Аналого-цифровое устройство Советский патент 1979 года по МПК H03K13/02 

1

Изобретение относится к области вь1числительной и измерительной техники.

Известно аналого-лифровое устройство, содержащее аналого-цифровой преобразователь считывания, счетчик-регистр, дифференциальный усилитель, компаратор коррекции, преобразователь кода в напряжение, генератор тактовых импульсов и блок изменения динамического диапазона точного отсчета 1. Однако это устройствоимеет сложную структуру и низкую надежность.

Известен цифровой вольтметр с комбинированным поразрядным и следящим преобразованием, содержащий блок сравнения, источник опорного напряжения, реверсивный счетчик, блок управления и генератор импульсов 2. Этот преобразователь не обладает требуемой точностью нреобразования, так как а точность преобразования существенно влияетнестабильность источника эталонного напряжения.

Цель изобретения - повышение точности и надежности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что аналого-цифровое устройство, содержащее блок управления, цифровой блок сравнения.

генератор тактовых импульсов, выход которого через ключ подключен к счетчику, введены цифровой управляемый делитель, аналого-цифровой преобразователь, блок ключей и множительный блок, причем входная итна устройства соединена с первым входом цифрового управляемого делителя, вторые входы которого соединены с выходами счетчика, и первыми входами блока ключей, а выход подключен к аналого-цифровому преобразователю, (1-т)-выходы которого соединены соответственно с входами множительного блока, а ш-й выход подключен к первому входу цифрового блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом ключа, его второй вход соединен с первым входом блока управления, второй выход которого соединен с вторым входом блока ключей, выходы которого соединены с вторыми входами множительного блока.

На чертеже представлена структурная

схема аналого-цифрбвого устройства. Устройство содержит цифровой управляемый делитель 1, счетчик 2, ключ 3, генератор 4 тактовых импульсов, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5, множительный блок

б, блок ключей 7, цифровой блок 8 сравнения и блок 8 управления.

Устройство работает следующим образом.

Преобразование аналоговой величины в цифровой эквивалент осуществляется по следующей формуле

N Nrp ч- NTW,

причем ,

NT04 8Nr,. N - код преобразованного значения

входного аналогового сигнала

Nrf) - код грубого отсчета аналоговой

величины; код точного отсчета аналоговой

величины;

U)- входное преобразуемое напряжение;

максимальное значение входного преобразуемого напряжения; ш - разрядность аналого-цифрового

преобразователя считывания; & -величина шага дискретизации изменяющегося коэффициента деления,

причем 6 1/2, где П - число разрядов счетчика.

N(4 - текущее зиачеиие кода в счетчике. Формирование кода в соответствии с формулой 1 осуществляется в два такта. На первом такте определяется Nrp с помощью аналого-цифрового преобразователя считывания (параллельное преобразование). Напряжение Ux поступает на вход цифрового управляемого делителя, который в данном такте делит входной аналоговый сигнал LJ в отношении 1:1, затем U проходит на АЦП считывания, где и преобразуется в код Nf},.

С выхода АЦП считывания код Nt заносится в множительный блок в качестве первого сомножителя. На этом первый такт преобразования заканчивается.

На втором такте определяется код NTOM (последовательное преобразование). Формирование кода NTOH осуществляется изменением состояния счетчика. Открывается ключ 3, и импульсы с генератора поступают на счетчик. Считчик управляет цифровым делителем, коэффициент деления которого определяется по формуле

АК I -fKS,

где S величина шага дискрети зации

К -О, 1, 2, 3 ...; п - разрядность счетчика; ДК - коэффициент деления цифрового

делителя на К-том шаге. 8 - величина шага дискретизации; Uox Цх

Напряжение на выходе цифрового управляемого делителя где Ux - входной аналоговый сигнал.

Изменение состояния счетчика будет продолжаться до тех пор, пока не пронзойдет изменение в младшем разряде АЦП считывания. Это изменение улавливается (фиксируется) цифровым блоком сравнения как изменение состояния младшего разряда аналого-цифрового преобразователя считывания. Цифровой блок сравнения посылает при этом сигнал на прекращение счета в счетчике.

В итоге в счетчике сформировался код Ntr - Подсчет величины Njor по формуле () осуществляется множительным блоком, открывается блок ключей 7, и содержимое счетчика заносится в множительный блок в качестве второго сомножителя. По окончании умножения на выходе множительного блока оказывается код точного отсчета преобразуемойаналоговой величины.

Таким образом, в результате преобразования на выходе АЦП считывания будет код целой части преобразуемой аналоговой величииы, а на выходе множительного блока - код дробной части аналоговой величины. По окончании обработки выходного кода преобразуемой величины АЦП возвращается в исходное состояние, и процесс преобразования повторяется.

Предлагаемое аналого-цифровое устройство по сравнению с известными имеет более простую структуру, а значит обладает большей надежностью, меньщими аппаратурными затратами. Кроме того, отсутствие источника эталонного напряжения исключа ет один из основных возмущающих факторов, влияющих на точность, т. е. наряду с упрощением структуры, имеет место увеличение точности преобразования.

Формула изобретения

Аналого-цифровое устройство, содержащее блок управления, цифровой блок сравнения, генератор тактовых импульсов, выход которого через ключ подключен к счетчику, отличающееся тем, что, с целью повыщеиия точности и надежности преобразования, введены цифровой управляемый делитель, аналого-цифровой преобразователь, блок ключей и множительный,блок, причем входиая шина устройства соединена с первым входом цифрового управляемого делителя, вторыё входы которого соединены с выходами счетчика, и первыми входами блока ключей, а выход подключен к аналого-цифровому преобразователю, (1-ш)-выходы которого соответственно соединены с входами множительного блока, а т-й выход подключен к первому входу цифрового блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом ключа, его второй вход соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с вторым входом блока ключей, выходы которого соединены с вторыми входами множительного блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе № № то 1.Авторское свидетельство СССР 493013, кл. Н 03 К 13/02, 22.05.72. 2.Авторское свидетельство СССР 225314, кл. Н 03 К 13/02, 07.01.69 (проип).