Квадратирующий аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1983 года по МПК G06G7/20 

управляемого ключа, первый вывод которого подключен к входу интегратора, а второй вывод третьего управляемого ключа через третий масштабный резистор подключен к выход: цифроаналогового преобразователя.

КВАДРАТИРУЮЩИЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий интегратор, нуль-орган,двоичный счетчик, цифроаналоговый преобразователь, два управляемых ключа, два масштабных резистора, блок управления, который содержит счетчик, триR5-триггера, элемент НЕ, элемент И, генератор тактовой частоты, причем вход элемента НЕ подключен к выходу нульоргана и 5 -входу первого R5 -триггера ,-R -вход которого подключен к выходу элемента НЕ,S -вход второго R6-триггера подключен к 01ине запуска а R -вход подключен к S-входу третьего RS -триггера и выходу старшего разряда счетчика, счетный вход которого подключен к выходу первого элемента И, первый вход которого подключен к выходу генератора тактовой частоты, инвертирующий выход первого RS-триггера подключен к R -входу третьегоRS -триггера, прямые выходы второго и третьего RS -триггеров подключены соответственно к управляющим входам первого и второго управляемых ключей, первые выводы которых через первый и второй масштабные резисторы подключены соответственно к информационному входу квадратирующего аналого-цифрового преобразователя и шкне опорного напряжения, а вторые выводы управляемых ключей подключены к информационному входу интегратора, выход интегратора подключен к входу нуль-органа/ выходы двоичного счетчика подключены к цифровым входам цифроаналогового преобразователя, вькод . которого является выходом квадратирующего аналого-цифрового преобразователя, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности квадратирующего аналого-цифрового преобразователя в него введены третий масштабный резистор, третий управляемый ключ, а в блок управления дополнительно введены двaRS -триггера, четыре элемента И, элемент ИЛИ, причем неинвертирующий выход первого Н5-триггера подключен к первому входу второго элемента И, выход которого (Л подключен к В -входу четвертогоRS триггера, инвертирующий выход первого R5 -триггера подключен к счетному входу пятогоRS -триггера и первому входу элемента , выход которого подключен к входу сброса счетчика, R-вход пятогоRS -триггера подключен к S -входу второго RS -триггера, первому. входу третьего элемента И и :R-входу четвертого RS -триггера, инвертирующий выход которого подклюел чен к второму входу первого элемента И, инвертирующий выход третьего R5 -триггера подключен к первым ел входам четвертого и пятого элемен тов И, неинвертирующий выход пятого КЗ-триггера подключен к вторым вхо00 дам второго, третьего и четвертого элементов И, выход третьего элемента И подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход генератора тактовой частоты подключен к второму входу пятого элемента И, инвертирующий выход пятого R5 -триггера подключен к третьему входу пятого элемента И, выход которого подключен к информационному входу двоичного счетчика, выход четвертого элемента И подклюj4eH к управляющему входу третьего

