Преобразователь аналоговых величин в цифровой код Советский патент 1980 года по МПК H03K13/02 

Изобретение относится к электроизмеритеЛьной цифровой технике. Известен преобразователь напряжения в цифровой код, содержащий двухпозиционный переключатель, источ ник измеряемого напряжения, блок уп равления, аналого-цифровой преобразователь, вычислительный узел, блок памяти, ключи, цифро-аналоговый преобразователь, блок цифровой индикаци блок цифровой регистрации и., связи между ними Щ. Недостатком этого преобразовател является низкое быстродействие при больших величинах погрешности, так как при этом резко возрастает число циклов коррекции, необходимое для обеспечения заданной точности. Цель изобретения - повышение бы родействия и точности преобразования. Поставленная цель достигается тем что в преобразователь аналоговых величин в цифровой код, содержащий двухпозиционный переключатель, первы вход которого соедийен со входом пре образователя, второй вход - с выходом цифро-аналогового преобразователя, вы . ход с первым входом аналого-цифрового преобразователя, а третий вход с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с вторым входом аналого-цифрового преобразователя, третий выход с первым входом вычислительного узла, второй вход которого соединен с первым выходом блока памяти, а выход с первым входом блока памяти, введены блок хранения уставочного коэффициента, блок вычисления погрешности чувствительности и множительный блок, причем/ его выход подсоединен к третьему входу вычислительного узла, первый вход-к выходу аналого-цифрового преобразователя, а второй вход к выходу .блока хранения уставочного коэффициента,- первый вход которого через блок вычисления погрешности чувствительности соединен с выходом вычислительного угла, при этом его второй вход соединен с четвертым выходом блока управления, пятый выход которого соединен со BTojSbiM входом блока памяти, второй выход подключен к первому входу цифрово-аналогового преобразователя второй вход которого соедиен с шестым выходом блока памяти. Ка чертеже представлена с-труктур;г1Я схвл-,;; преобогчэователя аналоговых .,ia 3 тгцфровой код. Устройство содержит двухпозидионный переключатель 1, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, множительный блок 3, вычислительный узел 4, блок 5 памяти блок б хранения уставочного коэффициента, цифро-аналоговый преобразова тель (ЦАП) 7, блок 8 управления, блок 9 вычисления погрешности чувстзителькости. Устройство работает следующим образом В исходном состоянии двухпозицион ыый переключатель 1 устанавливается Е полоненне; при котором входная величина подается на вход АЦП 2. Полученный результат, выраженный в определенном коде, вводится в блок 5 памяти и далее с его Влхода поступае на вход ЦАП 7, На выходе последнего образуется физическая величина, однородная с преобразуемой и равная результггту ее цифрового преобразования (с учетом всех погрешностей АЦП) Эта корректирующая величина с помощью переключателя с, выхода ЦАП 7 подается на вход АЦП 2. Производится цифровое преобразование корректирующей величины. Полученный код поступает на вход множительного блока 3, где умножается на числовой коэффициент, который заранеезаносит си 3 6 хранения уставочного коэ фнцие гга. Результат умножения вводит ся 3 :а-гкслр;тельыый узел 4, где прои йо ;--гоя :5Нгитание его из хранящегося ;: fvyu;..i: } Чймят:.. результата преобра:r- : vcL;-;Siw кс;:о.1.яой величины. Разность остгегся в блоке 5 ггамяти. / .чдь:) переключателя на вход , r iJOBfc иодэетсп преобразуемая :е.:, .и:;;.. Прок 5Оиу1тся ее цифровое г.оаосг:.й.::::ОБаЕ- ие, резуш- тат которого :.-ocj:i у..::мо;хзйил на числовой козффк:.-:,31-:т скльдывается з блоке 4 с ранее гз.фиксированкой в блоке 5 разностью. Результат сум1 &1рования, составляюй1Ий :: :;рЕый совокупный цифровой эквивален з:со,Ц;Ой ьеличиик, переписывается в блек 5 памяти, откуда далее вводится 3 ЦАП 7. На выходе последнего образуется соответствующий корректирующий сигнал. Этот сигнал с помощью переключателя подается на вход АЦП 2, где осу ществляется его цифровое преобразова ние. Результат в виде кода умножается в блоке 3 снова на числовой коэффициент и затем в блоке 4 вычитается из хранящегося в блоке 5 первого совокупного результата преобразовани входной величины. Полученная разност остается в блоке 5 памяти. С помощью переключателя ко входу АЦП 2 вновь подводится входная величина, где производится ее анало-цифровое преобразование, результат ко-. J.