Аналого-цифровой преобразователь

 

/й (72) Авторы изобретения

Ф. А. Шаймарданов, О. E. Рассказов, Ю. П. Орлов, В. П. Школин и В. В. Озеров

Уфимский авиационный институт нм. Орджоникидзе (71) Заявитель (54) АНАЛСЯ О-0И

Изобретение, относится к преобразованию аналоговой информации в цифровой код и может быть использовано в измерительных приборах и устройствах ввода, связывающих цифровую машину с датчиками объекта управления.

Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий источник опорного .напряжения, аналоговые ключи, интегратор, блок управления, генератор импульсов, счетчик и элемент И fl) .

Недостатком такого преобразователя является большое время цикла преобразования.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению являеч ся аналого-цифровой преобразователь, содержащий источник опорного напряжения, аналоговые ключи, интегратор, выполненный в виде операционного усилителя с емкостной обратной связью, компаратор, пороговое устройство, задающее порог на выходе интегратора, блок управления с устройством формирования

ФРОВОИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ;: д - 3

; Ф !Щ;:Ц.,:., ;.

2 . периода интегрирования измеряемого сигнала и генератором импульсов, пере:счетную схему, блок формирования перио» да,интегрирования оповного напояжения, счетчик и элемент И 2) .

Недостатком этого преобразователя является низкое быстродействие преобразованияя.

Gem изобретения — повышение быстродействия преобразования.

Указанная цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий источник опорного напряжения, I аналоговые ключи, интегратор, выполненный в виде операционного усилителя с емкостной обратной связью, компаратор, пороговое устройство, задающее порог на выходе интегратора, блок управления с устройством формирования периода интегрирования измеряемого сигнала и генератором импульсов, блок формирования периода интегрирования опорного напряжения, счетчик и элемент И, введены элементы ИЛИ и И, причем один вход

3 799 1 одного элемента И соединен с выходом генератора импульсов, цругой вхоц— с выходом порогового устройства, а выход элемента И поцключен к оцному входу блока формирования периода интегрирования опорного напряжения, входы остальных элементов И соединены с определенными разрядными выходами счетчика, а выходы — с входами элемента ИЛИ„ выход которого поцключен к другому входу блока формирования периода интегрирования опорного напряжения.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема аналого-цифрового преобразователя на фиг. 2 — временная диаграмма, поясняющая принцип цействия аналого-цифрового преобразователя.

Аналого-цифровой преобразователь (фиг. 1) содержит интегратор 1, построенный на основе опер.ационного усилителя с емкостной обратной связью, аналоговые ключи 2 и 3 цля подключения на вхоц интегратора источника опорного напряжения 4 и измеряемого сигнала 5,компаратор 6, пороговое устройство 7, задающее пороговое напряжение 8 на выходе интегратора, блок 9 управления с устройством 10 формирования периода интегрирования измеряемого сигнала и генератором

11 импульсов, блок 12 формирования периода интегрирования опорного напряжения, счетчик 13, с выхода которого снимается коц 14 результата преобразования, элемен ты 15 И, проиэвоцящие дешифрацию выбранных особым образом разрядных выходов счетчика, элемент 16 ИЛИ, элемент 17

И, по сигналу которого осуществляется подключение опорного напряжения на вход интегратора, элемент 18 И на входе счетчика, вход преобразователя 19, выход 20. м

На фиг. 2 изображены напряжение 21 на выходе ие интегратора, старт-импульс

22, импульсы 23 с выхода генератора

45 импульсов, периоц 2Ч. интегрирования измеряемогоо сигнала, период 25 интегри.рования с ïîðíoãî напряжения, импульсы

26, прошедшие на счетчик, стоп-им$0 пульс 27.

Работа аналого-цифрового преобразователя происходит следующим образом.

