Аналого-цифровой преобразователь с автоматической коррекцией Советский патент 1982 года по МПК H03K13/17 

Изобретение относится к вычислитель ной технике и может быть применено в прецизионных устройствах контроля цифр аналоговых преобразоваггепей устройств ввода-вьгаода ЦВМ. Известны аналого-цифровые преобразователи с автоматжческой ксуррегащей. Указанные устройства основаны на компенсации сдвига нулевого уровня в цифровой, аналого-цифровой или чисто аналоговой форме rij . Недостатками известных устройств являются сложность схемной реализации необходимость обратного преобразования полученного кода в напряжение, значительное время преобразования. Наиболее близким к предлагаемому является аналого- щфровой прообразователь с автоматической коррек131ей, содержашвй преобразователь код-напряжение, компаратор, источник опорного напр жения, блок управления, первыЯ выход которого соединен с цифровым axopONf преобраз ателя код-нагряжокне - J В Известном устройстве недостаток обусловлен сдвшх)м нуля jr ограниченной величиной коэффициента ослабленной сян- фазной составляющей, устраняется посредством проведения двух преобразований, при которых преобразуемое напряжение ;подается поочередно на первый и второйвхода компаратора, а точное значение кода вычисляется как среднее арифметдаческое кодов, полученных при двух преобразованиях. Однако данный преобразователь требует значительного времени преобраэовавшя из-за необходимости проведения двух циклов преобразования, кроме того, низка надежность срабатывания отделяя ных элементов устройства. Цель изобретешая - повышение быс-гродейстиая и уватичение надежнскля преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь с автоматической коррекцией, содержащий прообрпповатепь код-напряжение, компаратор, источник опорного напряжения, блок утгравл(ния, первый выход которого соединен с цифровым входом преобразователя код-напряжение, введены дополкитега кый идентичный основному преобразователь код-напряжение, входной ком мутатор, процессор и запоминающее устройство, при этом выходы источника опорного напряжения, и шина преобразующего сигнала через входной коммутатор подключены соответственно к аналоговым входам основного и дополнительного пре образователей код-налряжение, цифровой вход последнего соединен с вторым выходом блока управления, третий выход которого соединен с утфавляющим входом входного коммутатора, а выход - с первым выходом процессора, причем выходы преобразователей код-напряжение подключены соответственно к входам комларатора, выход которого подключен к пер вому входу пропессора, вторые вход и выход которого соединены с входом и выходом запоминающего устройства. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого преобрсюователя. Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, входной коммутатор 2, два ддентичных преобразователя 3 и 4 код-напряжение, содержаи41х соот ветственно декодирующие сетки R -2 R 3 и 4, коммутаторы 5 и 6 разрядов, управляющие регистры 7 и 8, буферные операционные усилители 9 и 1О, компаратор 11, блок 12 управления, процессор 13 и запоминающее устройство 14. Преобразователь работает следующим образом. Устройство перед началом преобразования входного напряжения производит самокалибровку, пр(и которой запоминает значения собственной абсолютной погрещ ностя в ряде точек в диапазоне входных напряжений и в дальнейшем, при преобра зовании входных напряжений учитывает собственную погрещность, алгебраически складьгоая ее с полученным кодом. В реяогме самокалибровки входной коммутатор 2, управляемый по сигналам блока 12 управления, подает опорное напряжение положительной илЕ отрицательной полярности от источника 1 опорного напряжения на вход коммутатора 5 разрядов первого преобразователя 3 код-напрях:ение и на вход коммутатора. 