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования входного сигнала в код с квадратичной зависимостью. Известен аналого-цифровой квадратор, содержащий интегратор, компаратор, преобразователь напряжение частота импульсов и счетчик f . Недостатком устройства является узкий класс решаемых задач. Наиболее близким к предлагаемому является аналого-цифровой преобразователь, содержащий интегратор, нульорган, двоичный счетчик, цифроаналоговый преобразователь, два управляемых ключа, два масштабных резистора, блок управления, котррыйсодержит счетчик, три R5-триггера, элемент НЕ, элемент И, генератор тактовой частоты, причем вход элемента НЕ подключен к выходу нуль-органа и S-ВХОДУ первого RS-триггера,R -вход которого подключен к выходу элемента НЕ, S -вход второго RS -триггера подключен к шине запуска, а R -вход подключен к S -входу третьего RSтриггера и выходу старшего разряда счетчика,. счетный вход которого подключен к выходу первого элемента И, первый вход которого подключен к выходу генератора тактовой частоты, инвертирующий выход первого RS -триггера подключен к R -входу третьего RS -триг гера, прямые выходы второго и третьего R5 -триггеров подключены соответственно к управл5пощим входам первого и второго управляемых ключей, первые выводы которых через первый и второй масштабные резисторы подключены соответственно к информационному входу квадратирующего аналого-цифрового пре образователя и шине опорного Напряжения, а вторые выводы управляемых кгаочей подключены к информационному входу интегратора, выход интегратора подключен к входу нуль-органа, выхода двоичного счетчика подключен к входу нуль-органа, выходы двоичного счетчика подключены к цифровым входам цифроаналогового преобразователя, выход которого является вьрсодом квад ратирующего аналого-цифрового преобразователя. Устройство работает по принципу двойного интегрирования. Отличительной особенностью прототипа является то, что в момент обрат ного интегрирования от опорного напряжения вычитается напряжение выхода цифроаналогового преобразователя, В результате опорное напряжение имеет вид спадающего, пкпообразного напряжения,что после интегрирования дает параболическ /то форму напряжения . Недостатком известного устройства явллется невысокая точность преобразования, особенно для,., больших величин входного сигнала, обусловленных переменной крутизной пересечения сигнала с нулевым уровнем в зависимости от входного сигнала, Цель изобретения - увеличение точности квадратирующего аналого-цифрового преобразователя. Поставленная цель достигается тем. что квадратирующий аналого-цифровой преобразователь, содержащий интегратор, нуль-орган, двоичный счетчик, цифроаналоговый преобразователь, два управляемых ключа, два масштабных резистора, блок управления,который содержит счетчик, три RS-триггера, элемент НЕ, элемент И, генератор тактовой частоты, причем вход элемента НЕ подлючен к выходу нуль-органа и 5 -входу первого R5-триггера, R-вход которого пoдкJПoчeн к выходу элемента НЕ,5 -вход второго Й5 триггера подключен к шине запуска, а R-вход подключен к 5 -входу третьего RS-триггера и выходу старшего разряда счетчика, счетный вход кот,орого подключен к выходу первого элемента И, первый вход которого подк.пючен к выходу генератора тактовой частоты, инвертирующий выход первого R5 -триггера подключен кК -входу третьего RS-триггера, прямые выходы второго и третьего RS -триггеров подключены соответственно к управляющим входам первого и второго yпpaзляe 4ыx ключей, первые .вьшрды которых через первый и второй масштабные резисторы подключены соответственно к няфор мационному входу квадратирующего аналого-цифрового преобразователя и шине опорного напряжения, а вторые выводы управляемых ключей по.цключены к информационно 1у зходу интегратора, выход интегратора подключен к входу нуль-органа, выходы двоичного счетчика подключены к цифровым входам цифроаналогового преобраэователя, выход которого является выходом квадратирующего аналогоцифрового преобразователя, дополнительно введены третий масштабный резистор, третий управляемый ключ, а в блок управления дополнительно введены дваRS -триггера, четыре элемента И, элемент ИЛИ, причем неинвёртрующий выход первого R5 -триггера подключен к первому входу второго элемента И, выход которого подключен кЗ -входу четвертого R5 -триггера, инвертирующий выход первого КЗ-триггера подключен к счетному входу пятого R5-триггера и первому входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу сброса счетчика, пятогоЯЭ-триггера подключен к 5 -входу второго R5 -триггера, первому третьего элемента И и R -входу четвертого RS -триггера, инвертирующий выход которого подключен к второму входу первого элемента И, инвертирующий выход третьего R5 -триггера подключен к первым входам четвертого и пятого элементо в И, неинвертирующий вых-од пятого ЯЬ -триггера подключен к вторыгл входагл второго, третьего и четвертого элементов И, выход третьего элемента И подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход генератора тактовой частоты подключен к второму входу пятого элементаИ, инвертирующий выход пятогоR5 -триггер подключен к третьему входу пятого элемента И, выход которого .подключен к информационному входу двоичного счетчика, выход четвертого элемента И подключен к управляющему входу третьего управляемого клча , первый вывод которого подключен к входу интегратора, а второй вывод третьего управляемого ключа через третий масштабный резистор подключен к выходу цифроаналогового преобразователя,

На фкг. 1 представлена структурная схема квадратирующего аналогоцифрового преобразователя;На фиг, 2 функциональная схема блока управления .

Квадратирующий аналого-цифровой преобразователь содержит управляемые ключи 1-3, интегратор 4,цифроаналоговый преобразователь 5, нульорган б, блок 7 управления, двоичный счетчик 8, масштабные резисторы 9 11, блок 7 управления содержит элемент НЕ 12,5 -триггеры 13 17, элементы И 1-8-22, элемент ИЛИ 23J счетчик 24, генератор 25 тактовой частоты, причем вход элемента НЕ 12 подклзочен к выходу нуль-органа б иS ВХОДУ первого 13 R5-триггера ,, R -вход которого подключен к выходу элемента НЕ 12, S -вход второго 14 R5 -триггера подключен к

