Аналого-цифровой преобразователь

Аналого-цифровой преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий ,инвертор, два компаратора, первые входы которых соединены соответственно с шинами эталонного напряжения, выход первого из которых соединен с первым входом элемента 2И-НЕ, реверсивный счетчик, выходы которого соеда1Н.ены с входами преобразователя код-напряжение, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности преобразоваJ3LJ нйя, в него введены коммутирукхцйй элемент, два дифференцирующих элемента и блок вычитания, первый вход которого соединен с входной шиной, второй вход - с выходом преобразователя код-напряжение,а выход - с первым входом коммутир ующего элемента , второй вход которого соединен с общей шиной, третий вход с выходом элемента 2И-НЕ, а выход - с вторыми входами первого и второго компараторов , третьи входы которых сое;щнены соответст.веннр с вгыходами первого и второго дифференцирунвдих элементов, первые входы которых соединены с общей шиной, второй вход .первого дифференцирующего элемента соединен с выходом первого компара (Л тора и входом сложения реверсивного . j счетчика, а второй вход второго i с дифференцирующего элемента -с выхо I ;дом второго компаратора и через ниС вертор с вторым входом элемента . е 2И-НЕ и входом вычита ния реверсивного счетчика. оо ьэ оо Ф1Л.1

„„Я0„„1018230. А

СОКИ СОВЕТСКИХ

NW

РЕСПУВЛИН

/f59. Н 03 К 13 17

1 :

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ. (21) 3332870/18-21 (22) 26. 08.81. (46) 15.05.83. Бюл. Ф 18 (72) В. Б. Белышев, В. С. Бердяев, В.Н. Хотько и Н.В. Ковалюк (53) 681. 325(088.8) (56) 1. Радиотехника, 9 8, 1976, с. 94-95.

2. Ямный В.Е ° Аналого-цифровые преобразователи. Минск, БГУ им.Лени. на, 1980, с ° 123-126. .3, Авторское свидетельство СССР

Р 743191, iver. Н 03 К 13/17, 1977 .(прототип). (54)(57) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗО-

ВАТЕЛЬ, содержащий инвертор, два компаратора, первые входы которых соединены соответственно с шинами эталонного напряжения, выход первого из которых соединен с первым входом элемента 2И-НЕ, реверсивный счетчик, выходы которого соединены с входами преобразователя код-напряжение, о тл и ч а ю щ и и с ÿ тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены коммутирующий элемент, два дифференцирующих элемента и блок вычитания, первый вход которого соединен с входной шиной, второй вход — с выходом преобразователя код-напряжение,а выход — с. первым входом коммутирующего элемен та, второй вход которого соединен с общей шиной,. третий вход — с выходом элемента 2И-НЕ, а выход — с вто-.. рыми входами первого и второго компараторов, третьи входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго дифференцирующих элементов, первые входы которых соединены с общей шиной, второй вход первого дифференцирующего элемента ф соединен с выходом первого компара- тора и входом сложения реверсивного . счетчика, а второй вход второго дифференцирующего элемента - с выхо-;дом второго компаратора и через ин" вертор с вторым входом элемента Ф

2И-НЕ и входом вычитания реверсивно" го счетчика.

Мв

1018230

Изобретение относится к радиотехнике, цифровой электроизмерительной технике и используется для преобразования двухполярных напряжений в цифровой код.

Известен следящий аналого-цифро- 5 вой преобразователь, состоящий из двух компараторов с резисторами, которые соединены по мостиковой схеме, к выходу.ко параторов подключена логическая схема, реализующая суммирование по модулю два, выход сумматора по модулю два подсоединен к суммирующему входу реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с выходом сумматора по мо- 5

Дулю два через интвертор. При этом реверсивный счетчик соединен с преобразователем код-напряжение {>), Недостатком этого преобразовате-. ля является низкая точность преобразования.

Известен аналого-цифровой следящий преобразователь, содержащий.дифференциальный усилитель, один вход которого соединен с преобразовате лем код-напряжение, на другой вход подается входной сигнал, выход дифференциального усилителя соединен с малоразрядным аналого-цифровым преобразователем, который выполнен в виде двух наборов компараторов, на З0 один вход которых подключается положительная полярность напряжения, а на другой отрицательная полярность, причем пороги компараторов изменяются по логарифмической шкале, и 35 двух наборов стробируемых шифраторов, выходы которых соединены с соответ ствующими входами реверсивного счет, чика (2 .