-oporo, пр глаарительно умноженный на числоьой коэффициент, складывается Б блоке 4 с разностью, записанной Б блоке 5 памяти. Образуется втоpoflj совокупный результат преобразования исходной величины. Далее аналого-цифровое преобразование с коррекцией осуществляется аналогично. Значение коэффициента гложет периодичес5си уточняться в процессе эксплуатации прибора. При этом автоматизация корректировки коэффициента обеспечивается введением в схему преобразователя блока 9 вычисления погрешности чувствительности. Корректировка числового коэффициента осуществляется следующим образом. С помощью блока 8 управления на выходе ЦАП 7 устанавливается нулевой «гигнал. Последний переключателем 1 Лудводится ко входу АЦП 2, где производится его аналого- цифровое преобразование. При наличии аддитивной погрешности АЦП 2 цифровое выран еиие последней переписывается в блок 5 памяти. Посредством блока 8 на выходе ЦАП 7 устанавливается максимальное значение величины, однородной с исходной (преобразуемой), iPравной емкости блока ) памяти. С помощью переключателя эта величина подводит ся .ко входу АЦП 2, где осуществляется ее цифровое преобразование. Из полученного результата вычитается аддитивная погрешность АЦП 2, зафиксированная в виде кода в блоке 5, Таким образом,- зафиксированная в блоке 4 величина отличается от цифрового эквивалента максимального значение исксдной величины на величину мультипликативной погрешности, которая, обычно, имеет максимальное значение иьэнно к а данном участке рабочего диапазона. Полученный код вводится в блок 9, в котором определяется погрешность чувствительности m m и вычисляется значение числового коэф / 1 фициента /р 1 по форм5,ле 1, . . V(6) где Xf - идеальное; Х - полученное значение величины, соответствующей емкости блока 5 памяти,, Расчитанный коэффициент переписывается в блок б. Корректировку коэффициента целесообразно проводить периодически (частота поверок зависит от. выбранного АЦП до или в паузе между концом измерения и съемом информации с блока памяти. Очевидно, что при достаточно частой корректировке коэффициента, коррекция результирующей погрешности преобразования осуществляется за один цикл. Последнее принципиально отличает предлагаемое устройство от известных, обеспечивая существенное повышение быстродействия.

Формула изобретения

Преобразователь аналоговых величин в цифровой код, содержащий двухпозиционный переключатель, первый вход которого соединен со входом преобразователя, второй вход-с выходом цифро-аналогового преобразователя, выход-с первым входом аналого-цифрового преобразователя, а третий вход-с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен со вторым входом аналогоцифрового преобразователя, третий выход-с первым входом вычислительного узла, второй вход которого соединен, с первым выходом блока памяти, а выход с первым входом блока памяти, отличающийся тем, что, с Целью повышения быстродействия и точности преобразования, введены блок хранения уставочного коэффициента, блок вычисления погрешности чувствительности и множительный блок, причем его выход подсоединен к третьему входу вычислительного узла, первый вход-к выходу аналогоцифрового преобразователя, а второй вход-к выходу блока хранения- уставоч0ного коэффициента, первый вход которого через блок вычисления погрешности чувствительности соединен с выходом вычислительного узла, при этом его второй вход соединен с четвертым

5 выходом блока управления, пятый выход которого соединен со вторым входом блока памяти, второй выход подключен к первому входу цифро-аналогового преобразователя, второй вход

0 которого соединен с шестым выходом блока пам-яти.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

5 219290, кл. Н 03 К 13/02,03.01,6,7.