Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1983 года по МПК H03K13/20 

(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области измерений характеристик случайных процессов, в частности к ан1и1ог.,о-цифровьм преобразователям напряжение-код.

По бсновному авт. св. W 866732 известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий преобразователь напряжение-время, выполненный на последовательно соединенных зарядном устройстве и дискриминаторе интервалов времени, выход которого соединен с первым входом злемента пропускания, выход которого соединен с входом счетчика, а второй вход - с выходом генератора кодовых импульсов и с входом генератора случайных интервалов времени, выход которого соединен с управляющим входбм дискриминатора интервалов времени преобразоват ля напряжение-время 1 .

Недостатком устройства является , невысокая точность вследствие того, что оно не позволяет выравнить дифференциальную нелинейность, обуслов- . леннуюзависимостью порога срабатывания счетчика от зафиксированной в нем информации, так как в реальных уст 5Юйствах импульсы генерируемые генератором кодовых импульсов, не прямоугольные, а трапецеидальные вследствие наличия паразитных емкостей в линии передачи, наличия входной паразитной емкости У счетчика и т.:П, ;

Цель изобретения - повышение точности преобразователя.

Цель достигается тем, что в- аналого-цифровой преобразователь введены генератор случайньйс чисел и цифровой сумматор, первый вход которого соединен с выходом счетчика, а второй вход. с первым выходом генератора случайный чисел, второй вход которого соединен с вторым входом счетчика.

На фиг. 1 приведена блок схема 5 предлагаемого .устройства; на фиг. 2 и 3 - графическое пояснение работы из.вестного и предлагаемого устройств (гдеог и Та. временные интервалы, .определяющие время срабатывания счетчика между передними фронтами нечетных и четных импульсов, пртекТ

Устройство содержит преобразова- . тель напряжение-время 1, состоящий из зарядного устройства 2 и дискриминатора 3 интервалов времени, счетчик 4, злемент 5.пропускания, генератор 6 кодовых импульсов, генератор 7 случайных интервалов времени, генератор 8 случайных чисел и цифровой сумматор 9, причем выходзарядного устройг

ства 2 соединен с первым входом дискриминатора 3 интервалов времени, выход которого соединен с первым входом элемента 5 пропускания, второй вход элемента 5 пропускания соединен с выходом генератора 6 кодовых импульсов и с входом генератора 7 случайных интервалов времени, выход которого соединен с вторым входом дискриминатора б, выход элемента 5 пропускания соеринен с первым входом счетчика 4, выход которого соединен с первьм входом цифрового сумматора 9., а второй вход счетчика 4 соединен с одним выходом генератора 8 случайных чисел,: другой выход которого соединен с вторим входом цифрового.сумматора 9.

Преобразователь работает следующим образом.

По команде Начало измерения на зарядном устройстве 2 запоминается входное напряжение U , а с генератора 8 случайных чисел в счетчик 4 записывается случайное число в прямом коде, а в цифровой сумг атор 9 в инверсном коде - N, кроме этого генератор 7 случайных интервалов времени начинает формировать случайный интервал времени, который формируется из целого числа периодов импульсного сигнала, вырабатываемого генератором 6 кодовых импульсов, В конце случайного интервала времени дискрими натор 3 интервалов времени начинает формировать импульс,длительность котоpCfro пропорциональна напряжению tJy, запомненному на зарядном устройстве 2, причем передне фронт импульса открывает элемент 5 пропускания, а задний фронт - закрывает, в результате чего элемент 5 пропускания пропускает ria вход счетчика 4 импульсы с генератора б кодовых импульсов, число которых пропорционально измернемо у напряжению. В этом случае в счетчике 4 записывается число, равное суМ ме N4 и числа импульсов, пропущенных элементом 5 пропускания, затем данное число переписывается в цифровой сумматор 9, где от данной суммы вычитается число N4.

В результате этого на выходе цифро вого сумматора 9 присутствует число, равное количеству импульсов, npotiop-циональных измеряемому напряжению. После того, как информация снимается с цифрового сумматора 9, устройство возвращается в исходное состояние, затем цикл измерения повторяется.

Так как аналого-цифровые преобразователи, предназначенные для пострсэения гистограмм, работают с постоянной частотой измерения, то возникают корреляционные связи между числом, которое записано в счетчике и пропорционально или равно ширине канала, и. уровнем срабатывания первого триггера счетчика, что приводит к искажению ширины каналоЬ.

Введение случайного числа в счетчик приводит к тому, что запись импульсов в счетчик начинается каждый раз со случайного порога срабатывания первого триггера счетчика, что при больших количествах измерений приводит к выравниванию ширины каналов аналого-цифрового преобразователя.

Рассмотрим два случая работы аналого-цифрового преобразователя: один без генератора случайных чисел и цифрового сумматора, другой с упомянутыми блоками.

При первом варианте для простоты по1$Гснения предположим, что уровень срабатывания первого триггера счетчика зависит только от состояния, в котором находится этот триггер. В этом слчае возникает различие в ширине четных и нечетных каналов. Это происходит вследствие того, что заполнение временного интервала, вырабатываемого дискриминатором интервалов времени, происходит при различных уровнях срабатывания первого триггера счетчика для четных и нечетных импульсов, так как уровень срабатывания первого триггера в нулевом состоянии более высокий, чем при единичном состоянии. Это приводит к неравенству временных интервалов Тг и tr, определяющих время срабатывания счетчика между передними фронтами нечетных и четных импульсов , что и определяет ширину каналов аналого-цифрЪвого преобразователя (фиг. 2).

При втором варианте работы аналого-цифрового преобразователя запись импульсов, число которых пропорционально измеряемому напряжению, на счетчик начинается, в отличие от первого случая, при каждом новом измерении с нового уровня срабатывания первого триггера счетчика, так как кеокдый раз в счетчик предварительно записываются случайные числа, подчиненные, например, равномерному закону распределения.

При больших количествах измерений это приводит к усреднению ширины каналов аналого-цифрового преобразователя (фиг. 3), при этом ширина каждого канала определяется по формуле

Ч ,

гдё t(|j4- ширина канала;

п - количество измерений 60 ti - время между передними фронтами импульсов генератора кодовых импульсов. Использование дополнительного гене ратора случайных чисел и цифрового 65 сумматора позволяет увеличить точность устройства и качество изделий, 1В которых оно используется.

Формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь по авт. св. № 866732, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены генератор случайных чисел и

fc-J

г г г г

L t J g/ У g J

цифровой сумматор, первый вход которого соединен с выходом счетчика,, а второй вход - с первш4 выходом генератора случайных чисел/ второй вход которого соединен с вторым входом счетчика,

. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 866732, кл. Н 03 К 13/20, 1980.

QJH

f

n. о n

iTi L g j

-tJ }«-I-ь-