Недостатком этого преобразовате- 40 ля является низкая точность преобразования.

Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий два компаратора, выходы которых соединены с входами элемента 2И-НЕ„ реверсивный счетчик, выходы которого соединены с входами преобразователя код-напряжение, два блока формирования зоны нечувствительности, генератор тактовых импульсов, инвертор и два элемен-50 та И, выход первого блока формирования зоны нечувствительности соединен с инвертирующим входом первого компаратора, а выход второго блока формирования эоны нечувствительнос- 55 ти соедине:; с прямым входом первого компаратора и выходом преобразователя код-напряжение, входы блоков формирования зоны нечувствительности объединены,,выход элемента 2И-HE сое- 60 динен с первым входом первого элемента И и через инвертор с первым входом второго элемента И, вторые входы элементов И соединены с выходом генератора импульсов, выходы пер-65

isoro и второго элементов И соединены соответственно с входами сложения и вычитания реверсивного счетчика 3 .

Недостатком известного устройства является низкая точность преобразования.

Целью изобретения является увеличение точности преобразования при расширении области применения.

Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий инвертор, дв а компаратора, первые входы которых соединены соответственно с шинами эталонного напряжения, а выход первого ,из которых соединен с первым входом ,элемента И-НЕ, реверсивный счетчик,,выходы которого соединены с входами преобразователя код-напряжение, введены коммутирующий элемент, два дифференцирующих элемента, бЛок вычитания, первый вход которого соединен с входной шиной, второй вход — с выходом преобразователя код-напряжение, а выход с первым входом коммутирующего элемента, второй вход которого соединен с общей шиной, третий вход с выходом элемента 2И-HE a выход — с вторыми входами первого и второго компаратора, третьи входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго дифференцирующих элементов, первые входы которых соединены с общей шиной, второй вход первого дифференцирующего элемента соединен с выходом первого компаратора и входом сложения реверсивного счетчика, а второй вход второго дифференцирующего элемента — с выходом второго компаратора и через инвертор с вторым входом элемента

2И-НЕ и входом вычитания реверсивного счетчика.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого аналого-цифрового преобразователя; на фиг. 2 — диаграм-. ма напряжений.

Устройство содержит. блок 1 вычитания, коммутирующий элемент 2, дифференцирующие элементы 3 и 4, компараторы 5 и 6, инвертор 7., элемент

8 2И-НЕ, реверсивный счетчик 9, двухполярный преобразователь 10 код-напряжение.

Индексами (фиг. 1 и 2) обозначены: напряжение входного сигнала Us„, напряжение на выходе преобразователя код-напряжение U„„„, напряжения, определяющие зону нечувствительности + U, ошибка преобразования Ьх, время задержки по цепи обратной связи t oC (время установки).

Аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом.

Предлагаемое устройство измеряет за каждый такт разность напояжений

Пр между его текущим значением н

1018230 а напряжение на инвертирующем входе порогового элемента компаратора б равно

u u pg

20

2Г

° где U — напряжение на выходе комму2 тирующего элемента 2.

На неинвертирующие входы компараторов 5 и 6 подается нулевое напряжение через дифференцирующие элементы 3 и 4. Поэтому на выходе компара- 30 тора 5 будет логическая единица, обусловленная более. низким потенциалом на инвертирующем входе компаратора 5, относительно потенциала на неинвертирующем входе. На выходе 35 компаратора 6 будет логический нуль в виду того, что потенциал на инвертирующем входе компаратора 6, выше потенциала на его н ь нвертирующем входе. Таким образом на обоих входах 40 логнческого.элемента 8 2И-НЕ будут логические единицы за счет инвертиро-вания выходного сигнала компаратора б инвертором 7, а на управляющем входе коммутирующего элемента 2— логический нуль, который однозначно 45 приводит к тому, что-на выход коммутирующего элемента 3 будет подаваться напряжение Up. Реверсивный счетчик 9 и преобразователь 10 код-нап- ряжение при нахождении U = О в 50 зоне нечувствительности не изменяют

