Логарифмический аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1985 года по МПК G06G7/24 

Изобретение относится к автомати ке и может быть использовано в устройствах информационно-измерительно и вычислительной техники. Известен логарифмический анапого цифровой преобразователь, содержащи конденсатор, ключи, компаратор и бл регистрации О 3« Однако это устройство имеет недостаточную точность, поскольку лог рифм определяется по длительности времени разряда конденсатора и., Rcen. где R и С - сопротивление разрядной цепи и емкость конденса Topaj UBX входное напряжение; Ug - опорное напряжение. Погрешность преобразования, опре деленная с. учетом выражения (1), им ет вид v . ... , Re н.с Vгде d относительная пограшность сопротивления разрядной цепи-, относительная погрешность емкости конденсатора-, Оцр- относительная погрешность от несинхронностй импульсо генератора образцовой част ты блока регистрации и импульсов компаратора, возникающая при .измерении дли тельности времени разряда конденсатора t. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является лог рифмический аналого-цифровой преобр зователь, содержащий первьй накопительньй конденсатор, включенный меж ду общей шиной преобразователя и пе входом компаратора, подключенным через первый ключ к источнику опорного напряжения, второй накопительньй конденсатор, второй и третий ключи И блок регистрации, выполненный, например, в виде элемента И, входы которого соединены соответственно с выходами генератора импульсов и триггера и выход которого подключен к счетчику результата 2 3. Однако известный преобразователь имеет также относительно большую погрешность преобразования, которая может быть определена по формуле (2). Цель изобретения - повьшение точности. Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий источник опорного напряжения, компаратор, триггер, элемент И, счетчик результата, генератор тактовых импульсов, два накопительных конденсатора и три ключа, выход источника опорного напряжения подключен к информационному входу первого ключа, выход которого подключен к первому ВХОДУ компаратора -и через первый накопительный конденсатор - к общей шине преобразователя, первый и второй входы элемента И подключены соответственно к выходам генератора тактовых импульсов и три:- гера, выход элемента И подключен к входу счетчика результата, введены инвертор и одновибратор, вход которого подключен.к выходу компаратора, выход одновибратора подключен к : входу триггера и к управляющему входу первого ключа, выход генератора тактовых импульсов подключен к управляющему входу второго ключа и через инвертор к управляющему входу третьего ключа, информационный вход третьего ключа и выход второго ключа объединены и через второй накопительный конденсатор подключены к общей шине преобразователя, выход третьего ключа подключен к общей шине преобразователя, информационный вход второго ключа подключен к первому входу компаратора, второй вход которого является входом устройства. На чертеже приведена функциональная схема логарифмического аналого-цифрового преобразователя. Преобразователь содержит генератор 1 тактовых импульсов, инвертор. 2, ключ 3, накопительный конденсатор 4, ключ 5, накопительный конденсатор 6, ключ 7, компаратор 8, одновибратор , триггер 10, элемент И 11, счётчик 12 результата, причем генератор 1 тактовых импульсов, триггер 10, элемент И 11 и счетчик 12 результата образуют блок регистрации. Логарифмический аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом. При включении преобразователя на выходе компаратора 8 появляется импульс, поскольку накопительный конденсатор 6 не заряжен и напряжение на первом входе компаратора меньше, чем напряжение на втором входе компа ратора, т.е. входное напряжение Ug Импульс компаратора 8 запускает одновибратор 9, выходной импульс которого включает ключ 7 и опрокидьтает триггер 10 в состояние логической единицы на его выходе. Через замкнутый ключ 7 накопительный конденсатор 6 заряжается до уровня напряжения, равного номинальному значению напряжения источника опорного напряжения UQ После окончания импульса одновибратора ключ 7 размыкается и пришедший импульс генератора 1 замьгкает ключ 5, подключающий.накопитель ный конденсатор 4 к накопительному конденсатору 6. Накопительный конденсатор 4 отбирает часть заряда накопительного конденсатора 6 и напряжение на последнем понижается. В паузе между импульсами генератора Т ключ 5 разомкнут, а ключ 3 замкнут, в результате чего напряжение на накопительном конденсаторе 4 убывает и последний разряжается. Следующий импульс генератора опять приводит к замь канию ключа 5 и дальнейшему понижению напряжения на накопительном конденсаторе 6. Напряжение на накопи тельном конденсаторе 6 дискретно убы вает: iM - напряжение на накопительном конденсаторе 6 после воздействия i-го импульса ге нератора 1; емкость накопительного конденсатора 4, емкость накопительного конденсатора 6. Когда напряжение на накопительном конденсаторе 6 станет равным или меньшим входного напряжения, срабатывает компаратор 8 и запускается одновибратор 9, который опять замыкает ключ 7 и опрокидьгеает триггер 10. Далее процесс заряда-разряда накопительного конденсатора 6 периодически повторяется. Количество импульсов генератора 1, поступившее на счетчик 12 за время, равное длительности импульса триггера 10, равно т.е. пропорционально логарифму входного напряжения Un,, Поскольку в предлагаемом преобразователе срабатывания компаратора происходят синхронно с импульсами генератора 1, то в нем исключена ошибка от несинхронности. Поэтому погре.шность преобразования определяется лишь погрешностью логарифма . А как известно, абсолютная погрешность логарифма равна относительной погрешности его аргумента, т.е. в данном случае относительной погрешности сГс -сГ, где cTcgотносительная погрешность емкости накопительного конденсатора 6, относительная погрешность суммы емкостей накопительных конденсаторов 6 и 4. Так как емкость накопительного онденсатора 4, являющегося дозирую(им, намного меньше емкости накопиельного конденсатора 6, то относиельная погрешность суммы Г равна сГ,;:. и погрешность логарифма д рава нулю. Следовательно, в предлагаемом огарифмическом аналого-цифровом пребразователе исключено влияние нестаильностей разрядной цепи конденсатоа и несинхронности генератора импульт ов образцовой частоты и компаратора, результате чего существенно повьш1е а точность преобразования.

1И

ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ АНАЛОГОЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий источник опорного напряжения, компаратор, триггер, элемент И, счетчик результата, генератор тактовых импульсов, два накопительных конденсатора и три ключа, выход источника опорного напряжения подключен к информационному входу первого ключа, выход которого подключен к первому входу компаратора и через первьй накопительный конденсатор - к общей шине преобразователя, первый и второй входы элемента И подключены соответственно к выходам генератора тактовых импульсов и триггера, выход элемента И подкгаочен к входу счетчика результата, отличающийс я тем, что, с целью повьнпения точности, в него введены инвертор и одновибратор, вход которого подключен к выходу компаратора, выход одновибратора подключен к входу триггера и к управляющему входу первого ключа, выход генератора тактовых импульсов подключен к управляющему вхйду второго ключа и через инвертор к управляющему входу третьего ключа, информационный вход третьего ключа и выход сл второго ключа объединены и через второй накопительный конденсатор подключены к общей шине преобразователя, выход третьего ключа подключен к общей шине преобразователя, информационный вход второго ключа подключен к первому входу компаратора, второй СП вход которого является входом преобNj разователя . сл сл

о

Off,