru 2640744, 2016 г.

4. Ru 2063048, 1996 г.

Аналого-цифровой преобразователь для измерения колебаний, состоящий из пяти ключей (блоки 1-5), дифференциального усилителя с коэффициентом усиления 2 (блок 6), компаратора (блок 7), усилителя постоянного тока с коэффициентом усиления 2 (блок 8), инвертора (блок 9), два аналоговых запоминающих устройства (блок 10, блок 11), устройства управления (блок 12), преобразователя последовательного кода в параллельный (блок 13), счетчика по модулю М (блок 14), отличающийся тем, что в него дополнительно введены каскодный дифференциальный операционный усилитель (блок 15) и устройство для измерения максимального значения импульсного аналогового сигнала (блок 16), причем выход усилителя постоянного тока с коэффициентом усиления 2 (блок 8) последовательно соединен со входом каскодного дифференциального операционного усилителя (блок 15), выход каскодного дифференциального операционного усилителя (блок 15) последовательно соединен со входом устройства для измерения максимального значения импульсного аналогового сигнала (блок 16), в свою очередь, выход устройства для измерения максимального значения импульсного аналогового сигнала (блок 16) соединен со входом ключа 4 (блок 4).

Группа изобретений относится к области измерительной технике и может быть использована в приборостроении для преобразования напряжения в цифровой код. Техническим результатом является повышение разрешающей способности устройства.

Устройство цифро-аналогового преобразования, способ, носитель данных, электронный музыкальный инструмент и устройство обработки информации // 2730443

Заявленное решение относится к устройствам цифро-аналогового преобразования. Технический результат - уменьшение потребляемой мощности.

Способ пространственного кодирования и передачи цифровой информации // 2730422

Изобретение относится к системам беспроводной связи. Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости и скорости передачи цифровой информации.

Гибридный датчик измерения углового положения // 2727345

Изобретение относится к измерительной технике, автоматике и может быть использовано при создании высокоточных аналого-цифровых преобразователей, датчиков перемещений и систем контроля параметров изделий электронной техники.

Способ нониусного цифроаналогового преобразования // 2726911

Изобретение относится к технике преобразования электрических сигналов. Технический результат заключается в повышении точности преобразования аналоговой величины.

Ацп с использованием переходного процесса в rc-цепи // 2726292

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аналого-цифровым преобразователям и может быть использовано в цифровых системах для измерения аналоговых величин.

Интегрирующий аналого-цифровой преобразователь напряжения // 2725678

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности, к устройствам измерения электрического напряжения. Техническим результатом является повышение точности преобразования напряжения в код за счет оценки составляющей погрешности от краевых эффектов в многотактных интегрирующих АЦП с суммированием результатов преобразования в примыкающих частных циклах в начале и конце полного цикла преобразования и прямого введения поправки в цифровой форме в результат преобразования.

Способ компенсации фазовых искажений в многоканальных системах аналого-цифрового преобразования сигналов и устройство для его реализации // 2723566

Группа изобретений относится к области радиотехники и может быть использована в стендовой аппаратуре для отработки устройств приема и обработки радиосигналов, а также в составе рабочей аппаратуры для устранения фазовой неравномерности каналов приема радиолокационных сигналов.

Блок обработки электрокардиосигнала с аналого-цифровой фильтрацией // 2723222

Изобретение относится к медицинской технике. Блок обработки электрокардиосигнала с аналого-цифровой фильтрацией содержит для каждого канала фильтр верхних частот (ФВЧ), по меньшей мере один внешний или встроенный в аналого-цифровой преобразователь (АЦП) усилитель сигнала, внешний или встроенный в микроконтроллер АЦП, цифровой фильтр нижних частот, цифровой режекторный фильтр.

Способ пространственно-временного многолучевого кодирования информации на основе многолучевой адаптивной антенной решетки // 2717916

Изобретение относится способу пространственно-временного многолучевого кодирования. Технический результат направлен на улучшение качества сигнала в точке приема и уменьшении времени на передачу символа.