Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1977 года по МПК H03K13/17 

тыи, а ооразцовый конденсатор через третий вспомогательный ключ соединен с нижней ступенью делителя напряжения двухступенчатого, подключенного к источнику питания, цепи управления всех вспомогательных ключей соединены с устройством управления.

Цикл измерения состоит из двух опросов. При первом опросе происходит заряд емкости через линию, датчик и балластный резистор. При втором опросе происходит разряд конденсатора через линию и балластный резистор. Результаты опроса вычитаются в реверсивном счетчике, в котором фиксируется цифровой эквивалент, пропорциональный только сопротивлению датчика. По окончании второго опроса конденсатор оказывается заряженным до исходного уровня. Таким образом, отпадает необходимость применения разрядного ключа, поэтому исключаются погрешности, связанные с разрядным ключом, а частота тактовых импульсов может быть повышена.

На фиг. 1 дана структурная схема АЦП; на фиг. 2 - временные диаграм.мы его работы.

Аналого-цифровой преобразователь содержит резистивный датчик 1, соединенный с одной стороны через первый провод 2 линии связи 3 и ключ 4 с источником питания 5, с другой стороны - через второй провод 6 и балластный резистор 7 с образцовым конденсатором 8. Точка соединения датчика и второго провода связана через третий провод 9 и ключ 10 с общей шиной ALl,n. К образцовому конденсатору подключен один из входов устройства 11 сравнения напряжения (УСН), второй вход которого подключен через ключи 12 и 13 к двум ступеням делителя напряжения 14, состоящего из резисторов 15- 17. Образцовый конденсатор через ключ 18 подключен к нижней ступени делителя. Выход УСП подключен к устройству 19 управлению (УУ), выход которого связан с одним из входом селектора 20, второй вход последнего подключен к генератору 21 опорной частоты (ГОЧ), а выход - к реверсивному счетчику 22. Цепи управления счетчика и всех ключей заведены на устройство 19.

АЦП работает следующим образом.

В исходном состоянии ключи 4, 10 и 13 разомкнуты, ключи 12 и 18 - замкнуты. В момент времени t (фиг. 2) замыкается ключ 4 и размыкается ключ 18. Реверсивный счетчик 22 включается на суммирование. Селектор открывается и импульсы генератора 21 поступают на счетчик 22. Напрял :ение f/c на конденсаторе 3 экспоненциально нарастает. В момент времени t напряжение на конденсаторе 8 достигает уровня напряжения t/oni на резисторах (15-17), и устройство 11 выдает сигнал на устройство 19, которое размыкает ключи 4 ,и 12, замыкает ключи 10 и 13 и переключает счетчик 22 в релшм вычитания. Напряжение на конденсаторе 8 начинает экспоненциально уменьшаться и в момент ts достигает уровня напряжепия Поп, на резисторе 17. Устройство

И срабатывает и устройство 19 закрывает селектор 20, размыкает КЛЕОЧИ 10 и 13 п замыкает ключи 12 и 18. В счетчике 22 фиксируется число Л , соответствующее сопротивлению датчика 1. В режиме суммирования в счетчике 22 накапливается число

Л, ГоСо(Гл, + Гл, )Х

Х1п

Е-и

где /о - частота генератора21;

Со - емкость конденсатора 8;

л,, Гл, - сопротивление проводов 2 и 6;

Rg - сопротивление датчика 1;

- сопротивление балластного резистора 7;

Е -напряжение источника питания 5. В режиме вычитания из содержимого счетчика вычитается число

и

Л. + -л.)1п

/„

где /-лз - сопротивление провода 9. В счетчике фиксируется число

N N,-N, f,C, (гл, + /-л, + + д) X X In - (глз + /-Л. + ) In

- оп,.

Если И(, - Uon, (что соответствует Ri

Ra), то при Гл, Гп, Л /С ,

где ,C,ln f,C, {n(l + const.

/

Формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий источник питания, резистивный датчик,

подключенный через первую линию связи и балластный резистор к образцовому конденсатору, а через вторую и третью линии связи к двум измерительным ключам, один из которых соединен с выходом источника питания, устройство сравнения напряжений, один из входов которого подключен к образцовому конденсатору, а выход - к устройству управления, селектор, входы которого соединены с генератором образцовой частоты и устройством

управления, а выход - с реверсивным счетчиком, цепи управления счетчика и измерительных ключей подключены к устройству управления, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности преобразований, в него введены три вспомогательных ключа и двухступенчатый делитель напряжения, при этом первые два вспомогательных ключа подключены между устройством сравнения напряжений и делителем напряжения

двухступенчатым, а образцовый конденсатор через третий вспомогательный ключ соединен с нилшей ступенью делителя напрял ;ения двухступенчатого, подключенного к источнику питания, цепи управления всех вспомогательных

ключей соединены с устройством управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе изобретения

1.Мирский Г. Я. Радиоэлектронные измерения изд. 3-е, М, Энергия, 1975 г, с. 499-501.

2.Барсукоз Ю. И. и др. Групповые согласующие з стройства для систем централизопанного контроля и управления. Тезисы докладов на Всесоюзной конференции по измерительно-информационным системам. Разд. IV, г. Ивано-Франковск, 1973 г. (прототип).

Фиг.1