6 разрядов второго преобразователя 4 код-напряжеште. Кот смутатор 5 разрядов. управляемый регистром 7 по сигналам блока 12 управления, получающего информашпо из процессора 13, подключает все входы декодирующей сетки 3 к шине источника опорного напряжения вследствие чего с выхода буферного операционного усилителя 9 на первый вход компаратора 11 подается величина опорного напряжения, смещенная на величину сдвига нулевого уровня, операционного усилителя 9 и компаратора 11, приведенного к первому вход, компаратора .11. Коммутатор 6 разрядов, управляемый регистром 8 по сигналам с блока 12 управления, подключает все входы декодирующей сетки 4 к Ешне источника опор ного напряжения, в результате чего с выхода буферного операционного усилителя 10 на второй вход компаратора 11 подается величина опорного напряжения, смещенная на величину сдвига нулевого уровня операционного усилителя 10. С выхода компаратора 11 сигнал подается на вход процессора 13. По сигналу компаратора процессор 13 определяет,, на каком из входов компаратора 11 напряжение больще. Коммутатор разрядов (5 или б) преобразователя код-напряжение той ветви, где на- пряжение на входе компаратора 11 наибольшее, по сигналам блока 3.2 управления, получающего информацию от процессора 13, в соответствии с алгоритмом поразрядного уравновешивания, отключает часть разрядов соответствую.щей декодирующей сетки (З или 4); в результате чего напряжения на входах компаратора 11 уравновешиваются ,,tл,,. где Ооп - опорное напряжение; К - цифровой код в одном из управл5пощих регистров; Д - сдвиг нулевого уровня, приведенный к первому входу кo шaparopa 11; Д. - сдвиг нулевого уровня, приведенный ко второму входу компаратора 11. Значение цифрового кода определяется как ,, Орп t & U2. . J . 1 л -М -II -оп on Процессор 13 вычисляет значение абсолютной погридности устройства по Л 4 A-K- t где Д - абсогаотная пограиностъ уст ройства, и подает его в запоминающее устройство 14. Запоминающее устройст.во 14 хранит значение Д . Ступенчато изменяя значения кодов в регистрах 7 и 8 от максимального до минимального и каждый раз производя уравновешивание напряжений на входах компаратора 11, вычисление и запо нание величины Д , устройство получает ряд значений собственной абсолютной погрешности в диапазоне возможных входных напряжений. На этом заканчивается режим самокаяибрсжки. В режиме измерения входаой коммутатор 2 подает входное напряжение на вход одного из преобразователей коднапряжение, а на вход В;торого преобразователя соответственно подает опорное напряжение от источника 1 опорного напряжения. В результате вьшолнения алгоритма поразрядного уравновешивани устанавливается равенство напряжений на входах компаратора 11 где Uf,.. - входное напряжение; - цифровой код в управляюще регистре. .Значение ци4рового кода определяется из формулы (4) как . JonUon on Точное значение цифрового кода вычисляется в процессоре 13 с учетом значений Д , хранящихся в запоминающем устройстве 14 и соответствующих, ближайших к полученному (К) значения кодов, по формуле к -кЧ//(, UB где k - точное значение цифрового кода равное в резузштате подста новки (5) в (6) КЧ . .иол Таким образом, полученное точное значение кода свободно от погрешности. создаваемой сдвигом нулевого уровня компонентов предлагаемого устройства, обусловленного в том числе и ограниченной величиной коэффициента ослабления синфазной составл5пощей. Формула изобретения Аналого-цифровой преобразователь с автоматической коррекцией, содержащий преобразователь код-напряжение, компаратор, источник опорного напряжения, блок управления, первый выход когорого соединен с цифровым входом преобразователя код-напряжение, отличающийся тем, что, с целью повьпяения быстродействия и увеличения надежности преобразователя, в него введены дополнительный 1щентичный основному преобразователь код-напряжение, вхошюй коммутатор, процессор и запомга1ающее уст ройство, при этом выходы источника опорного напряжения и шина прообразу1ощего сигнала через входной коммутатор подключены соответственно к аналоговым входам основного и дополнительного преобразователей код-напряжение, цифровой вход последнего соединен с вторым выходом блока управлегшя, третий выход которого соединен с управляющим входом входного коммутатора, а вход с первым выходом процессора, причем выходы преобразователей кодннапряж&ние подключены соответственно к входам компаратора, выход которого подключен к первому входу хфоцессора, вторые вход к выход которого соединешл с входом и выходом запоминающего устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Франции № 2196559, кл. Н 03 К 13/02, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР № 379979, кп. Н 03 К 13/17, 1971 (прототип).

о