Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1983 года по МПК H03K13/20 

Изобрете{гае отворится к информационно-измеритепьной технике и предназначено для преобразования интегральной ппощаци электрических импульсов в число- импульсный код. Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий зарядный блок, первый вход которого соединен с входной шиной преобразователя, а второй - с шиной начального смещения, разрядный блок соединенный с выходной шиной преобразователя, и дозирующий конденсатор, соединенный с выходами зарядного блока и входами разрядного блока 1. Его недостатком является пониженная точность. . Известен аталого-цифровой преобразователь, содержащий зарядный блок, пер-, вый вход которого через ключ соединен с входной шиной, а второй вход - с шиной начального смешения, конденсатор и разрящвый блок, подключенные к выходу зарядного блока, генератор временных интервалов, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, первый к второй триггеры и первый и второй счетчики 1 2j., . , Недостатком известного устройства является наличие погрешности, вызванной смещением нуля под действием дестабилизирующих факторов. Цель изобретения - повышение точнос ти преобразования. Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразов атель, содержащий зарядный блок, первый вход которого через ключ соединен с входной шиной, а второй вход - с шиной началь ного смещения, конденсатор и разрядный блок, подключенные к выходу зарядного блока, генератор временных интервалов, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, первый и вто рой триггеры и первый и второй счетчики, введены третий счетчик, дифро-аналоговый преобразователь и второй и третий элементы И, первые входы которых подключены к входам установки нуля первог и BTOpoix) счетчиков и первого триггера, и к выходу генератора временных интервплов, вход которого соединен с пусково шиной и управляющим входом ключа, при чем выход цифро-аналогового преобразователя соединен с шиной начального смещения, а вход с выходом третьего счетчика, вычитающий и суммирующий входы которого подключены соответствен но к ш тходам второго и третьего эпемен тов И, вторые входы которых подключен соответственно к прямому выходу первого триггера и инверсному выходу второго триггера, при этом выход первого элемента И подключен к входу первого счетчика, выход которого подключен к входу второго счетчика и входу установки единицы первого триггера, вход установки нуля которого подключен к выходу второго триггера, а вход установки единицы второго триггера соединен с выходом в второго счетчика. На чертеже представлена функииональгная схема преобразователя. Устройство содержит зарядный блок 1, соединенный с входной шиной 2 через ключ 3, управляющий вход которого соединен с шиной 4 запуска. Второй вход зарядного блока 1 соединен с шиной 5 начального смещения. Конденсатор 6 соединен с выходом зарядного блока 1 и входом разрядного блока 7, который соединен с выходной шиной 8 преобразователя. Выход счетчика 9 соединен с цифроаналоговым преобразователем Ю, выход которого соединен с шиной 5 начального смещения. Выходная шина 8 соединена через элемент И 11 входом .счетчика12, выход которого соединен с входом счетчика 13. Выходы счетчиков 12 и 13 с соединены с входами установки 1 трит г«фов 14 и 15 соответственно. Примой выход триггера 15 соединен с входом установки О триггера 14. Прямой выход триггера 14 соединен через элемент И 16 с вычитающим входом счетчика 9, а инверсный выход триггера 15 соединен через элемент И 17 с суммирующим входом счетчика 9. Вход генератора 18 временных интервалов соединен с шиной 4 запуска. Выход генератора 18 с входами элементов И11, 16 И--17 и с входами установки О счетчиков 12и 13 триггера 15. Преобразователь работает следующим образом. При наличии сигнала Пуск на шине 4 ключ 3 открыт, генератор 18 выклю чен. При этом сигнал с генератора 18 закрывает элемент И 11 и устанавливает в нулевое состояние счетчики 12 и 13и триггер 15. Сигнал с выхода триг гера 15 устанавливает в нулевое состояние триггер 14. Сигнал с триггера 14 закрывает элемейт И 16. Элемейт И 17 открыт сигналами с триггера 15 и гедаратора 18. В счетчике 9 записано некоторое число И , которому соответс ;вует сигнал 3 на выходе анапбго-цифрового преобразователя 10, который попается на второй вход .зарядного блока 1 На этот же вход подается начальное смешение Эй и по шнне 5 Св частности Эу О). Суммарный сигнал Q + 7ц через зарядный бпок 1 поступает на конденсатор 6. Конденсатор 6 ;заря жается до уровня И, при котором сраба тывает разрядный бпок 7, при этом на выходной шине 8 появляется импульс, процесс перезаряда конденсатора 6, имеющего емкость С, повторяется с частотой, равной огде :D, 1 - ток утечки через зарядный - и разрядный блоки. За время измерения Т ни выходе 8 .появится NO импульсов,, причем При поступлении на входную шину 2 импульсов тока ток заряда конденсатора в увеличится, что приведет к увепиченшо количества импульсов на выходе 8 на My к. о iicat где -fci - длительность к-го импульса; Лу - мгновенное значение тока к-го импульса. Всего на выходе 8 за время измерения Т появится VI импульсов N NO- -NHНаличие начального тока :7о н + исключает потерю информации при измерении суммарной площади редких импульсов, которая может происходить за счет токов утечек через зарядный и разрядный блоки. .Однако и при наличии начального тока 0 3 д + Э JJ из-за нестабильност вэ tJx) изменяется начатшное число NOС цеттыо исключения погрешности, свя занной с нестабильностью тока Э, производится коррекция величины тока о путем изменения тока 0, Коррекция производится в паузах меж ду измерениями следующим образом. При отсутствии сигнала Пуск ва шв не 4 ключ 3 закрыт, генератор 18 временных интервалов включен. Так как клю 3 закрыт, сигналы с входами 2 на заряд ный бпок 1 не поступают, и частота о определяется только током . 3 Во включенном состоянии генератора 8 сигнал сброса поступает ва счетчики 12. и 13, триггер 15 снят, элемент И 11 открыт, а этменты И 16 и 17 закрыты. Импульсы с ылхода разрядного блока 7 поступают через открытый элемент И 11 на счетчик 12i, а с счетчика 12 - на счетчик 13. Генератор 18 открывает эле-, мент И 11 на время to за которое на счетчики 12 и 13 поступит И о импульсов, гае Счетчики 12 и 13 имеют емкость И 12 и У 13 соответственно, а их общая емкость И Емкость счетчиков Vi выбирается такой, чтобы при нетлинальной частоте , выполнялось соотношение У ЛС ЛЛ-vij. В этом случае до окончания временного интервала -feo на триппер 15 поступит импульс переполнения счетчика 13. Сигналы с выходов триггера 15 откроют элемент И 17, и снимут блокировку трИ1 гера 14. Триггер 14 останется в нулебом состоянии, так как переполнения счегчика 12 после переполнения счетчика 13не происходит ( + Hia). а до переполнения счетчика 13 импульсы переполнения счетчика 12 не опрокидывали триггер 14 в связи с наличием сигнала блокировки с триггера 15. По окончании временного интервала Ьо с генератора 18 на элементы И 16 и 17 поступает открывающий сигнал. Но так как триггер 14 выключен, а триггер 15 включен, оба элемента 16 и 17 будут закрыты. На входы счетчика 9 импульс .не поступит - состояние цифроаналогового преобразоватетш 1О не из - менится, в результате не изменится сигнал D . Таким образом, импульсы на выходе 8 будут следовать с прежней частотой f 0 1. По окончании каждого цикла работы генератора 18 сигнал с его выхода устанавливает счетчики 12 и 13 и триггеры 14и 15 в исходное состояние. При увеличении частоты -f за счет изменения токов утечки Dyj после переполнения счетчика 13 произойдет перепопвэние счетчика 12 ( +У).Импульс переполнения счетчика 12 опрокинет триггер 14. По окончании временного и терватш -Ьо сигнал с генератора 18 пося-упит через открытый элемент И 16 на вычитающий вход счетчика 9. Содержимое счетчика 9 уменьшится на единицу уменьшится сигнал . В результате уменьшится ток заряда конденсатора 6, что приведет к уменьшению частоты Уменьйгенне содержимого счетчика 9 бу дет происходить и в последующих циклах/

