Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1984 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к области измерений характеристик случайных процессов, в частности к аналого-циф ровым преобразователям напряжение код. По основному авт. св. № 866732 известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий преобразователь напряжение - время, выполненный на последовательно соединенных зарядном устройстве и дискриминаторе интервалов времени,-выход которого соединен с первым входом элемента пропускания выход которого соединен со входом счетчика, а второй вход - с выходом генератора кодовых импульсов и со входом генератора случайных интервалов времени, выход которого соединен с управляющим входом дискриминатора интервалов времени преобразователя напряжение - время 11. Недостатком известного устройства является невысокая точность вследствие того, что оно не позволяет вырав нить дифференциальную нелинейность, обусловленную зависимостью порога сра батывания счетчика от зафиксиров.анно в нем информации, так как в реальных устройствах импульсы, генерируемые генератором кодовых импульсов, не прямоугольные, а трапецеидальные вследствие наличия паразитных емкостей в линии передачи, наличия входной паразитной емкости у счетчика и т.п; Целью изобретения является повышение точности преобразователя. Указанная цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь введены генератор случайных чисел и цифровой сумматор, первый вход которого соединен с выходом счетчика, а второй вход - с первым выходом генератора случайных чисел, второй выход которого соединен со вторым входом счетчика. 1 На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг 2 и 3 - графическое пояснение работы известного и предлагаемого устройств где tji и tt временные интервалы, определяющие время срабатывания счет чика между передними фронтами нечетных и четных импульсов, причем Устройство содержит преобразователь 1 напряжение - время, состоящий из зарядного устройства 2 и дискрими натора 3 интервалов времени, счетчик 1 82 4, элемент 5 пропускания, генератор 6 кодовых импульсов, генератор 7 случайных интервалов времени, генератор 8 случайных чисел и цифровой сумматор 9, причем выход зарядного устройства 2 соединен с первьм входом дискриминатора 3 интервалов времени, выход которого соединен с первым входом злемента 5 пропускания, второй вход элемента 5 пропускания соединен с выходом генератора 6 кодовых импульсов и с входом генератора 7 случайных интервалов времени, выход которого соединен со вторым входом дискриминатора 3, выход злемента 5 пропускания соединен с первым.входом счетчика 4, выход которого соединен с первым входом цифрового сумматора 9, а второй вход счетчика 4 соединен с одним выходом генератора 8 случайных чисел, другой выход которого соединен со вторым входом цифрового сумматора 9. Преобразователь работает следующим образом. По команде Начало измерения на зарядном устройстве 2 запоминается входное напряжение U(, а с генератора 8 случайных чисел в счетчик 4 записывается случайное число Nj в прямом коде, а в цифровой сумматор 9 в инверсном коде - Ni, кроме этого генератор 7 случайных интервалов времени начинает формировать случайный интервал времени, который формируется из целого числа периодов импульсного сигнала, вырабатываемого генератором 6 кодовых импульсов. В конце случайного интервала времени дискриминатор 3 интервалов времени начинает формировать импульс, длительность которого пропорциональна напряжению Ux, запомненному на зарядном устройстве 2, причем передний фронт импульса открывает элемент 5 пропускания, а задний фронт - закрывает, в результате чего элемент 5 пропускания пропускает на вход счетчика 4 импульсы с генератора 6 кодовых импульсов, число которых пропорционально измеряемому напряжению. В этом случае в счетчике 4 записывается число, равное сумме N и числа импульсов, пропущенных элементом 5 пропускания, затем данное число переписывается в цифровой сумматор 9, где от данной суммы вычитается чисо Ni. В результате этого на выходе.циф рового сумматора 9 будет число, равное количеству импульсов, пропорциональных измеряемому напряжению. Посл того как информация снята с цифрового сумматора 9, устройство возвращается в исходное состояние, затем цикл измерения повторяется. Так как аналого-цифровые преобразователи, предназначенные для построения гистограмм, работают с постоянной частотой измерения, то возникают корреляционные связи между числом, которое записано в счетчике и пропор ционально или равно ширине, канала, и уровнем срабатывания первого триггера счетчика, что приводит к искажению ширины каналов. Введение случайного числа в счетчик приводит к тому, что запись импульсов в счетчик начинается каждый раз со случайного порога срабатывания первого триггера счетчика, что при больших количествах измерений приводит к выравниванию ширины каналов аналого-цифрового преобразователя. Аналого-цифровой преобразователь может работать без генератора случайных чисел и цифрового сумматора, .а также указанными блоками. Для простоты пояснения предпололсим, что в первом случае уровень срабатывания первого триггера счетчика зависит только от состояния, в котором находится этот триггер. При этом возникает различие в ширине четных и нечетных каналов. Это происходит вследствие того, что заполнение временного интервала, вьфабатываемого диcJкpиминaтopoм интервалов времени, происходит при различных уровнях срабатывания первого тригера счетчика для четных и нечетных импульсов, так как уровень срабатывания первого триггера в нулевом состоянии более высокий, чем при единичном состоянии. Это приводит к неравенству временных интервалов Т и j, определяющих время срабатьгаания счетчика между передними фронтами нечетных и четных импульсов, что и определяет ширину каналов аналого-цифрового преобразователя (графическое пояснение представлено на фиг. 2). Согласно второму варианту работы аналого-цифрового преобразователя запись импульсов, число которых пропорционально измеряемому напряжению, на счетчик начинается, в отличие от первого случая, при каждом новом измерении с нового уровня срабатывания первого триггера счетчика, так как каждый раз в счетчик предварительно записываются случайные числа, подчиненные, например, равномерному закону распределения. При больших количествах измерений это приводит к усреднению ширины каналов аналого-цифрового преобразователя (фиг. 3), при этом ширина каждого канала определяется по формуле ,|t, ширина канала; количество измерений; время между передними фронтами импульсов генератора кодовых импульсов. Таким образом, изобретение позволяет увеличить точность устройства И качество изделий, в которых оно кс.пользуется.

АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ по авт. св. № 866732, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены генератор случайных чисел и цифровой сумматор, первый вход которого соединен с выходом счетчика, а второй и ход - с первым выходом генератора случайных чисел, второй выход которого соединен с вторым входом счетчика. 00 00 00 00

t n n n -L -r/ n . I