Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1981 года по МПК H03K13/02 

(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

i

Изо етение относится к га }юрмацвое но- змервтельвой технвске и может найти примев ше в цифровых измерительных и контролирукяцих устройствах.

Известен аналого 1ш| роБой преофазо- ватель (АЦП) со ступенчатым пилообразным напряжением, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен со входом счетчика, выходами сое« днненного со входом регистра памяти, входы которого соединены также со входами ЦАП, выход KoTopoix) соедннв с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом источника измеряемого напряжения, а выход компаратора соединен со входом блока формирования импульсов записи, выход Которого соединен с разрешающим входом . регистра памяти, выходы которого явля .ются выходами АЦП l.

Однако указанный преобразователь не позволяет получить достаточно высокого быстродействия в связи с г.оявлением динамической погрешности перехода счетчика из состояния переполнения в состояние нуля, вызванной наличием в схем ЦАП фильтра нижних частот, необходимого для широтно-импульсного преобразования.

Кроме того, точность измерения сн жаетря за счет Погрешности гистерезиса и порога срабатывания компаратора, аддитивно {фисутствукяпей в результате измерения.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в аналого-чшфровой преофазователь, содержащий генератор тактовых импульсов, рев юивный счетчик, выход которог соединен с информационными входами регистра памяти и с входами цнфроаналогового преобразователя, выход которого соединен с nepBiJM входом компаратора, второй вход которого соедини с шиной входного сигнала, § выход соединен со входом блока формирования импульсов записи первый выход которого соединен

разрешающим входом регистра памяти,ведены первый и второй ключи, тригер направления счета сумматор и реистр сдвига, разрешающий вход и выход двига которого соединены соответственно со вторым и третьим выходами блока Армирования импульсов записи, а информационные входы через сумматор соединены с выходами регистра памяти, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен с первьми входами первогю и второго ключей, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера направления счета, а выходы соединены соответственно с сумм1фующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выходы переполнения и заема которого соединены соответственно с Й- и$входами триггера направления счета.

На чертеже представлена структурная схема АЦП.

Преобразователь содержит генератор I тактовых импульсов, ключи 2 и 3, реверсивный счетчшс 4, йЗ-тригг 5 направления счета, яифроаналоговый преобразователь 6, компаратор 7, блок 8 формирования импульсов записи, регистр 9 памяти, сумматор 10, регистр 11 сдвига, шину 12 входного сигнала.

Работа преобразователя осуществляется следующим образом.

Выходы регистра сдвига являются выходами АЦП.

Тактовые импульсы поступают с выхода генератора t тактовых импульсов на первые входы ключей 2 и 3. Если открыт клк)ч 2, то ключ 3 закрыт и тактовые импульсы поступают на вход сложения реверсивного счетчика 4, и код на вы-rV; ходных шинах счетчика возрастает, поступая на входные шины цифроаналогового преобразователя, где преобразуется в компенсирующее напряжение, поступающее на второй в-ход компаратора 7, на первый вход которого поступает измеряемое напряжение. Когда код на выходе реверсивного счетчика возрастает настолько, что компенсирующее напряжение становится равным измеряемому, с вызюда компаратора 7 поступает управляющий сигнал на вход блока 8 формирования импульсов записи с выхода которого поступает импульс на вход разрешения записи регистра 9 памяти. При- этом на входные шины регистра 9 памяти поступает код с выхода реверсивного счетчика 4, соответствующий значению измеряемого напряжения, который записывается в регистр 9 памяти и поступает на вход накапливаю- щего за два такта сумматора 10 со сбросом. Дальнейшее возрастание кода реверсивного счетчика 4 приводит к его переполнению. При этом с выхода переполнения реверсивного счетчика 4 поступает сигнал на R - вход триггера 5. Сигнал с инвертирующего выхода триггера открывает ключ 3, а ключ 2 зап1фает ся сигналом с неинверт1фующего выхода триггера.

Тактовые импульсы начинают посту- пать на вход вычитания реверсивного счетчика 4, уменьшая компенсирующее напряжение на выходе цифроаналоговогчэ преобразователя 6. В момент равенства измеряемого и компенсирующегб напряжений соответствующее значение кода записывается в регистр 9 памяти и поступает на вход сумматора Ю. Результаты двух последовательных измерений суммируются в сумматоре Ю.

Сш-нал со второго выхода блока 8 формирования импульсов записи поступае на разрешающий вход регистра 11 сдвига и сигнал с выхода сумматора tO поступает на вход регистра II сдвига. После этого сигнал с третьего выхода блока 8 формирования импульсов записи поступает на вход регистра 11 сдвига, и записанный в нем код сдвигается на один разряд, т.е. делится пополам. На выходных шинах регистра II сдвига получается результат, соответствующий значению измеряемого напряжения компаратора. Когда код ревфсивного счетчика 4 уменьшается до нуля, с его первого выхода йоступает сигнал на - вхо триггера 5. Сигнал с неинвертирующего выхода триггера открывает ключ 2, а ключ 3 запирается сигналом с инвертируквдбго выхода триггера.

После этого процесс измерения повторяется.

Введение в предлагаемое устройство триггера и ключей позволяет в каждый момент времени получить изменение компенсирующего напряжения не более, чем на величину младшего разряда цифроаналогового преобразователя.

. Использование предлагаемогчэ устройства счета импульсов совместно с накаплйвакмдим за два такта сумматором со сбросом и регистром сдвига позволяет устранить погрешность гист езэса и порога с рабатывания компаратора. ормула изобретения Аналого-ци{)ровой преобразователь, сод жашвй тактовых вмпул сов, реверсивный счетчик, выход которо го соединен с информационными входами persccipa памяти и с входами пЕфройналогового преофазователя, выход которого соединен с входом компаратора, второй вход которого соединен с шиной входного сигнала, а выход соед1шен со вход блока формирования импульсов за1шси,первы выход которого соедини с разрешающим входом регистра памяти, отличающийся тем, что, с пелью повышения точности , в нёто введены первый и второй ключи, триггер направления счета, сумматор и регистр сдвига, раз- решакяаий вход и выход сдвига которого соединены -соответственно со вторым и третьим выходами блока (ирований импульсов записи, а шфо ииационные входы через - сумматор соединены с выходами регистра памяти, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен с первыми входами нового и второго ключей вторые входы которых соединены соответственно с прямым и выходами тригг а направления счета, а выходы соединены соответственно с сум- мирукяцим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выходы перштолнения и заема которого соединены соответст венно с S - входами триггера направления счета. Источники шсформапии, ; принятые во внимание при экспертизе I. Балакай В. Г. и др. Интегральные , аналого-чгафровых и цифроанало- говых прео азователей. М. Энергия, 1978, с. 48-49 (прототип).

в «