Аналого-цифровой преобразователь

Аналого-цифровой преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 739732

Союз Советски и

Социалистнческнк

Республик (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву

{51)M. Кл.

Н 03 К 13/02 (22) За я алеко 31.01.78 (21) 2575067/18 — 21 с присоединением заявки .% (28) Приоритет

Гооударстааииый комитет

СССР

:-Яо делам изобретеиий и открытий

Опубликовано 05.06,80. Бюллетень .% 21

{53) УДК681.325 (088.8) Дата опубликования описания 05.06.80 (72) Автор изобретения

Ю. И. Родионов (71) Заявитель (54) АНАЛОГΠ— ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

2 прн этом невозможно преобразование в код постоянных напряжений.

Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий усилитель с резисторами во входной цепи и в цепи обратной связи, входной ключ, два запоминающих конденсатора с ключами в цепи заряда и устройство сравнения (2), В этом преобразователе реализован алгоритм последовательного уравновешивания, причем элементом удвоения входного напряжения и вычитания опорного напряжения является сумматор на операционном усилителе, содержащем прецизионные резисторы. Промежуточные напряжения запоминаются потактно на двух запоминающих конденсаторах. Выходная информация представляется в виде последовательного тока.

Недостатком известного аналого-цифрового преобразователя является невысокая точность.

Целью изобретения является повышение точности работы устройства.

Указанная цель достигается тем, что в известный аналого-цифровой преобразователь, содержащий входной ключ, подключенный ко

Изобретение относится к автоматике и вы числительной технике, н может быть использовано для преобразования напряжения в цифровой код.

Известен аналого- цифровой преобразователь, 5 содержащий два запоминающих конденсатора, устройство, задающее порог, устройство сравнения и ключи (1).

Этот аналого-цифровой преобразователь предназначен для преобразования в код быстро меняющегося напряжения, которое в каждом такте запоминается на запоминающем конденсаторе и в следующем такте сравнивается со входным напряжением. Если при этом разница сравниваемых напряжений больше напряжения, определяемого устройством, задающим порог, то выходной код получает единичное приращение, а если разница сравниваемых напряжений меньше порогового напряжения, то выходной код остается без изменений.

Недостатком известного преобразователя заключается в том, что в случае медленно меняющегося напряжения из-за утечек в запоми- нающих конденсаторах снижается точность, 9732

Яр 4

3 73 входу усилителя, устройство сравнения, один иэ входов которого соединен с выходом усилителя, другой вход — с первым внешним ис. точником опорного напряжения, выход — с выходом преобразователя, первый и второй ключи, один из входов которых соединен со входом усилителя, другие входы — с выходом усилителя, а выходы — с одной из обкладок ,соответственно первого и второго запоминающих конденсаторов, третий ключ, один из входов которого соединен с шиной нулевого потенциала, а другой вход — со вторым внешним источником опорного напряжения, введены пять ключей и два дополнительных запоминающих конденсатора. Одни из входов четвертого и пятого ключей соединены с выходом усилителя, другие входы — с одними из входов соответственно шестого и седьмого ключей, а выходы — с одной из обкладок соответствующих дополнительных запоминающих конденсаторов, другие обкладки которых соединены с выходами соответственно третьего и восьмого ключей.

Л

Один из входов восьмого ключа соединен со — вторым внешним источником опорного напряжения, другой вход — с шиной нулевого потенциала и другим входом седьмого ключа, а выходы шестого и седьмого ключей соединены с другими обкладками соответственно первого и второго запоминающих конденсаторов.

На чертеже представлена электрическая схема устроиства.

Устройство содержит ключ 1, входной ключ

2, усилитель 3, устройство сравнения 4, ключи 5, 6, запоминающие конденсаторы 7 — 10 и ключи 11 — 15.

Аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом.

Для реализации алгоритма последовательного поразрядного кодирования входное напряжение 0 должно сравниваться с опорным наЮ пряжением 01, равнЫм половине опорного напряжения Ц, т.е. 01 = 0,5 0 . Если входное напряжение меньше опорного напряжения U1, то старшему разряду кода присваивается нулевое значение, а напряжение U<> удваивается и снова сравнивается с напряжени ем 0 . Если входное напряжение больше ! опорного напряжения 01, то старшему разряду кода присваивается единичное значение, напряжение U удваивается и из него вычитаЬт ется опорное напряжение О, Разность этих напряжений снова сравнивается с опорным напряжением U, Таким образом, в каждом такте напряжение, поданное на вход преобразователя, сравнивается с опорным напряжением U< и уд, ваивается, если определяемый код в данном. такте равен нулю, или удваивается и иэ это"го удвоенного напряжения вычитается опорное

ЗО

45 напряжение 0а, если код равен единице

Получаемое напряжение снова подается на вход преобразователя для определения кода в следующем такте.

В предлагаемом преобразователе процесс удвоения напряжения и вычитания из него опорного напряжения происходит на запоминающих конденсаторах и заключается в следующем.

