Способ интегрирующего аналого-цифрового преобразования

Способ интегрирующего аналого-цифрового преобразования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобре тения - повышение точности и чувствительности . Способ основан на осуществлении в первом цикле преобразования интегрирования входного напряжения в течение образцового интервала времени с последующим интегрированием эталонного напряжения до момента достижения им значения заданного порогового уровня и формировании вьЬсодного кода. Для достижения цели введен второй цикл преобразования, аналогичный первому, при этом в первом цикле после достижения значения заданного порогового уровня осуществляют интегрирование нулевого напряжения до заданного момента времени, начиная с которого в каждом из последующих пар одинаковых интервалов времени длитель- „т V ностью Т {., где Т - фиксированный интервал времени, k7l, m - номер пары (т 0,1,2,... ,п) , интегрируют опорное напряжение с полярностью, противоположной эталонному напряжению в течение k-й части фиксированного ийтервала времени, затем интегрируют эталонное напряжение, уменьшенное в К раз, до достижения значения заданного порогового уровня с последующим интегрированием нулевого напряжения , а в качестве входного напряжения во втором цикле преобразования используют нулевое напряжение, причем при формировании выходного кода результат преобразования находят как разность интервалов времени интегрирования эталонного напряжения в первом и втором.циклах. 3 шт. (Л оэ ел 00 о со ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 Н 03 М 1/52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М А ВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3967694/24-24 (22) 21,10,85 (46) 07.12.87. Бюл. Р 45 (71) Пензенский политехнический институт (72) Э.К.Шахов, В.А.Юрманов, В.Д.Михотин, M.À.Ïèëüâ и В.N.Øëÿíäèí (53) 681.325 (088.8) (56) Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы. — Киев: Вища школа, 1973, с. 435-437.

Авторское свидетельство СССР

N 741545,,кл. Н 03 М 1/46, 1978. (54) СПОСОБ ИНТЕГРИРУЮШЕГО АНАЛОГОЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения — повышение точности и чувствительности. Способ основан на осуществлении в первом цикле преобразования интегрирования входного напряжения в течение образцового интервала времени с последующим интегрированием эталонного напряжения до момента достижения им значения заданного порогового уровня и формировании выходного кода. Для достижения цели введен вто„„SU„„1358 95 А1 рой цикл преобразования, аналогичный первому, при этом в первом цикле после достижения значения заданного порогового уровня осуществляют интегрирование нулевого напряжения до заданного момента времени, начиная с которого в каждом из последующих пар одинаковых интервалов времени длительностью Т, где Т вЂ” фиксированный интервал времени, k)1, m — номер пары (m = 0,1,2,. ...и), интегрируют опорное напряжение с полярностью, противоположной эталонному напряжению в течение k-й части фиксированного интервала времени, затем интегрируют эталонное напряжение, уменьшенное в

lA+ <

К раз, до достижения значения заданного порогового уровня с последующим интегрированием нулевого напряжения, а в качестве входного напряжения во втором цикле преобразования используют нулевое напряжение, причем при формировании выходного кода результат преобразования находят как разность интервалов времени .интегрирования эталонного напряжения в первом и втором циклах. 3 ил.

1358095

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для создания высокоточных аналого" цифровых преобразователей постоянного напряжения.

Цель изобретения — повышение точности и чувствительности преобразования.

На фиг.1 изображена временная диаграмма процесса преобразования;

10 на фиг.2 — аппаратурная реализация способа; на фиг.3 — устройство управления.

Способ осуществляется следующим образом.

В первом цикле Т, в течение образцового интервала времени Т, интегрируют входное напряжение U . (совместно с собственным напряжением смещения г, определяемым используемой элементной базой), по окончанию Т, интегрируют эталонное напряжение U, (также совместно с е) до момента равенства интегрального значения напряжения пороговому уровню U С этого момента до окончания заданного интервала времени о интегрируют только напряжение смещения е.Длительность заданного интервала времени выбирают такой, что при варьировании U в максимально предвидимых пределах обеспечивается достижение интегрального значения напряжения порогового уровня U„ в течение этого интервала 6.

По прошествии заданного интервала Ç5 времени 8 в каждом из последующих пар одинаковых интервалов времени длительностью ТК ", где Т вЂ” фиксированный интервал времени; К)1; m =

= 0,1,2. ..n — номер пары одинако- 40 вых интервалов времени, интегрируют опорное напряжение Е (полярность, . этого напряжения противоположна полярности эталонного напряжения U ) в течение интервала времени t,(ТК . 45

После окончания интервала st о интегрируют эталонное напряжение Б

m о уменьшенное в К раз, до достижения . интегральным значением напряжения порогового уровня U с последующим ин- 50 тегрированием.только напряжения смещения е в течение оставшейся части указанных пар одинаковых интервалов времени. На фиг.1 изображен процесс преобразования для К = 2 и m = 1,2. 55

Процесс преобразования в первом и втором циклах с учетом влияния напряжения смещения описывается следующими. выражениями: е е U„

-3t+ -Т +--Т+

О > !1 Л О

U!! —, --(Т +Т ) = л Km м.! м.7

М=1

-(Т вЂ” К Т) +

С

Uo

+ — Т вЂ” -dt2ï + л л! (Т-К Т)+-at+-Т + е !!-1 е е

1 л ng а

По Е UeТ 1

+;T — -дс 2n+ — — (T +

Ь л о л Км

" !11=1

+ Т м.1 )

Результат преобразования Т находят как разность интервалов эталонного напряжения в первом и втором циклах:

О!! е !! !