При поступлении на вход 19 стартимпульса 22 сбрасывается в ноль счетчик

13 и привоцится в действие блок 9 управления. Импульсы 23 с выхода генератора 11 импульсов поступают на устройство 10 формирования периода интегри33 4 рования измеряемого сигнала, выходной сигнал которого поступает на управляющий вход аналогового ключа 3, в результате чего измеряемый сигнал 5 через аналоговый ключ 3 подключается на вход. интегратора 1. Происхоцит интегрирование измеряемого сигнала. Как только напряжение 21 на выходе интегратора достигнет порогового напряжения 8 порогового устройства 7, последнее формирует выходной сигнал и первый же пришедший импульс с выхода генератора импульсов через элемент 17 И поступает на блок 12 формирования периоца интегрирования опорного напряжения, выходной сигнал которого отпирает аналоговый ключ 2 подключая опорное напряжение источника опорного напряжения 4 на вход интегратора. Одновременно импульсы 23 через элемент 18 И поступают на вход счетчика 13. Сигналы определенных разряцных выходов счетчика, выбранных в зависимости от порогового напряжения и опорного напряжения с тем, чтобы выхоцное напряжение интегратора никогда не было меньше напряжения порога компаратора 6, поступают на элементы 15 И, выходной сигнал которых через элемент 16 ИЛИ и блок формирования BepHohB интегрирования опорного напряжения закроет аналоговый ключ

2 и элемент 18 И, что прекратит поступление опорного напряжения на sxoa интегратора и импульсов 26 на счетчик.

Это повторяется всякий раз, когда выхоцное напряжение интегратора цостигает пороговое напряжение. В конце периоца интегрирования измеряемого сигнала

24 выхоцной сигнал устройства формирования периода интегрирования измеряемого сигнала запирает ключ 3, чем прек, ращается поступление измеряемого сигнала. на вход интегратора, и через блок формирования периода интегрирования опорного напряжения отпирает ключ 2, подключая на вход интегратора опорное напряжение. Если выхоцное напряжение интегратора не достигает порогового напряжения за период интегриро вания измеряемого сигнала 24, то йнтег рирование опорного напряжения начинается после его окончания. Интегрирование опорного напряжения .заканчивается с появлением стоп-импульсов 27. на выходе

20 компаратора 6, который через блок формирования периода интегрирования опорного напряжения и аналоговый ключ

2 отключает опорное напряжение от входа интегратора и останавливает генератор

5 799 1

11 импульсов. Импуа сы 26 поступают на счетчик всякий раз, когда опорное напряжение подключается на вход asтегратора в течение периода интегрирования опорного напряжения 25, 5

Данный аналого-цифровой преобраэова» тель позволяет сократить время цикла преобразования до величины

Оп т„=т„+ с, где Т вЂ” период интегрирования изме.-ряемого сигнала, Цп — пороговое напряжение, U о -опорное напряжение, ь — постоянная времени интегриро ванин, 1$

Формула изобретения

39

Аналого-цифровой преобРазовате п содержащий источник опорного иапряже ния, аналоговые ключи, . интегратор, выполненный в виде операционного усилителя с емкостной обратной связью, компаратор, 3з пороговое устройство, задавшее порог на выходе интегратора, блок управления

33 б с устройством формирования периода интегрирования измеряемого сигнала и генератором импульсов, блок формирования периода интегрирования опорного напряжения, счетчик и элемент И, о т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия преобразования, в него введены элементы ИЛИ и И, причем оцин вход оцного элемента И соецинен с вйхопом генератора импуш сов, другой вход — с выходом порогового устройства, а выход элемента И подключен к одному входу блока формирования периода интегрирования опорного напряжения, вхо-. ды остальньх элементов И соединены с определенными разрядными выходами . счетчика, а выходы — с входами элемента ИЛИ, выход которого подключен к другому входу блока формирования периода интегрирования опорного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании

М 1385455, кл. б 4 Н, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

М 347910, кл. Н 03 К 13/20, 1970 (прототип).

799133

Заказ 10093.183 Тираж 999

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по данам изобретений и открытий

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

Поднисное

Фипиад ППГ6 Патент, г. Ужгород., уд. Проектная, 4

С И. уева

Редактор Т. Кисеаева Техред А.Бабинец ° Корректор .Ю. Макаренко