Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1986 года по МПК H03M1/60 

входом установки в 1 второго триггера 13, причем вход включения режима вычитания второго реверсивного счетчика 15 подключен к второму вы- ходу первого триггера 5, вход установки в О объединен с входом установки в О первого реверсивного счетчика 9 л подключен к второму выходу первого одновибратора 4, а счетный вход соединен с выходом пятого элемента ЮШ 20, первый вход которого соединен с выходом пятого элемента И 23, первый вход которого подключен к выходу генератора. 12 импульсов,, второй вход объединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ 19 и подключен к выходу третьего триггера 26, третий вход объединен с первым входом шестого элемента И 24 и подключен к первому выходу второго

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к преобразователям напряжения в цифровой код с промежуточным преобразованием в частоту импульсов.

Цель изобретения - повьвпение точности путем уменьшения погрешности от нелинейности характеристики преобразования.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы.

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) содержит переключатель 1, первый вход которого является входной шиной устройства, а выход через преобразователь 2 напряжения в частоту следования импульсов (ШЧ) соединен с первым входом первого элемента ИЗ первый одновибратор 4, -вход которого является шиной Запуск устройства, первый выход соединен с входом установки 1 первого триггера 5, второй выход - с входом установки в О счетчика 16,- разрядные выходы которого являются выходными шинами устройства, а счетный вход соединен с выходом второго элемента И 7, а выход переполнения - с входом уста- 11овки в О первого триггера 5, пер- вьй выход которого соединен с управодновибратора 11, вход которого является шиной запуска устройства, а второй выход - с вторым входом второго элемента ИЛИ 17, второй вход шестого элемента И 24 соединен с выходом преобразователя 2 напряжения в частоту следования импульсов, а третий вход объединен с третьим входом второго элемента И 7 и подключен к выходу первого элемента ИЛИ 8, при этом выход четвертого элемента ШШ 20 соединен с третьим входом первого элемента ИЗ, а выход второго дешифратора 16 нулевого кода через третий одновибратор 25 подключен к второму входу третьего элемента И 21 , а выход третье - го элемента ИЛИ 18 являет - ся шиной Конец преобразования

2 ил.

ляющим входом переключателя 1,- пер- , вым входом первого элемента ШШ 8 и входом включения режима суммирования первого реверсивного счетчика 9,

к выходам которого подключен дешифратор 10 нулевого кода, а второй вы- ход первого триггера соединен с входом включения режима вычитания первого реверсивного счетчика, счетный

вход которого подключен к выходу первого элемента И 3, второй одно- вибратор 11, первьй выход которого соединен с вторым входом первого элемента И 3 и первым входом второго элемента И 7, второй вход которого соединен с выходом генератора 12 импульсов, второй триггер 13, цифро- аналоговый преобразователь (ЦАП) 14, опррньй вход которого является шиной

опорного сигнала, второй реверсивный счетчик 15, выходы которого соединены с входами второго дешифр атора 16 - нулевого кода на выходах, четыре элемента ИЛИ 17-20, четыре элемента

И 21-24, третьи одновибратор 25 и, триггер 26. Причем входы ЦАП 14 соединены с выходами счетчика 6, выход - с вторым входом переключателя 1, управлякидий вход объединен с

