Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1986 года по МПК H03M1/52 

11

Изобретение относится к измерй- тельной технике и может быть исполь- зовано при создании цифровых измерительных приборов.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и точности.

На фиг. 1 приведена функциональная схема превбразователя; на фиг.2 временные диаграммы работы преобразователя .

Устройство содержит двухполярный источник 1 образцового напряжения, ключевой элемент 2, .интеграторы 3,4, 5, аналоговую ячейку 6 памяти, генератор 7 тактовых импульсов, генератор 8 линейно иэменяющегося напряжения, делитель 9 напряжения, компараторы 10, 11, цифровой измеритель 12 интервалов времени.

При скачкообразном входном воздействии и нулевых начальных условиях на интеграторах (фиг. 2) преобразователь работает следующим образом.

В течение первого цикла работы напряжение на выходе интегратора 3 нарастает линейно и в конце цикла принимает значение

.T-«T;.

где Тн время цикла преобразования; L3 - постоянная времени интегратора 3;

Uj( - входное напряжение. Напряжение на выходе интех-рато- ра 4 в первом цикле изменяется.под действием входного напряжения U и выходного напряжения интегратора 3

w(t)N,l 4i- t-t-.-f-

11, с- -н -М

. . (2) : 2V ,

где ц - постоянная времени интегратора 4; о(ц - коэффициент передачи по

входу интегратора 4, соединенному с входным зажимом устройства.

Напряжение на выходе интегратора 5 в первом цикле изменяется под действием входного напряжения DX и выходного напряжения интегратора

-s tfvr it; r tr t i. Il V l ;b--t

0

0

5

0

иь11()

8468 , «

где tj - постоянная времени интегратора 5;

dg - коэффициент передачи по входу интегратора 5,:оединен- ному с входным заяммом устройства.

. л, л.

При Ij -ц , согласно выраже- .. ниям (1), (2), (3)

1,

2 UcCn(g + |()ик.

Напряжение UgCIJ записывается в конце цикла преобразования в ана5 логовую ячейку 6 памяти. Одновременно с моментом записи осуществляется запуск генератора 8, напряжение на выходе которого уменьшается в течение первой половины цикла от напряжения UQ(2-Д) до нуля и увеличивается от нуля до Uo(2-/0 во второй половине. На компаратора 10 это напряжение пряжения UQ(2-Л) , где ./Г- коэффициент деления делителя, до нуля в течение первой половины цикла и от нуля до U(,(2-A)/i во второй половине. Эти линейно изменяющиеся напряжения сравниваются с напряжением, хранящимся в аналоговой ячейке 6 памяти. Цифровой измеритель 12 подсчитывает среднее значение широтно-моду- лированного сигнала, которое в установившемся режиме равно среднему знаг чению входного напряжения.

В.р втором цикле преобразования на первый вход интегратора 3 поступает образцовое напряжение U источника 1 образцового напряжения полярности, зависящей от полярности сигнала обратной связи. Эта операция осуществляется ключевым элементом 2. На соответствующие входы интеграторов 4 и 5 поступает напряжение, хранящееся в аналоговой ячейке 6 памяти. К концу второго цикла работы согласно выражениям (1), (2), (3) без учета обратных связей напряжения

равны,

, ; (o; + 1)Ux; UcL2 (l| + )иц.

Поскольку во втором цикле действуют напряжения обратных связей, то выражения для выходных напряжений интеграторов принимают вид

,- i2lA)y,,2T,m. (4)

TU

иь1:2 2(о/ц-Ц)Щ-

-У,

(5)

UcUWli .2а(,.

JHi Ц

1

(6)

- UcClJ-y,UcCl.

де Y( У коэффициенты обратных связей с выхода аналоговой ячейки памяти 6 на входы интеграторов 4 и 5 соответственно;

(7)

Т rnl Mctnl i«Lnj 2Ue(2-A)

«Лодставим выражение (7) в равенст- ,«а (4),;(3) и в равенства (5) и (6), учитьгаая что (2-А )0, получаем

(2| - d, . (ц) ,(| + |«,- |of,)- (12)

,(| + |о(-Зо/5)- i2- iy«-Ii ,. (13)

Подставляя выражения (4) и (11) в равенства (12) и (13), получаем

иа1:31(2-о() (14)

UbE3i(-| )Ux; . (15)

UcC3J Ux,(16)

т.е. не зависит от ofj HU(S« Переходной процесс завершается за три цикла.

Формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий первый интегратор первый вход которого объединен с первым входом второго интегратора и является входной шиной, второй вход соединен с выходом ключевого элемента, первый вход которого соединен с первым выходом источника образцового напряжения, выход первого интегратора соединен с вторым входом второго интегратора,генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом генератора линейно изменяющегося напряжения и первым входом аналоговой ячейки nai-шти, выход которой соединен с пе

Ue.(l| - |o(-dls); ,f| i3,. (l 1

,lf-.||.rf,4|o/,- -(| , + «-,) (| - |о,+0(5)1.

При и ) получаем выражения

U,(l| - |в();(8)

,(1j| + |о1ц- fds); (9)

,(| + (5),(10)

К концу третьего цикла работы напряжения на выходах интеграторов . 3, 4, 5 принимают значения

вым входом первого компаратора, второй вход которого соединен с выходом генератора линейно изменяюще- . гося напряжения, а выход первого

компаратора соединен с первым входом цифрового измерителя интервалов времени и вторым входом ключевого элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и точности, в него введены третий интегратор, делитель напряжения и второй компаратор, первый вход которого через делитель напряжения соединен с выходом генератора линейно изменяющегося напряжения, второй вход компаратора объединен с третьим входом второго интегратора, первым входом третьего интегратора и соединен с выходом

аналоговой ячейки памяти, а выход второго компаратора соединен с третьим входом ключевого элемента и вторым входом цифрового измерителя интервалов времени, причем выход

второго интегратора соединен

с вторым входом третьего интегратора,

третий вход которого объединен

с первым входом второго интегратора.

$- 12184686

а выход соединен с вторым входом ана- вого напряжения соединен с чет- логовой ячейки памяти, при этом вертым входом ключевого эле- второй выход источника образцо- мента.

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повьшение помехоустойчивости и точности преобразования. Для этого в устройство, содержащее источник 1 образцового напряжения, ключевой элемент 2, интеграторы 3 и 4, аналоговую ячейку 6 памяти, генератор 7 тактовых импульсов, генератор 8 линейно изменяющегося напряжения, компаратор 11, цифровой измё-. ритёль 12 интервалов времени, введены второй компаратор 10, делитель 9 напряжения, интегратор 5. 2 ил.