Если два конденсатора зарядить до напряжения 1.1, а затем включить их последовательно между шиной нулевого нотенцнала и усилителем с единичным коэффициентом передачи,то, на выходе усилителя установится. напряжение 211. Если зти же конденсаторы включить последовательно с шиной опорного напряжения, имеющего ry же полярность, что и напряжение 1.3, то на выходе усилителя уста вится напряжение U÷-20-И. где 0 — напряжение источника опорного напряжения.

Таким образом, при помощи конденсаторов можно с высокой точностью удваивать напряжение, либо удваивать и вычитать опорное напряжение. При этом номиналы конденсаторов, их разброс и разброс параметров ключей не влияют на точность выполнения этих операций.

В первом такте происходят следующие коммутации.

Входной ключ 2 замыкается и соединяет внешний источник входного сигнала со входом усилителя 3, имеющего единичный коэффициент усиления (например, операционный усилитель с большим входным сопротивлением, включенный в режиме повторителя напряжений). Напряжение U---U „c выхода усилителя поступает на один из входов устройства сравнения 4 и на запоминаю цие конденсаторы

7 и 9, которые включены при помощи ключей

5, 13 и 11, 1 между выходом усилителем 3 и шиной нулевого потенциала. Эти конденсаторы в этом такте заряжаются до напряжения

0 = 0„., На устройстве сравнения 4 определя-. ется старший разряд кода.: Если U <0 старший разряд кода равен нулю, если 11 ) 01, то единице.

Во втором такте входной ключ 2 размыкается, а запоминающие конденсаторы 7 н 9 включаются последовательно при помощи ключей 5, 13 и ll, 1 между входом усилителя 3 и шиной нулевого потенциала, если значение кода в предыдущем разряде равнялось нулю, или между входом усилителя 3 и шиной второго внешнего опорного напряжения 1.1 если значение кода равнялось единице. При этом в первом случае на вход усилителя 3 подается напряжение 20, а во втором случае, напряжение 2U — U Зто напряжение через

739732

5 усилитель 3 поступает на вход устройства сравнения 4 для определения следующего разряда кода и заряжает запоминающие конденсаторы 8 и 10, которые в этом такте подключаются при помощи ключей 6, 14 и 12, 15 между выходом усилителя 3 и шиной нулевого потенциала.

В следующем, третьем, такте запоминающие конденсаторы 8 и 12 подключаются последовательно при помощи ключей 6, 14 и 12, 15 между входом усилителя 3 и шиной нулевого потенциала, если разряд кода, определяемый во втором такте, равен нулю, или между входом усилителя 3 и шиной опорного напряжения 0, если разряд кода, определяемый во втором такте, равен единице. Запоминающие конденсаторы 7 и в этом такте включаются между выходом усилит еля 3 и шиной нулевого потенциала.

В следующих тактах процесс повторяется, т.е. если запоминающие конденсаторы 7 и 9 подключаются последовательно со входом усилителя 3, то запоминающие конденсаторы 8 и 10 подключаются к выходу усилителя 3 и наоборот. 25

Таким образом, устройство реализует алгоритм последовательного поразрядного кодирования .

В предложенном аналого-цифровом преобразователе не содержится ни одного прецизионного элемента и переходное сопротивление ключей не влияет на точность работы устройства. При высокой точности преобразования входного напряжения в код преобразователь не требует никакой предварительной подгонки по точности, и разброс номиналов элементов, входящих в него не влияет на точность преобразования.

Предлагаемое техническое решение по сравнению с известным устройством позволяет повысить точность за счет выбора режима работы элементов, разброс и величина параметров которых не влияют на точность преобразования.

Формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий входной ключ, подключенный ко входу усилителя, устройство сравнения, один из входов которого соединен с выходом усилителя, другой вход — с первым внешним источником опорного напряжения, а выход — с выходом преобразователя, первый н второй ключи, один из входов которых соединены со входом усилителя, другие входы — с выходом усилителя, а выходы — с одной из обкдадок соответственно первого и второго запоминающих конденсаторов, третий ключ, один из входов которого соединен с шиной нулевого потенциала, а другой вход — со вторым

Г внешним источником опорного напряжения, о т. л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены пять ключей и два дополнительных запоминающих конденсатора, при этом одни из входов четвертого и пятого ключей соединены с выходом усилителя, другие входы — с одними иэ входов соответственно шестого и седьмого ключей, а выходы — с одной из обкладок соответствующих дополнительных запоминающих конденсаторов, другие обкладки которых соединены с выходами соответственно,трепего и восьмого ключей, один из входов восьмого кльзча соединен со вторым внешним источником опорного напряжения, другой вход — с шиной нулевого потенциала и другим входом седьмого ключа, а выходы шестого и седьмого ключей соединены с другими обкладками соответственно первого и второго запоминающих конденсаторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР У 474930, кл. Н 03 К 13/02, 1972.

2. Шляндин В. М. Цифровые измерительные преобразователи и приборы. М., иэд-во "Высшая школа",, 1973, с, 202 (прототип).

739732

Составитель А. Кузнецов

Техред А.1цепанская

Корректор И,Муска

Редактор Б. Федотов

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 2957/50 Тираж 995, . Подписное

INHHIIH Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий

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