вторым входом первого элемента ШШ 8 и подключен к первому выходу второго

триггера 13, вход установки О и счетньй вход которого объединены соответственно с первым и вторым входами третьего триггера 26 и подключены соответственно к выходам второго элемента ИЛИ 17 и третьего элемента И 21, первые входы которых объединены с первым входом третьего элемента ИЛИ 18 и первым входом четвертого элемента И 22 и подключены к выходу первого дешифратора 10 нулевого кода, второй вход четвертого элемента И 22 объединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ 19, входом включения режима суммирования второго реверсивного счетчика 15 вторым входом элемента ИЛИ 18 и подключен к первому выходу первого триггера 5, а выход четвертого элемента И 22 соединен с входом установки в 1 второго триггера 13, причем вход включения режима вычитания второго реверсивного счетчика 15 подключен к второму выходу первого триггера 5, вход установки в О объединен с входом установки в О первого реверсивного счетчика 9 и подключен к второму выходу первого одновибратора 4, а счетный вход соединен с выходом пятого элемента ИЛИ 20, первый и второй вхо ,ды которого соединены соответственно с выходами пятого и шестого элементов И 23 и 24, первый вход элемента И 23 подключен к выходу генератора 12 импульсов, второй вход объединен с вторым входом четвертого эле- мента ИЛИ 19 и подключен к выходу третьего триггера 26, третий вход - с первым входом шестого элемента И 24 и подключен к первому выходу второго одновибратора 1 1, вход которого яв- ляется шиной Запуск устройства, а второй выход - с вторым входом второго элемента ИЛИ 17, второй вход шестого элемента И 24 соединен с выходом ПНЧ 2, а третий вход объединен с третьим входом второго элемента И 7 и подключен к выходу первого элемен- та ИЛИ 8, при этом вькод четвертого элемента ИЛИ 19 соединен с третьим входом первого элемента ИЗ, а выход второго дешифратора 16 нулевого кода через третий одновибратор 25 подключен к второму входу третьего (Элемента И 21, а выход третьего элемента ИЛИ 18 является шиной Конец преобразования.

Обозначены также (фиг. 2) сигна- i лы 27 и 28 пуска и на выходе элемен1

7054

та ИЛИ 18, сигналы 29 и 30 на первых выходах одновибраторов 4 и I1, сигналы 31-33 на первых выходах триггеров 5, 13 и 26, сигнал 34 на выходе элемента ИЛИ 8, разрешающий работу счетчика 6, сигнал 35 переполнения счетчика 6, сигнал 36 на выходе элементаИЛИ 19, разре1вающий работу реверсивного счетчика 9, выходной сигнал 37 одновибратора 25, выходной сигнал 38 дешифратора 10.

Устройство работает следующим образом.

В начале первого такта за время

Тр выполняется измерение U и получается цифровое значение Р , а затем преобразуется UQ и получается результат Х, которьй содержит погрешность , обусловленную нелинейностью передаточной характеристики ПНЧ. Уменьшение этой погрешности выполняется во втором такте путем ее определения и коррекции X .

Для этого сначала в ПНЧ за время Т преобразуется напряжение, полученное в ЦАЦ по коду ;Х, . В течение этого времени импульсы с выхода ПНЧ вычитаются из Р, . Оставшаяся разность затем компенсируется до нуля импульсами, полученными в резульчлте преобразования Up ПНЧ. По длительности этой компенсации определяется величина Xj, которая незначительно отличается от Х5 и используется для коррекции X, при получении окончательного результата преобразования X,

9

К концу второго такта.

В АЦП это реализуется следующим образом.

Преобразование начинается по внешнему сигналу пуска. По перепаду О этого сигнала запускаются одновибра- торы 4 и 11. Сигнал перепада О с

нулевого выхода первого из них устанавливает триггер 5, сигнал. 31 с первого вьтхода которого проходит через элемент ИЛИ 8 и сигнализирует о начале вьтолнения преобразования в АЦП (сигнал 28). Сигнал 30 с первого выхода одновибратора 11 поступает на входы элементов ИЗ, 7, 23 и 24 и запрещает прохождение через них импульсов на вхо- .ды счетчиков 6, 9 и 15, которые ус- танавливаются в О сигналом 29 с первого выхода одновибратора 4. По окончанию. сигнала 30 ei o перепадом О устанавливаются в О через эле

мент ИЛЯ 17 триггеры 13 и 26 и открываются элементы И 3, 7 и 24. С этого момента начинается первый такт преобразования, длительность Т, которого формируется счетчиком 6 с помощью импульсов генератора 12, проходящих через элемент И 7. Подсчет этих импульсов продолжается до возникновения сигнала переполнения счетчика 6 (перепад О сигнала 35), который устанавливает в О триггер 5 Снятие сигнала 31 с его первого выхода через элемент ИЛИ 8 закрьшает элемент И 7 и запрещает прохождение импульсов в счетчик 6.