Т вЂ” Т вЂ” — (Т -Т, ).!

1 О !! м !1 ° о о

Характерной особенностью способа является отсутствие влияния нестабильных величин (у известного способа л1, и пороговое напряжение) на результат напряжения, а также отсутствие аддитивной погрешности.

Чтобы убедиться в последнем, достаточно записать выражение при

U = О. Тогда в первом и втором циклах все интервалы интегрирования эталонного напряжения попарно равны, что превращает выражение в тождество

О= О.

Устройство, реализующее способ, содержит источник 1 эталонного напряжения, ключи 2-7, интегратор 8, устройство 9 управления, генератор

10 опорной частоты, устройство 11 сравнения, источник 12 опорного напряжения, источник 13 порогового напряжения, причем входы ключей 2-7 соединены с источником преобразуемого напряжения выходами Бо, Б /К, U /Ê2 источника 1 эталонного напряжения, общей шиной и источником 1 опорного напряжения соответственно, выходы ключей 2-7 связаны с входом интегратора 8, выход последнего с первым входом устройства 11 сравнения, второй вход которого соединен с источ- ником 13 порогового напряжения, а выход с вторым входом устройства 9 управления, выходы последнего соединены с управляющими входами ключей 2-7 и входом "Сброс" интегратора 8, выход генератора 10 опорной частоты связан с первым входом устройства 9 управления.

Работа устройства иллюстрируется временными диаграммами (фиг.1}, где

095 4 мирователь интервала времени л с, = Nf,„, где N — емкость счетчика 29.

Результат преобразования получают в виде кода в счетчике 29 путем суммирования импульсов частоты f„ в течение времени интегрирования эталонного напряжения. Направление суммирова.— ния (сложение или вычитание) определяет управляющий сигнал с выхода триггера 15. Состояние старшего разряда счетчика 29 однозначно определяет полярность U Поскольку в счетчике 29 осуществляется суммирование непримыкающих интервалов времени, то с целью исключения накопления погрешности квантования все интервалы времени в первом и втором циклах квантуются импульсами частоты fо„.

3 1358 показано изменение напряжения на выходе интегратора 8. Устройство 9 управления осуществляет формирование всех управляющих сигналов, а также формирование результата в соответст- 5 вии с алгоритмом.

В первом цикле Т, замыкается ключ

2 и в течение интервала времени Т, интегрирует Б„ (напряжение смещения е устройства интегрируется в течение 10 всего времени преобразования независимо от величин, подключаемых на вход). Затем замыкается ключ 3 и интегрирует эталонное напряжение U, po момента достижения выходным напряжением интегратора 8 порогового уровня U„. С этого момента и до окончания заданного интервала 8 замыкается ключ 6, при этом интегрируют собственное напряжение смещения (нулевое напряжение). По истечении интервала g замыкается ключ 7 и в течение времени dt интегрируют опорное напряжение Е. После чего через ключ 4 подключает на вход интегратора 8 эталонное напряжение U /К. Его интегрио рование продолжают до момента достижения выходным напряжением интегратора 8 порогового уровня Un с последующим интегрированием напряжения смещения. По прошествии первого фиксированного интервала Т опять замыкают ключ 7 на время dt, и повторяют все указанные операции. Затем аналогичные действия повторяют с эталонным напря- З5 жением U /К, причем на интервале времени длительностью, равной Т„.

Во втором цикле повторяют всю последовательность действий первого цикла при отключенном преобразуемом 40 напряжении (на интервале Т, замкнут ключ 6) .

Устройство 9 управления содержит счетчик 14, триггер 15, с помощью которых осуществляется формирование 45 циклов преобразования Т„ и Т, дешифраторы 16-21. Формирователь 22 импульсов по концу каждого цикла формирует импульс сброса интегратора 8.

Дешифраторы 16-21 предназначены для 50 выделения интервалов времени в соответствии с обозначениями (фиг.3).

Триггера 23-26, элементы И 27 и 28, счетчик 29 и логические элементы 3034 осуществляют формирование управля- 55 ющих сигналов на ключи 2-7. Устройство управления также содержит блоки

35 и 36. На логическом элементе 37, триггере 38 и счетчике 39 собран форФормула изобретения

Способ интегрирующего аналогоцифрового преобразования, основанный на осуществлении в первом цикле преобразования интегрирования входного напряжения в течение образцового ин" тервала времени с последующим интегрированием эталонного напряжения до момента достижения им значения заданного порогового уровня и формированием выходного кода, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, введен второй цикл преобразования, аналогичный первому, при этом в первом цикле после достижения значения заданного порогового уровня осуществляют интегрирование нулевого напряжения до заданного момента времени, начиная с которого в каждой из последующих пар одинаковых интервалов времени длительностью Т К, где Т— фиксированный интервал времени; К)1;

m — номер пары (m = 0,1,2,...,n), интегрируют опорное напряжение полярностью, противоположной эталонному напряжению, в течение К-й части фиксированного интервала времени, затем интегрируют эталонное напряжение, уменьшенное в К раз, до достижения значения заданного порогового уровня с последующим интегрированием нулевого напряжения, а в качестве входного напряжения Во втором цикле преобразования используют нулевое напряжение, причем при формировании выходного кода результат преобразования находят, как разность интервалов времени интегрирования эталонного напряжения в первом и втором циклах.

1358095

Ун

Фиг (Рм 2

Составитель Н.Козлов

Техред.М.Ходанич Корректор М.Максимишинец

Редактор Н.Бобкова

Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6009/57

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4