Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1983 года по МПК G01R17/06 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано 8 устройствах для кодиро вания сигналов, а также в системах автоматического управления и контро ля . Известно устройство, основанное на кодо-импульсном методе квантова ния с переменным шагом уравновешива ния по уровню и времени, содержащее нуль-орган, грубое и точное исполни тельные реле, генератор импульсов, счетчик-регистратор, цифровой потен циометр, триггер-делитель частоты и дешифратор с индикатором CU. ; Однако это устройство не обладает достаточным быстродействием. Так, в начальный период работы авто компенсатора работают счетчики обеи ступеней, что увеличивает емкость счетчиков точной ступени, а, следовательно, увеличивает время компен сации. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее нуль-орга первый вход которого соединен с объектом измерения, генератор импульсов, управляющий вход которого через усилитель-формирователь соеди нен с выходом нуль-органа, а выход через элементы запрета соединен со счетчиками точной и грубой ступеней f 2 J. Недостаток этого устройства состоит в том, что на последнем этапе компенсации частота уменьшается ниже критической, что приводит к нерациональному увепичению времени преобразования. Цель изобретения - повышение быст родействия устройства. Поставленная цель достигается тем что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий последовательно соединенные блок сравнения, усилитель-формирователь, инвертор, генератор, выход которого через первый и второй элементы запрета соединен со счетчиками точной и грубой ступеней, пороговый элемент, соединенный выходом с первым элементом запрета, а входом - с блоком сравнения , преобразователь код-аналог, выход ко торого соединен с вторым входом блока сравнения, а вход соединен со счетчиками точной и грубой ступеней введены два ключа, источник опорного напряжения и второй и третий порого7элементы, при этом управлявыевход генератора через первый юший ключ соединен с выходом усилителя-формирователя и через второй ключ - с источником опорного напряжения, а вход второго порогового элемента соединен с выходом блока сравнения, выход второго порогового элемента соединен с управляющим входом первого ключа и через инвертор - с управляющим входом второго ключа, вход третьего порогового элемента соединен с выходом блока сравнения, а выход соединен с управляющим входом первого элемента запрета. Введение перечисленных элементов не позволяет уменьшить частоту генератора ниже критической, т.е. часоты, при.которой исключаются динамические погрешности обусловленные инертностью пороговых элементов запрета. Из этого следует, что на последнем этапе компенсации частота уменьшается не до нуля, а до определенной величины, время переключений при которой удовлетворяет требованиям нормальной работы пороговых элементов. Время компенсации при этом уменьшается при сохранении прежней точности, а, следовательно, повышается быстродействие аналого-цифрового преобразователя. На фиг. 1 представлена блок-схема аналого-цифрового преобразователя; на фиг. 2 и 3 - графики работы преобразователя. Аналого-цифровой преобразователь содержит блок 1 сравнения, выход которого через усилитель-формирователь 2 и первый ключ 3 соединен с генератором А, источник 5 опорного напряжения соединен с генератором через второй ключ 6, при этом управляющий вход первого ключа соединен с выходом блока сравнения через второй пороговый элемент 7, а управляющий вход второго ключа соединен с выходом блока сравнения че- рез второй пороговый элемент и инвертор 9, выход генератора через первый 9 и второй 10 элементы запрета соединен со счетчиками точной 11 и грубой 12 ступеней, выход которых через цифрпаналоговый преобразователь 13 соединен с вторым входом блока сравнения, при этом управляющий вход, первого элемента запре/соединен с выходом третьего порогового элемента 1, вход которого соединен с выходом бло ка сравнения, а управляющий вход вто рого элемента запрет соединен с выхо дом первого 15 порогового элемента, вход которого соединен с выходом блока сравнения, ycrpOHcteo работает следующим образом. В исходном состоянии на выходе блокз V сравнения (фиг.1 ) устанавливается напряжение ди, равное разнос ти напряжений между входным U. и напряжением цифроаналогового преобразователя 13 0,,,. ди Ux - , которое через усиштель-формировател 2 поступает на первый ключ 3. Порог срабатывания второго порогового эле/мента 7 равным напряжению опорного источника 5 00. Таким обра зом , при ди U(Ha управляющий вход первого ключа подается разрешающее напряжение и напряжение с выхода блока сравнения прикладывается к управляющему входу генератора k, который вырабатывает частоту, как функцию от 4 и . По мере уменьшения напряжения ч1и срабатывает первый пороговый элемент 15, напряжение ера батывания которого равно напряжению одного кванта грубой ступени. Первьй пороговый элемент через второй элемент 10 запрета отключает счетчик грубой ступени 12 от генератора. При уменьшении л и ниже на выходе второго порогового элемента 7 формируется низкий потенциал, который зак рывает первый ключ и через инвертор открывает второй ключ, на вход генератора подается опорное напряжение, при этом генератор вырабатывает неизменную частоту. При|&и, равном напряжению одного точного кванта, срабатывает третий пороговый элемент 1, который через элемент 9 запрета запрещает прохождение импульсов на счетчик 11 точной ступени и выдает информацию об окончании измерения. Код снимается со счетчиков точной и грубой ступеней, Кривая 16 (фиг.2) иллюстрирует работу преобразователя при переменном шаге квантования по уровню и времени (прототип), кривая 17 - работу предлагаемого устройства. Время преобразования сокращается на время Jt t, где tj- время преобразования прототипа; время преобразования предлагаемого устройства. Изменение частоты квантования иллюстрируется графиком на фиг. 3. Кривая 18 характеризует изменение частоты генератора прототипа, кривая 19 - изменение частоты предлагаемого устрой ства. Таким образом, выбранный закон управления частотой генератора позволяет увеличить скорость квантования на последнем этапе компенсации, что приведет к сокращению времени преобразования .

йМ

/

ff

f//

;8

«/

ф1/г.1

У,

t/,

0

с

/fftl/ff7 fC/fffJf

Фг/г