В течение Т по сигналу 31 переключателем 1 входно.е напряжение L подключено к ПНЧ 2, выходные импульсы котсфого поступают на счетчики 9 и 15 через элементы И 3 и 24, включенные сигналами 36 и 34 с выходов элементов ИЛИ 19 и 8 соответственно В счетчиках 9 и 15 сигналом 31 включен режим суммирования и происходит подсчет импульсов.Ш1Ч 2, число которых за Тд составляет Р .

По окончании Т , если Р, 5 О, то сигнал 38 с. выхода дешифратора 10 разрешает прохождение перепада О сигнала 31 через элемент И 22 на установку в 1 триггера 13 и выполнение дальнейшего преобразования. Если же в счетчике 9 Р 0, то элемент И 22 закрыт, преобразование заканчивается, о чем сигнализирует Уро в-ень О сигнала на выходе элемента ИЛИ 18, а результат преобразования равен нулю.

. С установкой в 1 триггера 13 ег выходной сигнал 32 включает в ЦАП 14 выходное напряжение Ц, , и разрешает работу элементам И 7 и 24, проходя через элемент ИЛИ 8. Переключение в О триггера 5 приводит к подключению выходного напряжения ЦАП 14 переключателем 1 к входу ПНЧ 2 и к включению режима вычитания в счетчиках 9 и 15. Поэтому импульсы с выхода ПНЧ 2 уменьшают код Р, , полученный в счетчике 15, а импульсы с выхода генератора 12 подсчитьгоаются счетчиком 6. При появлении в счетчи- ке 15 кода О сигнал с выхода де- шифрауора 16 запускает одновибра- трр 25,-выходной сигнал 37 которого проходит через элемент И 21-и устанавливает в 1 триггер 26 и в О триггер 13 по счетному входу.

10

497056

На этом первьй такт преобразования заканчивается, в счетчике 6 получен предварительный результат преобразования Х.

Работа во втором такте начинается по сигналу 33 с первого выхода триггера 26, который включает элементы И 23 и 3 (через элемент ИШ 19) для прохождения импульсов от генератора 12 и от ПИЧ 2 соответственно в счетчики 15 и 9. На выходе ЦАП 14

0

5

0

устанавливается напряжение U X d,

А

где д- квант по напряжению, равный кванту АЦП. Это напряжение подключа- 5 ется переключателем 1 к ПНЧ 2, выходные импульсы которого уменьшают величину Р, в счетчике 9. В счётчике 15 импульсы генератора 2 вычитаются из кода О. Этот процесс продолжается до повторного появления в счетчике 15 кода О, т.е. по поступлению РО импульсов и прохождению времени Т , когда сигнал дешифратора 16 запускает одновибратор 25, ко- торьй своим выходным сигналом 37 через элемент И 21 по счетному входу установит в 1 триггер 13. Сигнал 32 с первого выхода триггера 13 включает в ЦАП 1.4 напряжение Ug, в результате преобразования которого импульсы с выхода ПНЧ 2 через элемент И 3, сгкрытьй сигналом 36, поступают на счетчик 9 и продолжают уменьшать величину Р| .

Если оставшаяся разность к моменту окончания TO становится равной нулю, то величина Х в счетчике 6 представляет собой окончательньй ре- зультат и преобразование заканчивается, так как сигнал с выхода дешифратора 10 закрывает элемент И 21 и устанавливает О, перепадом в О триггеров 13 и 26, все элементы И 3, 7, 23 и 24 закрьгоаются и снимается сигнал 28 выполнения преобразования

на выходе элемента ИЛИ 18. Г

После окончания Т„ уменьшение оставшейся разности в счетчике 9 происходит до О за время Т, . В

2

течение Т сигнал 34 открьшает элемент И 7, через которьш на вход счетчика 6 от генератора 12 поступает X,j импульсов. В счетчике 6 получен код + Х„

5

5

Xj - Х

2, представляющий собой окончательный результат преобразования

В

I, вьщаваемый на выходные клеммы, момент окончания

коду О счетчика 9 на выходе дешифратора 10

сигнал 38 снимается и преобразование заканчивается.

