Способ аналого-цифрового преобразования и устройство для его осуществления

Способ аналого-цифрового преобразования и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 231078 (21) 2677131/18-21 (5 )М. Кл.

2 с присоединением заявки М? (23) Приоритет

Н 03 К 13/17

Государственный комитет

СССР по делам изобретений я открытий

Опубликовано 1506.80. Бюллетень М 22 (S3) УДК 681. 325 (088,8) Дата опубликования описания 150680 (72) Авторы изобретения

Ю,М. Горетов и В.Г. Попов

Особое конструкторское бюро Института космических исследований AH СССР (?1) Заявитель (54) СПОСОБ АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

И УСТРОЙСТВО 11ЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к импульс-ной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах.

Известен способ аналого-цифрово- S го преобразования, заключающийся в том, что входной сигнал в первом такте, интегрируют, а затем во втором такте эа ряд последовательных ша.гов разряжают интегратор от источ- 10 ника опорного напряжения, полярность которого противоположна полярности измеряемого напряжения, а величина его меняется в.каждом шаге интегрирования и выбирается сравнением 15 проинтегрированного входного сигнала с напряжением, определяющим вес каждого шага интегрирования. 1 яд напряжений, определяющих количество шагов интегрирования и вес каждого 2() шага, является набором опорных уровней, Код преобразования определяют по количеству шагов и времени разряда каждого шага интегрирования 11) .

Устройство, реализующее способ, 25 содержит интегратор, задатчик опорных уровней, набор компараторов, определяющих сравнение проинтегрированного напряжения с набором опорных уровней, схему управления, ана- Зд лизирующую результат сравнения и подключающую с помощью входных ключей к входу интегратора соответствующие напряжения опорного уровня, а к ген ер атору так товых импульсов — р аз— рядные счетчики.

Недостатками способа являются малое быстродействие преобразования и конструктивная сложность его реализации, поскольку устройство содержит число компараторов, равное количеству опорных уровней, т. е. числу шагов интегрирования, которое, в конечном итоге, определяет быстродействие преобразователя.

Известны и другие, более быстродействующие способы преобразования, например способ поразрядного уравно. вешивания, параллельного действия, комбинированного типа, однако они обладают меньшей точностью и помехоустойчивостью (2).

Целью изобретения является повышение быстродействия преобразования и упрощение. конструкции преобразователя.

Цель достигается тем, что входной сигнал интегрируют и в процессе интегрирования производят сравнение интегрируемого напряжения с напря741459

15

40 жением опорных уровней с одновременным переключением ряда опорных уровней, по окончании интегрирования входного сигнала к входу интегратора подключают эталонное напряжение с полярностью входного сигнала и интегрируют его до ближайшего опорного уровня, по номеру которого и времени интегрирования эталонного сигнала определяют код преобразования.

Способ осуществляется с помощью устройства, включающего интегратор, выходом подключенный к вычитающему входу компаратора, суммирующий вход которого подключен к выходу смещенного цифроаналогового преобразователязадатчика опорных уровней, а выход к входу схемы управления, к выходам которой подключены ключ разряда интегратора и счетчики младших и старших разрядов, причем к выходу последнего подключены управляющие входы цифроаналогового преобразователя, смещающий вход которого соединен с источником эталонного сигнала, На чертеже изображена функциональная электрическая схема устройства для осуществления способа аналого-цифрового преобразования. Оно содержит интегратор 1, к входу которого через коммутирующие ключи

2, 3 подключены соответственно источник измеряемого U и эталонного !J 9 напряжений. Выход интегратора электрически соединен с вычитающим входом компаратора 4, суммирующий вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя 5, являющегося задатчиком опорных уровней.

При этом смещающий вход преобразователя 5 электрически соединен с источником эталонного напряжения U, Выход компаратора подключен к входу схемы управления б, к выходам которой подключены счетчик 7 старших разрядов, счетчик 8 младших разрядов, коммутирующие ключи 2 и 3, а также разрядный ключ 9, включенный параллельно интегрирующей емкости 10.

