Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического измерения, а также в качестве автономного измерительного прибора с -автоматической цифровой коррекцией аддитивной и мультипликативной погрешностей преобразования аналоговой величины в цифровой код.
Известен способ аналого-цифрового преобразования, основя нный на преобразовании в частоту следования импульсов измеряемого и двух эталонных напряжений и формировании кода, соответствующего разности количества импульсов частоты, пропорциональной измеряемому напряжению за измерения, и кода начальной установки, в котором время измерения формируют подсчетом импульсов частоты, пропорциональной коду разности количеств импульсов частоты, пропорциональных первому и второму эталонным напряжениям, подсчитанных за эталонное время, а код начальной установки формируют, вычитая из количества импульсов частоты, пропорциональной одному из эталонных напряжений за время измет рения кода номинального значения этого эталонного напряжения.
Известно устройство для осуществления этого способа, содержащее преобразователь напряжение -частота, вход которого через ангшоговые переключатели соединен с выходами источников двух эталонных напряжений и измеряемого напряжений, первые три входа блока управления соединены с управляющими входами анг1логовых
10 переключателей, первые входы первого, второго, третьего и четвертого элементов И соединены с четвертым, пятым, шестым и седьмш« выходами блока управления соответственно, а вторые
15 входы соединены с выходом преобразователя напряжение-частота, входы первого и второго реверсивных счетчиков соединены с выходами первого и второго, третьего и четвертого
20 элементов И соответственно, входы двоичного умножителя соединены,с выходаи 1и первого суммирующего и второго реверсивного счетчиков, а выход соединён с входом вторрго сум25мирующего счетчика, выход которого соединен с входом блока управления, входы элемента ИЛИ соединены с четвертым и пятым выходами блока управления, первый вход пятого элемента
30 И соединен с выходст генератора эталонной частоты, второй вход соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход соединен с входом первого суммирующего счетчика 1 . ,
Недостатками известных способа и устройства, его реализующего, являются невысокое быстродействие и низкая точность измерения.
Цель изобретения - повышение быстродействия и точности измерения.
Указанная цель достигается тем, что в способе аналоготцифрового преобразования, заключающемся в преобразовании -на такте калибровки двух эталонных напряжений в частоту следования импульсов и формировании кода, пропорционального разности количеств импульсов .частот, пропорциональных |талонннм напряжениям, подсчитанных за постоянное время, преобразований, на такте измерения измеряемого напряжения в частоту следования импульсов и .формировании выходного кода на такт-е калибровки после преобразования в частоту следования импульсов двух эталонных напряжений запогэднают количество импульсов частотЕЛ, пропорциональной одному из эталонных напряжений, подсчитанных за постоянное время, а формирование выходного кода на такте измерения осуществляют путем подсчета за время измерения разности количеств импульсов частот, пропорциональных измеряемому напряжению и запомненному эталонному напряжению.
В устройство для осуществления способа, содержащее преобразователь напряжение-частота, вход которого через аналоговые переключатели соединен с выходами источников двух эталонных и измеряемого напряжений, блок управления, три выхода которого соединены с управляющими входами аналоговых переключателей, выход преобразователя напряжение-частота соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, вторые входы второго и третьего элементов И соединены с первым и вторым выходами блока управления, генератор импульсов постоянной частоты, быход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с входом первого счет-. чика, выход первого элемента И соединен с суммирующим входом второго счетчика, выходы второго и третьего элементов И соединены с вычитающим и и суммирующим входами третьего счетчика, выходы первого и третьего счетчиков соединены с входами двоичного умножителя, выход которого через четвертый счетчик соединен с пер вым входом блока управления, третий выход которого соединен с другими входами первого и четвертого элементов И, а выход генератора импульсов постоянной частоты соединен со вторым входом блока управления, введены пятый счетчик, вход которог соединен с выходом второго элемента И, и второй двоичный умножитель, входы которого соединены с выходами первого и пятого счетчиков, а выход - с вычитающим входом второго счетчика.
На фиг.1 изображена структурная схема устройства для осуществления способа} на фиг.2 - временная диаграмма работы.
Устройство содержит источники
1и 2 эталонных Напряжений UQ и источник 3 измеряемого напряжения
Ux f аналоговые переключатели 4 - б блок 7 управления, преобразователь 8 напряжение-частота,.генератор 9 постоянной частоты, элементы И 10 13, счетчики 14 - 18, двоичные умножители 19 и 20.
Блок 7 управления предназначен для выработки временных интервалов
i а cons-fc
Способ осуществляется следующим
образом. . .
Измеряемое и два эталонных напряжения преобразуют в частоту следования импульсов, с помощью преобразователя 8 напряжение-частота, на вход которого подают напряжение через анлоговые переключатели 4-6, управляемые блоком 7 управления. Процесс измерения состоит из двух тактов: тата калибровки и такта измерения. Такт калибровки состоит из двух подтактов-, на первом подтакте калибровки блок 7. управления через аналоговый переключатель 4 подключает источник 1 первого эталонного напряжения UQ на вход преобразователя 8 напряжение-частота, на выходе которго формируется частота. F-i .
.
