Аналого-цифровой преобразователь

Аналого-цифровой преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) 55о762

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.07.74 (21) 2042764/21 (51) М, Кл. Н 03К 13/17 с присоединением заявки №

Государственный комитет

Совета Министров СССР по"делам изобретении и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.03.77. Бюллетень ¹ 10

Дата опубликования описания 2б.08.77 (53) УДК 681.374(088.8) (72) Авторы изобретения

В. К. Компанец, Б. К. Райков и О. П. Скобелев

Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт им. акад. С. П. Королева (71) Заявитель (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах сбора информации для контроля технологических и других процессов, Известен аналого-цифровой преобразователь (АЦП), работающий с резистивными датчиками по методу постоянной времени, определяемой дискретным счетом. АЦП содержит преобразователь, образцовый конденсатор, устройство управления и логические схемы (1).

При работе таких АЦП с датчиками, отдаленными на значительное расстояние, когда сопротивление линии связи сравнимо с сопротивлением датчика, возникает погрешность, связанная с нестабильностью сопротивления линии связи.

Известен АЦП, в котором компенсация нестабильности линии связи осуществляется путем двойного опроса: первый опрос — датчик и линия, второй опрос — линия. Преобразователь содержит делитель, источник питания, ключи, устройство управления и образцовый конденсатор, при этом дважды производится разряд образцового конденсатора разрядным ключом. Результаты опросов вычитаются в реверсивном счетчике.

При работе подобного АЦП с низкоомными датчиками необходима большая емкость образцового конденсатора (единицы и десятки микрофарад). Время раяряда такой емкости с помощью бесконтактного разрядного ключа оказывается сравнимым со временем преобразования, что снижает быстродействие АЦП.

При этом нестабильность параметров разрядного ключа снижает точность измерения, т. е. известный АЦП имеет ограниченное быстродействие и точность.

С целью повышения быстродействия и точности преобразования в аналого-цифровой преобразователь, содержащий источник питания, резистивный датчик, подключенный через первую линию связи и балластный резистор к образцовому конденсатору, а через вторую

15 и третью линии связи к двум измерительным ключам, один из которых соединен с выходом источника питания, устройство сравнения напряжений один из входов которого подключен к образцовому конденсатору, а вы20 ход — к устройству управления, селектор, входы которого соединены с генератором образцовой частоты и устройством управления, а выход селектора — с реверсивным счетчиком, цепи управления счетчика и измерительных

25 ключей подключены к устройству управления, введены три вспомогательных ключа и делитель напражения двухступенчатый, при этом первые два вспомогательных ключа подключены между устройством сравнения напряже30 ний и делителем напряжения двухступенча550762 тый, а образцовый конденсатор через третий вспомогательный ключ соединен с нижней ступенью делителя напряжения двухступенчатого, подключенного к источнику питания, цепи управления всех вспомогательных ключей соединены с устройством управления.

Цикл измерения состоит из двух опросов.

При первом опросе происходит заряд емкости через линию, датчик и балластный резистор.

При втором опросе происходит разряд конденсатора через линию и балластный резистор.

Результаты опроса вычитаются в реверсивном счетчике, в котором фиксируется цифровой эквивалент, пропорциональный только сопротивлению датчика. По окончании второго опроса конденсатор оказывается заряженным до исходного уровня. Таким образом, отпадает необходимость применения разрядного ключа, поэтому исключаются погрешности, связанные с разрядным ключом, а частота тактовых импульсов может быть повышена.

На фиг. 1 дана структурная схема АЦП; на фиг. 2 — временные диаграммы его работы.

Аналого-цифровой преобразователь содержит резистивный датчик 1, соединенный с одной стороны через первый провод 2 линии связи 3 и ключ 4 с источником питания 5, с другой стороны — через второй провод 6 и балластный резистор 7 с образцовым конденсатором 8. Точка соединения датчика и второго провода связана через третий провод 9 и ключ 10 с общей шиной АЦП. К образцовому конденсатору подключен один из входов устройства 11 сравнения напряжения (УСН), второй вход которого подключен через ключи

12 и 13 к двум ступеням делителя напряжения 14, состоящего из резисторов 15 — 17. Ооразцовый конденсатор через ключ 18 подключен к нижней ступени делителя. Выход УСП подключен к устройству 19 управлению (УУ), выход которого связан с одним из входом селектора 20, второй вход последнего подключен к генератору 21 опорной частоты (ГОЧ), а выход — к реверсивному счетчику 22. Цепи управления счетчика и всех ключей заведены на устройство 19.

