Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1980 года по МПК H03K13/00 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть, использовано для преобразования напряжения в цифровой код или для де ления двух напряжений, при этом частн1г м является выходной код. Известен аналого-цифровой преобра зователь, содержащий два запоминающи конденсатора, устройство, задающее порог, устройство сравнения и ключи . Известный аналого-цифровой преобразователь предназначен для преобразования в код быстро меняющегося напряжения. Однако в случае медленно меняющегося напряжения преобразователь имеет невысокую точность из-за утечек в запоминающих конденсаторах, при этом преобразователь не может преобразовывать в код постоянные напряжения. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ана лого-цифровой преобразователь, содержгидий усилитель, выход которого соединен с одним из входов устройств сравнения и с одними из входов перво го и второго ключей, вторые входы ко торых соединены с неинвертирующим вх дом усилителя и с выходом входного ключа, вход которого соединен с источником входного сигнала, выходы первого и второго ключей соединены с одной из обкладок соответственно первого и второго запоминающих конденсаторов, первый ключ опорного напряжения, один из входов которюго соединен с шиной нулевого потенциала, другой вход с первым источником опорного напряжения, при этом другой вход устройства сравнения соединен со вторым источником опорного напряжения, а инвертирующий вход усилителя соединен с первым резистором, подключенным к третьему источнику опорного напряжения, и . со вторым резистором, подключенным к выходу усилителя 2. Недостатком известного аналогоцифрового преобразователя является невысокая точность, которая зависит от сопротивления перехода ключа опорного напряжения. Цель изобретения - повышение точности работы устройства. Указанная цель достигается тем; что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий усилитель, вы«од которого соединен с одним из входов устрЬйства сравнения и с одним из входо первого и второго ключей, вторые вхо ы которых соединены с инвертирующим входом усилителя и с выходом входного ключа, вход которого соединен с источником входного сигнала, выходы первого и второго ключей соединены с одной из обкладок соответственно пер вогб и второго запоминающих конденсаторов, первый ключ опорного напряжения один из входов которого соединен с ш пой нулевого потенциала, другой вход с первым источником опорного напряже ния, при этом другой вход устройства сравнения соединен со вторым источни ком опорного напряжения, а инвертирующий вход усилителя соединен с пер вым резистором, подключенным к треть му источнику опорного напряжения и со вторым резистором,подключенным к выходу усилителя, введен второй ключ опорного напряжения, при этом выходы ключей опорного напряжения соединены с другой обкладкой соответственно пер вого и второго запоминающих конденсаторов, один из. входов второго ключа опорного напряжения соединен с шиной нулевого потенциала, другой вход - с первым источником опорного напряжения а первый резистор подключен к третьему источнику опорного напряжения. На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого аналогоцифрового преобразователя. Он содержит ключ опорного напряжения 1, входной ключ 2, усилитель 3, устройство сравнения 4, ключи 5 и 6, запоминающие конденсаторы 7 и 8, резисторы 9 и 10 и дополнительный ключ опорного напряжения 11. Аналого-цифровой преобразователь работает следу1сяцим образом. В первом такте входной ключ 2-замыкается, соединяя неинвертирующий вход усилителя 3 с внешним источником входного сигнала и. Так как к клемме резистора 9 постоянноподсоединен третий источник опорного напряжения Uj, то на выходе усилителя 3 устанавливается напряжение и , которое сравнивается на устройстве сравнения с напряжением второго источника опорного напряжения и, которое при данном алгоритме работы устройства равно напряжению на шине н левого потенциала, т.е. и, - 0. Таким образом, ейли напряжение и О, т.е. входное напряжение Ujj больш(е половины напряжения третьего опорного источника Uj, то на входе преобразователя возникает сиг 1гал7 5об вётствукяцйй логической единице. Если и О, то возникает сигнал, соответствующий логическому ну лю. Таким образом в первом такте определяется старший разряд выходного кода. Ключи 5 и 6 работают в противофазе, т.