;своего состояния. При этом конден1 сатор дифференцирующего элемента 3 будет заряжен, а дифференцирующего элемента 4 — разряжен. 55 . Если. разность напряжений между текущим значением входного напряжения и предыдущим значением, снимаемым с преобразователя 10 код-напряжение, становится равной U =Up> U, 60

2 Р то состояние компаратора 6 не изменяется, а на выходе компаратора 5 устанавливается логический нуль, который приводит к появлению на управляющем входе коммутирующего эле- 65 предыдущим значением напряжения, значение которого соответствует коду реверсивного счетчика 9.

Если эта разность U равна нулю

;или находится в зоне нечувствительности, величина которой соответствует шагу квантования q т.е. -U (U <+U (фиг. 2 ), то на выходе компаратора

5 присутствует логическая единица, а на выходе:компаратора б — логический нуль, так как даже при наличии (0 логической единицы на управляющем входе коммутирующего элемента 2 напряжение U< на инвертирующем входе по. рогового элемента компаратора 5 равно 15

2 «О Q u у 2 2 2 мента 2 логической единицы, под действием которой на выход коммутирующего элемента 2 поступает нулевое напряжение. С появлением йа выходе компаратора 5 логического нуля конденсатор дифференцирующего элемента 3 начинает разряжаться через резистор. По мере разряда конденсатора потенциал на резисторе уменьшается по абсолютному значению и по достижении напряжения минус — на выходе

I компаратора 5 устанавливается высокий потенциал и начинается заряд конденсатора. По сформированному таким образом импульсу (по перепаду напряжения из логической единицы .в логический нуль.) состояние реверсивного счетчика 9 изменяется на единицу в сторону увеличения счета (фиг. 26, точка t>) и, следовательно, напряжение на выходе преобразователя 10 код-напряжение изменяется ступенчато на один шаг квантования (фиг. 2и, точка t>). При этом напряжение рассогласования Up снова входит в зону нечувствительности и аналого-цифровой преобразователь снова находится в состоянии покоя.

Если U< (-U,. то устройство ра ботает -аналогично, за исключением того, что при этом срабатывает компаратор б, а реверсивный счетчик 9 изменяет свое состояние в сторону уменьшения счета (фиг. 28, точка tg).

В случаях, когда U » U U р << -U и когда после одного ймпульса, сформированного. на выходе компаратора 5 или б, сигнал рассогласования U< ee входит в зону нечувствительностй, начинается формирование носледукщих импульсов, а именно (для случая () » U),çàðÿä конденсатора дифференцйрующего элемента 3 продолжается до тех пор, пока потенциал на резисторе не уменьшается.до величины й2

U — U т. е. до значения напряжения на инвертирующем входе порогового элемента компаратора 5, так как цри наличии на управляющем входе коммутатора 2 логического нуля, обеспечивается поступление на выход коммутатора сигнала рассогласования

U . После, этого происходит переключение компаратора 5 и установление на его выходе напряжения, соответствующему логическому нулю, что при.водит-в свою очередь к разряду конденсатора через резистор и появлению логической единицы на управляющем входе коммутирующего элемента 2 и, следовательно, поступлению нулевого напряжения на выход коммутирующего элемента. Напряжение на резисторе по мере разряда конденсатора увеличивается и по достижении значеU ния минус —, на выходе компаратора

1018230

Составитель A. Кузнецов

Техред В.Далекорей! Корректор A. Тяско

Редактор A. Химчук

»» »

Заказ 3560/53 Тираж 936 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, r. у)кгород, ул. Проектная, 4

5 устанавливается высокий потенциал.

Начинается очередной заряд конденсатора, а на выходе коммутирукщего элемента 3 при этом присутствует напряжение U О.,. Таким образом формируются последующие импульсы, а реверсивный счетчик 9 изменяет свое состояние в сторону увеличения счета. Это продолжается до тех пор пока сигнал рассогласования не входит s вону нечувствительности (фиг. 26, точка t ) °

Иэ принципа работы аналого-цифрового преобразователя ошибка пре5 образования ах всегда находится в диапазоне дх 4 в то время, что пбвышает точность преобразования.