Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1981 года по МПК H03K13/20 

(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

С выходом первого источника опорнсхго напряжения, второй вход соединен с выходом дополнительного источника , опорного напряжения, управляющийа вход соедииен с пятым выходом блока управления, а выход соединен со вторым входом первого элемента сравнения.

На фиг. 1 представлен преобразователь блок-схема на фиг. 2 - эпюры напряжений на накопительном элементеконденсаторе .

Преобразователь содержит зарядный блок 1, накопительный элемент- I емкость 2, первый 3 и второй 4 элементы сравнения, два генератора 5 и б тока для быстрого и медленного разрядов емкости соответственно, первый 8, второй 7 и дополнительный 9 источники опорного напряжения, аналоговый коммутатор 10, общая .шина 11, блок 12 управления, счетчики 13 и 14, генератор 15 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии аналоговый коммутатор 10 подсоединен к элементу

3сравнения источника 8 опорного напряжения Up . На второй вход элемента

4сравнения подается опорное напряженке U(OT источника 7 опорного напряже гия. По приходу входного сигнала Ug., амплитуда которого не превышает

напряжение U , происходит заряд ем- косги 2 через зарядный блок 1. По этому напряжению блок 12 управления включает генератор б тока медленного разряда и происходит разряд емкости током 3 до тех пор, пока амплитуда напряжения на емкости на упадет ниже опорного напряжения U Q, Если входной сигнал не пересекает напряжение Uf,,TO на выходе элемента 4 сравнения появится нулевое напряжение (логический О) .

Одновременно с включением генератора б, счетчик 14 начинает подсче.т , импульсов генератора 15. При равенстве напряжения на емкости U(x опорному напряжению UQ срабатывает элемент 3 сравнения, который через блок 12 управления отключает генератор 6 и прекращает поступление импульсов на счетчик 14.

Цифровой код, зафиксированный в счетчике, будет соответствовать амплитуде входного напряжения 11,,. Бели же амплитуда входного сигнала превышает напряжение U, то на выходе элемента 4 сравнения появится единичйое напряжение(логическая 1) и по этому уровню, при достижении -Ug уровня, блок управления 12 переключает аналоговый коммутатор 10, соединяя дополнительный источник -9 опорного напряжения со вторым входокГ элемента 3 сравнения. Величина этого дополнительного источника опорного напряжения равна:

Oj-tOi

U(j. Uo

а,с

где и о - начальное пороговое напряжение,

3 - ток разряда медленного разряда,

скорость изменения медлен, ., Н9ГО разряда,

Qj- скорость изменения быстрого разряда,

С - зарядная емкость, t - задержка переключения быстрого разряда на медленный разряд.

Одновременно по управляющему сигналу с блока управления включается генератор 5 тока быстрого разряда, который разряжает емкость 2 по линейному закону током :}Q . С включением генератора быстрого разряда начингиот поступать импульсы генератора 15 на счетчик 13. При достижении напряжения на емкости 2 и„ срабатывает элемент 4, который своим перепадом через устройство управления 12 выключает генератор тока быстрого разряда и включает генератор 1 юдленного разряда, который продолжает разряд емкости током 3. При этом импульсы генератора 15 прекращают поступать в счетчик 13 и начинают поступать в счетчик 14.

Выражение для длительности преи образования S этом случае

:7jaat

r- lzUjil n-Up- LH-

СЗс

a

UBx-U,-fAU U,-Uo

С1э

QI

Количество импульсов для быстрого разряда равно

. H Bxa-i n- A eлг-Uн &

«2 02 «2

Количество импульсов для медленного разряда при отсутствии дополнительного, источника опорного напряжения равно

M,H-UO-UU

а 0оТ

где

число импульсов преобразования в случае отсутствия задержки срабатывания компаратора,

ML количество импульсов, обусловленное задержкой срабатывания элементов сравнения.

Отсюда видно, что число импульсов, соответствующее медленному разряду уменьшается под влиянием задержки срабатывания компаратора.

При наличии дополнительного источника напряжения количество импульсов для медленного -2i

i.i-bn-up .

a it

Введение дополнительного источника опорного напряжения компенсирует погрешность дин повышает точность преобразования.

формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий первый источник опорного напряжения, зарядный блок, выход коiTOporo соединен с первой обкладкой накопительного конденсатора, первыми входами первого и второго элементов сравнения и выходами двух управляемы генераторов тока, управляющие входы которых соединены с первым и вторым выходами блока управления, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первьм входом первого и входом второго счетчиков, при этом выход второго счетчика соединен со вторш входом первого счетчика, а первый и второй входы блока управления соединены с выходами первого и второго элементов сравнения, при этом второй вход второго элемента сравнения соединен со входом второго источника опорного напряжения, треJ тий вход блока управления соединен с выходом генератора импульсов, а вторая обкладка накопительного конденсатора соединена с осйцей шиной, о тличагощийся тем, что, с Q целью повьвиення точности аналого-цифрового преобразования, введены дополнительный источник опорного напряжения и аналоговый коммутатор, первый вход которого соединен с выходом первого источника опорного напряжения, второй вход соединен с выходец дополнительного источника опорного напряжения, управлшощий вход соединен с пятым выходом блока управления, а выход соединен со вто1№м входом пор- 0 вого элемента сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. PatyeJt R, Fast precision 5 :analo9-dlgi tai; converter for pulse spectroscopy/- Nuclear Instruments and Methods, 10, 1969, p. 61-68

Ife,

M

linilllllll

t

й(Г

Uo-uftJ

/