е. если один из них подключает соответстйующий запоминающий конденсатор к неинвертирующему входу усилителя 3, то другой подключает соответствующий запоминающий конденсатор к выходу усилителя 3. Ключ опорного напряжения 1 и дополнительный ключ опорного напряжения 11 работают следующим образом. Если один из запоминающих конденсаторов 7 или 8 подключен к выходу усилителя 3, т.е. работает в режиме запоминания, то соответствующий ему ключ опорного напряжения подключает другую обкладку к шине нулевого потенциала, и на запоминающем конденсаторе 7 (8) устанавливается напряжение U. Если запоминающий конденсатор 7 (8) работает в режиме считывания, то возможны два варианта: если состояние выхода устройства сравнения 4 в предьлдущем такте равно логической единице, т.е. U 2() из О, то ключ опорного напряжения 1 (11) остается подключенным к шине нулевого потенциала и на неинвертирующий вход усилителя подается напряжение U Uj, и если состояние выхода устройства сравнения 4 в предыдущем такте равно нулю, т.е. U U,0, то ключ опорного напряжения 1 (11) соединяет обкладку запоминающего конденсатора 7 (8) с выходом первого внешнего источника опорного напряжения (J Uj ,при этом на запоминающем конденсаторе 7 (8) устанавливается разность потенциалов Ц U-U U.j 2 Ugn, которая подается на неинвертирующий вход усилителя 3. Таким образом в первом такте напряжения и с выхода усилителя 3 запоминается на запоминающемконденсаторе 7 и устройство сравнения 4 определяет старший разряд кода.Во втором такте входной ключ 2 отключается,а ключ 5 подает одну обкладку запоминающего конденсатора 7 к неинвертирующему входу усилителя З.Ключ опорного напряжения 1 в зависимости от кода старшего разряда подключает другую обкладку запоминающего конденсатора 7 к шине первого источника опорного напряжения и (если код был равен нулю) или останется подключенньпи к шине нулевого потенциала (если код равен единице). Ключ,б подключает одну обкладку запоминающего конденсатора 8 к выходу усилителя 3,а дополнительный ключ опорного напряжения 11 подключает Другую обкладку к шине нулевого потенциала. Напряжение на запоминающем конденсаторе 7 удваивается на усилителе 3 и из него вычитается напряжение с третьего источника опорного напряжения U Эта разность запоминается на запоминающем конденсаторе 8 и устройство сравнения 4 определяет следующий разряд кода. Далее, в следующих тактах процесс повторяется и на выходе преобразователя формируется код, пропорциональный входному напряжению в масштабе опорного напряжения из(ил).Если в качестве опорного напряжения и(и ) подать второе входное напряжение 1-вх{ ° выходе преобразователя пропорционален отношению напряжений N К где К - коэффициент про порциональности. Формула изобретения Аналого-цифровой преобразователь, содержащий усилитель, выход которого соединен с одним из входов устройства сравнения и с одним из входов первого и второго ключей, вторые входы которых соединены с неинвертирующим входом усилителя и с выходом входного ключа, вход которого соединен с источником входного сигнала, выходы пер вого и второго ключей соединены с одной из обкладок соответственно первого и второго запоминающих конденсаторов , первыЯ ключ опорного напряжения, один из входов которого соединен с шиной нулевого потенциала, другой вход - с первЕлм источником опорного напряжения, при этом другой вход устройства сравнения соединен со вторым источником опорного напряжения, а инвертирующий вход усилителя соединен с первым резистором, подключенным к третьему источнику опорного напряжения и со вторым резистором, подключенным к выходу усилителя, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения точности работы преобразователя, в него введен второй ключ опорного напряжения, при этом выходы ключей опорного напряжения соединены с другой обкладкой соответственно первого и второго запоминающих конденсаторов, один из входов второго ключа опорного напряжения соединен с шиной нулевого потенциала, другой вход - с первым источником опорного напряжения, а первый резистор подключен к третьему источнику опорного напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 474930, кл. Н 03 К 13/02, 06.10.72. 2.Шляндин В. М. Цифровые измерительные преобразователи и приборы, М., Высшая школа, 1973, с. 202.