шине запуска, а R -вход подключен к 5-входу третьего 15 RS-триггера и выходу старшего разряда счетчика 24, счетный вход которого подключен к выходу первого 18 элемента И, первый вход которого подключен к выходу генератора 25 тактовой частоты, инвертирующий выход первого 13R5 -триггера подключен к R -входу третьего. 15 RS-триггера, прямые выходы второ0го 14 и третьего 15 R5 -триггеров подключены соответственно к управляющим входам первого 1 и второго 2 управляемых ключей, первые вьгводы которых через первый 9 и второй 10

5 масштабные резисторы подключены сбответственно к информационному входу квадратирующего аналого-цифрового преобразователя и шине опорногонапряжения, а вторые выводы управляемых ключей 1 и 2 подключены к ин0формационному входу интегратора 4, выход интегратора 4 подключен к входу нуль-органа 6, выходы двоичного счетчика 8 подключены к цифревым входам цифроаналогового преобра5зователя 5, выход которого является выходом квадратирующего аналогоцифрового преобразователя.

Неинвертирующий выход первого 13: R5-триггера подключен к первому вхо0ду второго 19 элемента И, выход которого подключен к S -входу четвертого 16R5 -триггера, инвертирующий выход первого 13R5- триггера подключен к счетному входу пятого 17RS -триггера

5 и первому входу элемента ИЛИ 23, выход которого подключен к входу сброса счетчика 24, R -вход пятого 17 КЗ-триггера подключен к S -входу второго 14R5-TpHrrepa, первому входу третьего 20 элемента И и Я -входу

0 четвертого 16 R5 -триггера, инверти- рующий выход которого подключен к второму входу первого 18 элемента И, инвертирующий выход третьего 15R5-триггера подключен к первым входгш четвертого 21 и пятого 22 элементов И, неинвертирующий выход пятого 17 ЯЗ -триггера подключен к вторым входам второго 19, третьего 20 и четвертого 21 элементов И, выход

0 третьего 20 элемента И подключен к второму входу элемента ИЛИ 23, выход генератора 25 тактовой частоты подключен к второму входу пятого элемента И 22, инвертирующий выход пя

5 того 17 R5 -триггера подключен к третьему входу пятого элемента И 22, выход которого подключен к информационному входу двоичного счетчика 8, выход четвертого 21 элемен0та и подключен к управляющему входу третьего 3 уйравляемого ключа, первый вывод которого подключен к входу интегратора 4, а второй вьшод третьего 3 управляемого ключа через третий 11 масштабный резистор подклю5

чен к выходу цифроаналогового преобразователя.

Квадратируюший аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом.

В момент запуска открывается первый управляемый ключ 1 и входной сигнал интегрируется в течение времени Т; , определяемого разрядностью счетчика 24 в блоке 7 управления и частотой генератора 25 тактовой частоты. Затем открывается управляемый ключ 2 и интегратором 4 интегрируется сигнал от источника опорного напряжения до тех пор, пока напряжение на выходе интегратора 4 не станет равно нулю. В течение этого времени тактовые импульсы с генератора 25 тактовой частоты блока 7 управления поступают на вход двоичного счетчика 8. Количество импульсов, поступающих в двсичный-счетчик 8, пропорционально времени второго цикла интегрирования и пропорционально преобразуемому сигналу.

Таким образом, код N на выходах двоичного счетчика 8 есть цифровое представление преобразуемого сигнала Unp с некоторым коэффициентом пропорциональности К,

(1)

N

прUnpeoSp

fpue.i

Поскольку сигнал на выходе цифроаналогового преобразователя 5 можно представить как

(2)

вы.Ll,0)п .uan

а аналоговый вход цифроаналогового преобразователя 5 соединен с источником преобразуемого сигнала, то выражение (2) лримет вид

. ) gz.uan ( После первого срабатывания нульоргана б замыкается управляемый ключ 3 и начинается третий такт интегрирования интегратора 4 в течение времени Тз, равного Tf. Затем,как и в первом случае, открывается управляемый ключ 2 и происходит разряд интегратора 4 в течение времени Т. до второго срабатывания нуль-органа б - это четвертый цикл интегрирования.

Поскольку пропорционально сигналу с выхода квсшратирующего аналого-цифрового преобразователя, то, следователь но,

T4Unp- /4)

Пересечение сигнала на выходе интегратора 4 с нулевым уровнем происходит под постоянным наклоном. Таким образом исключаются недостатки прототипа, т.е. увеличивается точность квадратирующего аналого-цифрового преобразователя. СГЭ