Ф о р-мула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий переключатель, первый вход которого является входной шиной устройства, а выход через преобразователь напряжения в частоту следо- вания импульсов соединен с первым входом первого элемента И, первьй рдновибратор, вход которого является шиной Запуск устройства, первьй выход соединен с входом установки в 1 первого триггера, второй выход - с входом установки в- О счетчика, разрядные выходы которого являются выходными шинами устройства, счетный вход соединен с выходом второ- го элемента И, а выход переполнения с входом установки в О первого триггера, первый выход которогр соединен с управляющим входом переключателя, первым входом первого элемен та ИЛИ и входом включения режима суммирования первого реверсивного счетчика, к выходам которого подключены входы дешифратора, нулевого кода, а второй выход первого триггера соеди- нен с входом включения режима вычитания первого реверсивного счетчика, счетный вход которого подключен к выходу первого элемента И, второй од- новибратор, первый выход которого 00 единен с вторым входом первого элемента И и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, второй триггер, отличающий- с я тем, что, с целью повьшения точности, в него введены цифроаналого- вый преобразователь, опорный вход которого является шиной опорного сигнала, второй реверсивньй счетчик, выходы которого соединены с входами второго дешифратора нулевого кода, четьфе элемента ИЛИ, четыре элемента И, третьи одновибратор и триггер, причем цифровые входы цифроаналогово- го преобразователя соединены с выходами счетчика, выход - с вторые входом переключателя, управляющий вход объединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и:подключен к первому выходу второго триггера, вход установки в О и счетньш вход которого объединены соответственно с первым

и вторым входами третьего триггера и подключены соответственно к выходам второго элемента ИЛИ и третьего элемента И, первые входы которых объединены с первым входом третьего элемента .ИЛИ и первым входом четвертого элемента И и подключены к выходу первого дешифратора нулевого кода, второй вход четвертого элемента И объединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, входом включения режима суммирования второго реверсивного счетчика)вторым входом третьего элемента ИЛИ и подключен к первому выходу первого триггера, а выход четвертого элемента И соединен с входом установки в 1 второго триггера, причем вход включения режима вычитания второго реверсивного счетчика подключен к второму выходу первого триггера, вход установки в О объединен с входом установки в О первого реверсивного счетчика и подключен к второму выходу первого одновибратора, а счетный вход соединен с выходом пятого элемента ИЛИ первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами пятого и шестого элементов И, пер- вьш вход пятого элемента И подключен к выходу генератора импульсов, вто рой вход объединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ и подключен к выходу третьего триггера, третий вход объединен с первым входом шестого элемента И и подключен к первому выходу второго одновибратора, вход которого является шиной Запуск устройства, а второй выход соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ второй вход шестого элемента И соединен с выходом преобразователя напряжения в частоту следования импульсов

а третий вход объединен с третьим входом второго элемента И и подключен к выходу первого элемента ИЛИ, при этом выход четвертого элемента ИЛИ соединен с третьим входом первого элемента И, выход второго дешифратора нулевого кода через третий одновибратор подключен к второму входу третьего элемента И, а выход третьего элемента ИЛИ является шиной Конец преобразования.

фиг. 2

Изобретение относится к импульсной технике и является преобразователем с промежуточным преобразованием напряжения в частоту следования импульсов, в котором для повьшения точности входы цифроанапогового преобразователя I4 соединены с выходами счетчика 6, выход - с вторым входом переключателя 1, управляющий вход объединен с вторым входом первого элемента ИЛИ 8 и подключен к первому выходу второго триггера 13, вход установки в О и счетньй вход которого объединены соответственно с первым и вторым входами третьего триггера 26 и подключены соответственно к выходам второго элемента ИЛИ 17 и третьего элемента И 21, первые входы которых объединены с первым входом третьего элемента ИЛИ 18 и первым входом четвертого элемента И 22 н подключены к выходу первого дешифратора нулевого кода 10, второй вход четвертого элемента И 22 объединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ 19, входом включения режима суммирования второго реверсивного счетчика 15 и подключен к первому выходу первого триггера 5, а выход четвертого элемента И 22 соединен с Q 9 (Л to 4 СО о СП