Выход счетчика 7 электрически соединен с управляющими ключами задатчика опорных уровней 5, Выходной код снимается с прямых выходов счетчика 7 и инверсных выходов счетчика 8.

В первом такте интегрирования на вход интегратора 1 через ключ 2 в течение времени Т г подается измеряемое напряжение 3 . Ключи 3 и

9 пфи этом разомкнуты, счетчик 7 находится в состоянии нуль г что соответствует коду 00, если система расчитана на четыре опорных уровня, Количество уровней выбирается, исходя из требования к быстродейст вию.преобразователя.

Положение счетчика 7 определяет выходное напряжение с цифроаналогового преобразователя 5. Таким образом, в положении счетчика 7, равном нулю, с выхода преобразователя

5 на вход компаратора 4 подается напряжение, соответствующее первому опорному уровню- 00 . В ходе интегрирования входного сигнала выходное напряжение интегратора 1 сравнивается на компараторе 4 с вы— ходным напряжением преобразователя

5 и, когда выходное напряжение интегратора превысит напряжение опорного уровня 00, компаратор срабатывает и выдает сигнал на схему управления б, которая переключает счетчик 7 в положение 01, в результате чего на выходе преобразователя 5 появляется напряжение, соответствующее второму опорному уровню 01, а компаратор возращается в исходное состояние.

Указанный процесс с соответствующим ростом выходного .напряжения интегратора и опорных уровней продолжается в течение времени Т . По окончании времени Т ключ 2 размыкается, а ключ 3 замыкается и на вход интегратора поступает эталонное напряжение, равное максимальному опорному уровню. Интегратор продолжает интегрировать эталонное напряжение с тем же знаком, что и входной сигнал .

В то же время со схемы управления б на вход счетчика 8 начинает поступать тактовая частота, Когда напряжение на выходе интегратора 1 превысит напряжение, выставленное в момент окончания интегрирования входного сигнала, компаратор 4 срабатывает, схема управления размыкает ключ

3, отключает генератор тактовой частоты от входа счетчика 8 и через промежуток времени Т г„ в течение которого происходит считывание показаний счетчиков 7 и 8, формирует импульс, который устанавливает счетчики в исходное состояние и замыкает ключ

9, интегрирующая емкость разряжается до нуля и система возвращается в исходное состояние.

Старшие разряды кода снимаются с прямых выходов счетчика 7, а младшиес инверсных выходов счетчика 8.

Формула изобретения

1. Способ аналого"цифрового преобразования, включающий интегрирование входного сигнала и сравнение его с набором опорных уровней, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, сравнение с набором опорных уровней производят одновременно с интегрированием входного сигнала, по окончанйи которого включают эталонный сигнал той же полярности и интегрируют его до следующего опорного уровня, по номеру которого и времени интегри741459

Составитель Ю. Богданов

Редактор Т. Юрчикова Техред Н.Бабурка Корректор М. Коста

Заказ 3218/54 Тираж 995 Подписное цНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ПП Патент, r, Ужгород, ул. Проектная, 4 рования эталонного сигнала определяют код преобразования.

2. Устройство для осуществления способа по и. 1 включает интегратор, выход которого подключен к вычитающему входу компаратора, суммирующий 5 вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, а выход — к входу блока управления, к выходам которого подключены ключ разряда интегратора, счетчик младших разрядов и счетчик старших разрядов, к выходу которого подключены управ.ляющие входы цифроаналогового преобразователя, смещающий вход .которого соединен с источником эталонного сигнала.

- Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Прянишников В.A. Интегрирующие цифровые вольтметры постоянного тока, Л., Энергия, 1976, с. 49-53.

2. Бахтиаров Г.Д., Дикий С,A.

Аналого-цифровые преобразователи, Зарубежная радиоэлектроника, У 1р 1975, с, 52-90 (прототип).