АЦП работает следующим образом.

В исходном состоянии ключи 4, 10 и 13 разомкнуты, ключи 12 и 18 — замкнуты. В момент времени ti (фиг. 2) замыкается ключ 4 и размыкается ключ 18. Реверсивный счетчик

22 включается на суммирование. Селектор открывается и импульсы генератора 21 посту пают на счетчик 22. Напряжение U, на конденсаторе 3 экспоненциально нарастает. В момент времени 1 напряжение на конденсаторе 8 достигает уровня напряжения U„„на резисторах (15 — 17), и устройство 11 выдает сигнал на устройство 19, которое размыкает ключи

4,и 12, замыкает ключи 10 и 13 и переключает счетчик 22 в режим вычитания. Напряжение на конденсаторе 8 начинает экспоненциально уменьшаться и в момент 4 достигает уровня напряжения U„, на резисторе 17. Устройство

11 срабатывает и устройство 19 закрывает селектор 20, размыкает ключи 10 и 13 и замыкает ключи 12 и 18. В счетчике 22 фиксируется число Л, соответствующее сопротивлению датчика 1. В режиме суммирования в счетчике 22 накапливается число

N, = f.C, (iл, + гл, +Rg+R,) X оп

X 1n оп где fp — частота генератора 21;

Со — емкость конденсатора 8; гл — сопротивление проводов 2 и 6;

15 R — сопротивление датчика 1;

R; — сопротивление балластного резистора 7;

Š— напряжение источника питания 5.

В режиме вычитания из содержимого счет20 чика вычитается число оп, А л — foCo (r„.„+ гл,, + R<) In оп, где r,„„. .— сопротивление провода 9.

25 В счетчике фиксируется число

N =N, — N= foCoj(a,+ ., +Rg+Rz) X

Š— -У„ оп оп, оп, 30

Если Upp, = Š— Up ., (что соответствуст R>=

Rz), то при л,: — гл„А — К R» оп, где K=f,С,ln " = f.Ñ, 1п (1+ ) = const.

U оп, „)

Формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий источник питания, резистивный датчик, подключенный через первую линию связи и балластный резистор к образцовому конденсатору, а через вторую и третью линии связи к двум измерительным ключам, один из которых соединен с выходом источника питания, уст45 ройство сравнения напряжений, один из входов которого подключен к образцовому конденсатору, а выход — к устройству управления, селектор, входы которого соединены с генератором образцовой частоты и устройством

50 управления, а выход — с реверсивным счетчиком, цепи управления счетчика и измерительных ключей подключены к устройству управления, отличающийся тем, что, с целью повьнпения быстродействия и точности преоб55 разований, в него введены три вспомогательных ключа и двухступенчатый делитель напряжения, при этом первые два вспомогательных ключа подключены между устройством сравнения напряжений и делителем напряжения

60 двухступенчатым, а образцовый конденсатор через третий вспомогательный ключ соединен с нижней ступенью делителя напряжения двухступенчатого, подключенного к источнику питания, цепи управления всех вспомогательных

65 ключей соединены с устройством управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе пзобр"ò"",åíèÿ

1. Мирский Г. Я. Радиоэлектронные измерения изд. З-е, М, Энергия, 1975 г, с. 499 — 501.

2. Барсуков Ю. И. и др. Групповые согла550762 сующие устройсгва для систем централизованного контроля и управления. Тезисы докладов на Всесоюзной конференции по измерительно-информационным системам. Разд.

5 IV, г. Ивано-Франковск, 1973 г. (прототип).

550762 гг

Составитель Д. Голубович

Техред Л. Гладкова

Корректор Е, Хмелева

Редактор Л, Попова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1685/1 Изд. № 557 Тираж 1080 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4 5