работы генератора 18, пока частота Eg не уменьшится настолько, что снова будет Быпопняться условие + .При уменьшении частоты Q за счет изменения токов утечки в течение интервала о счетчик 13 не перепопнит ся (Яо) в результате оба триггера 14 и 15 окажутся в нулевом состоянии. окончании временного интервала 4 сигнал с генератора 18 поступит через открытый элемент И 17 на суммирующий вход счетчика 9. Содержимое счетчика 9 увеличится на единицу - увеличится сигнал . В резу11ьтате увеличится ток, заряда конденсатора 6, что приведет к увеличению частоты о- Увеличение со -держимого счетчика Q будет происходить и в последующих циклах работы генератора 18, пока частота не увеличится настолько, что снова будет выполняться условие У17Ио.

Итак, частота будет корректироваться таким образом, что на выходе 8 число импульсов Vio за время -Ьо будет удерживаться в пределах от V до Vi +И Емкость VI счетчика 12 выбирается такой, чтобы отношение И не превышало величины заданной погрешности измерения.

Таким образом, благодаря отличительным признакам изобретения повышается точность преобразования.

АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий зарядный бпок, первый вход которого через кпюч соединен с входной шиной., а второй входс шиной начального смещения, конденсатор и разрядный блок, подключенные к выходу зарядного блока, генератор времен№1х интервалов, выход которого подключен к первс лу входу первого элемента И, первый и второй триггеры и первый и второй счетчики, отпичающййс я тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены третий счетчик, цифро-аналоговый преобразователь и второй и третий элементы И, первые входы которых подключены к входам- установки нупя первого и второго счетчиков и первого триггера, и к выходу генератора временных интервалов, вход которого соединен с пусковой шиной и управляющим входом ключа, причем выход цифро-аналогового преобразователя соединен с шиной начального смещения, а вход - с выходом третьего счетчика, вычитарэтций и суммирующий входы которого подключены соответственно к выходам второго и третьего элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к прямому выходу первого триггера и инверсному выходу второго СЛ С триггера, при этом выход первого элемента И подключен к входу первого счет чика, выход которого подключен к входу второго счетчика и входу установки единицы Евервого триггера, вход установки нуля которого подключен к выходу второ-го триггера, а вход установки единицы второго триггера соединен с выходом , второгю счетчика.

ЗгоЗг

Cfieinfffve

S fftffffd

ТО

fS

Mff