Способ интегрирующего аналого-цифрового преобразования Советский патент 1988 года по МПК H03M1/52 

о ел

Изобретение отр оситоя к электронз- меритель 1ой технике и предназначено для создания предизионных аналого- цифровых преобразователей.

Цель изобретения - повышение точности преобразования.

На фиг,1а показано преобразование входного сигнала положительной полярности при наличии напряжения смеще- ния е, б - возможность преобразования входного сигнала Uj произвольной полярности (е 0); на фиг.2 - один из возможных вариантов аппаратной реали- задии предлагаемого способа, на фиг.3 один из возможных вариантов аппаратной реализации устройства управления и преобразователя время - код (ПВК); на фиг,4 - временные диаграммы работы устройства управления и ПВК.

Сущность способа заключается в . следующем.

Процесс преобразования осуществляется в два цикла Т, и Т. В первом цикле в течение образцового интервала времени Т интегрируют входной сигнал Uj вместе с напряжением смещения е, затем интегрируют опорное напряжение Up вместе с напряжением смещения до момента достижения накопленным инте- гралом значения меньшего заданного порогового уровня и . Для этого требуется интервал времени Л.Т, , который пропорционален величине входного напряжения И. Далее интегрируют только напряжение смещения е до момента времени, отстоящего от начала и}1те- грирования опорного напряжения U на заданный интервал времени tj-t,, который для упрощения в дальнейшем бу- дем обозначать через Т (фиг.1а), является частным случаем. В общем случае обрйзцовый интервал времени Т может выбираться из условия обеспечения заданного подавления помехи, а (tj-t, ) (t-j-ty) - из условия обеспечения требуемой разрешающей способности. После этого опять интегрируют опорное напряжение U вместе с напряжением смещения е до момента достижения накопленным интегралом значения второго порогового уровня и,, того же зн§ка, для чего требуется интервал времени л Т, который при условии постоянства опорного напряжения UQ и напряжения смещения е является величиной постоянной,

Во втором цикле Т в течение за- . данного интервала времени Т интегрируют только напряжение смещения е , а .затем повторяют последовательность операций, приведенных в первом цикле При этом информативными являются интервалы времени Т и т (см.фиг, 1, а)

Результат преобразования Т находят как-разность определенных в ходе интегрирования интервалов времени по формуле Т (т + т) - (М, + й-Т), которая представляет собой разность интервалов интегрирования опорного напряжения в первом и во втором циклах.

Способ при реализации обеспечивае малые значения составляющей погрешности преобразования, обусловленной дрейфом .нуля интегратора, предполагает минимальное число коммутаций опорного напряжения и отсутствие т взвешенного суммирования величин интервалов времени, что по сравнению с известным способом позволяет повысит точность преобразования.

Величины двух пороговых уровней и и и .одного знака выбирают, исходя из величин опорного напряжения Ujj , заданного интервала времени Т и постоянной времени интегрирования . Например, величины пороговых уровней могут быть определены из следующих уравнений:

. 2 С ,

е() и и

С- n-i.

Кроме повьш1ения точности преобразования способ обеспечивает также преобразование входного сигнала произвольной полярности при произвольной полярности напряжения смещения е и при неизменной полярности опорного напряжения . Для этого достаточно (фиг.1б) обеспечить при Uy О длительность М| и т , равной , что достигается просто соответствующим выбором значения U. Это не требует абсолютно никаких дополнительных аппаратурных затрат при реализации и не вызывает дополнительных погрешностей .

Схема (фиг.2) содержит ключи 1-3, интегратор 4, устройство 5 управления, преобразователь 6 времени в код (ПВК) и устройства 7 и 8 сравнения.

Временные диаграммы, представленные на фиг,1а, полностью отражают процесс изменения напряжения на выхо314

де интегратора 4. Соответствующие напряжения подключаются к входу интегратора 4 ключами 1-3, которые управляются сигналами с устройства 5 уп-; равления. Устройства 7 и 8 сравнения определяют достижение интегратором пороговых уровней соответственно U, и и выдавая соответствующий сигнал в устройство 5 управления, которое проводит также разряд интегратора 4 после завершения циклов Т, и Tj (после достижения интегралом второго порогового уровня Uf,-).

ПВК 6 осуществляет операцию преоб- разования в цифровой код информационного интервала времени Т Т + ЛТ, - .Tj, получаемого в процессе преобразования в устройстве 5 управления.

Один из возможных вариантов реализации устройства 5 управления и ПВК 6 приведен на фиг.З.

Устройство 5 управления содержит генератор 9 опорной частоты, тригге- ра 10 и 11, которые осуществляют квантование моментов срабатывания устройств сравнения, делитель 12 частоты, дешифраторы 13-15, формирующие длительности циклов преобразования и образцового и заданного интервалов времени, элемент ИЛИ 16, формирователь 17 импульсов, осуществляющий формирование коротких импульсов по переднему и заднему фронтам, импуль- са длительностью Т, элемент ИЛИ 18, триггер 19, элемент И 20, делитель 21 частоты формирующий сигнал Сброс для преобразователя время - код 6, элемент И 22.

ПВК 6 состоит из переключателя 23, выходы которого соединены с входами реверсивного счетчика 24.

Временные диаграммы работы устрой- ства 5 управления приведены на фиг.4 с подробностью, достаточной для однозначного воспроизведения указанного устройства. Единственный узел, нуждающийся в пояснении, формирователь 17

импульсов. Он осуществляет формирование коротких импульсов по переднему и заднему фронтам импульса длительностью Тд. Триггера 10 и 11 осуществляют квантование моментов срабатывания устройств сравнения. Это осуществляется для того, чтобы исключить накопление погрешности квантования при алгебраическом . суммировании интервалов времени дТ, , Т, Т и Т в реверсивном счетчике 24.

4

Формула изобретения

Способ интегрирующего аналого-цифрового преобразования, основанньш на двух последовательных циклах преобразования, в первом из которых осуществляют интегрирование входного напряжения в течение образцового ин- тервала времени и последующее интегрирование эталонного напряжения до момента достижения значения первого заданного порогового уровня, после чего осуществляют интегрирование нулевого напряжения до заданного момента времени, а во втором цикле интегрируют нулевое напряжение в течение образцового интервала времени и последующее интегрирование эталонного напряжения до момента достижения значения первого заданного порогового уровня, после чего осуществляют интегрирование нулевого напряжения до заданного момента времени, и формирование выходного кода путем заполнения импульсами эталонной частоты разности соответствующих интервалов времени интегрирования эталонного напряжения в первом и втором циклах, отличающийся тем, что, .с целью повышения точности преобразования, в каждом цикле преобразования после достижения заданного момента времени ин интегрируют эталонное напряжение до достижения значения второго заданного порогового уровня по абсолютному значению большего значения первого заданного порогового уровня.

f пг

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для создания высокоточных аналого-цифровых преобразователей постоянного напряжения. Целью изобретения является повышение точности и обеспечение преобразования сигнала произвольной полярности. Введение в известньй способ операций интегрирования опорного напряжения до момента равенства интегрального значения заданному пороговому уровню и интегрирования напряжения смещения в зависимости от размера входного сигнала-позволяет значительно повысить точность и обеспечить i.. преобразование сигнала произвольной полярности. 4 ил. Ш (Л

Фие.2

5б/х. ЛС6

tx

1

I

Вых УГ7

Вь/х

т Ь.

Хл2 Упр.

КА.З