где FQ., - начальная частота преобра.зователя напряжение-частота К.,- - крутизна преобразователя
напряжение-частота. На время Т. 7 управления подает разрешение на ВТОРОЙ вход элемента И 11, и на суммирующи вход счетчика 14 и вычитающий вход счетчика 16 поступает количество импульсов N-,
N, T,F T nstlSi 4)o)На втором подтакте калибровки блок 7 управления через аналоговый переключатель 5 подключает источник
2второго эталонного напряжения на вход преобразователя 8 напряжение-частота, на выходе которого формируется частота Ft .
.
На время T,j Т блок 7 управления подает разрешение на второй
вход элемента И 12, и на суммирующий вход счетчика 16 поступает .количество импульсов NIJ
Wr consii o.)к концу второго подтакта калибровки в счетчике 16 записывается количество импульсов Nj
rV Tconst-(m-%)На втором такте измерения путем подсчета определенного количества импульсов частоты, пропорциональной коду разности количеств импульсов частот, п{эопорциональных первому и второму эталонным напряжением, подсчитанных -за постоянное время формируется время измерения Tj. Для этого блок 7 управления через аналоговый переключатель б подключает источник 3 измеряемого напряжения Ux на вход преобразователя 8 напряжение-частота, на выходе котор го формируется частота Fj
. х На втором такте блок 7 управления подает разрешение на вторые входы элементов И 10 и 13, с выходов которых частоты Fj поступают на входы счетчиков 15и 17. На выходах двоичных умножителей 19 и 20 формируются импульсы с частотами и F
Vsii4- - o)
(n Д ЗС1П
eon5i-N4 mUo)
N.
F с .c Л 30(П А зйП
где А - полная емкость счетчиков 14-16;
liotn частота заполнения счетчика.
Импульсы с частотой F, поступают на вход счетчика 18, и после подсчета в нем количества импульсов импульс переполнения, поступающий на вход блока 7 управления, заканчивает время формирования Ti T.,., при этом.
-А
f san- consi- U i- o)
Путем подсчета за время измерения разности количеств импульсов частоты, пропорциональной измеряемому напряжению и частоты, пропорциональной количеству импульсов частоты, пропорциональной одному из эталонных напряжений, подсчитанных за постоянное время, формируется выходной код. За время Т„з на
суммирующий вход счетчика 17 поступает количество импульсов Nj
: л(
р„
.. 5-изм-х-р „-Т „з,-КДи„-и„)
На вычитающий вход счетчика 17 поступит количество икпульсов Nf,
4 fij орздр-Vnst V «JM-f i5 F.)в итоге, за времяТу,,в счетчике 16 подсчитывается количество .импульсов Мц(з1Х
N4-A( .)+ к, -и.
(,
J
(
aan-TconsV U m-%H
При времениТс,о„д, формируемом блоком 7 управления, равном
. N4
,)-(.
N,
N MOm-l o)
вых
N
И таким образом, на выходной код устройства не влияют уходы характеристик преобразователя напряжениечастота начальной частоты и крутизны. 1с .
Уменьшение числа тактов измерения, а .также независимость выходного кода устройства от характеристик преобразователя напряжения-частота и уменьшение числа калибровок повышает быстродействие и точность преобразования.
Формула изобретения
1. Способ аналого-цифрового преобразования, заключающийся в преобразовании на такте калибровки двух эталонных напряжений в частоту следования импульсов и формировании кода, пропорционального разности количеств импульсов частот, пропорциональных эталонным напряжениям, подсчитанных за постоянное время, преобразовании на такте измерения измеряемого напряжения в частоту следования импульсов и формировании выходного кода, отличающийс я тем, что, с целью повышения быстродействия преобразования, на такте калибровки после преобраэова-
ния в частоту следования импульсов
двух эталонных напряжений запоминают количество импульсов частоты, пропорциональной одному из эталонных напряжений, подсчитанных за постоянное время, а формирование выходного кода на такте измерения осуществляют путем подсчета за время измерения разности количеств, импульсов частот, пропорциональных измеряемому напряжению и запомнен. ному эталонному напряжению,
2. Устройство для осуществления способа по П.1, содержащее преобразователь напряжение-частота, вход которого через аналоговые переключатели соединен с выходами источников двух эталонных и измеряемого напряжений, блок управления, три выхода которого соединены с управляющими входами аналоговых переключателей, выход преобразователя напряжение-частота соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, вторые входы второго и третьего элементов И соединены с первым и вторым выходами блока управления, генератор импульсов постоянной частоты, выход которого соединен с первым входом четвертого
элемента И, выход которого соединен с входом первого счетчика, выход первого элемента И соединен с суммирующим входом второго счетчика, выходы второго и третьего элементов И
5 соединены с вычитающим и суммирующим входами третьего счетчика, выходы первого и третьего счетчиков соединены с входами двоичного умножителя, выход которого через четвертый счетчик соединен с первым входом блока управления, третий выход которого соединен с вторыми входами первого и четвертого элементов И, а выход генератора импульсов постоянной
5 частоты соединен с вторым входом блока управления, отличающ е е с я тем, что в него введены пятый счетчик, вход которого соединен с выходом второго элемента И, и втоQ рой двоичный умножитель, входы которого соединены с выходами первого и пятого счетчиков, а выход - с вычитающим входом второго счетчика.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2608742, кй. Н 03 к 13/20, 1978 (прототип).
i/. i
Imaum - о/щфо / а
f-0 /ю гтагтг 2-a гю /7та1ст
Pffffy. г -ГсTj-rwfi.
H
flfSMC. / S1/гкг/кт - ej /te ffft/e
II
rfl
