Аналого-цифровой преобразователь компенсационного интегрирования
Патент 764126
Авторы
Классы МПК
Аналого-цифровой преобразователь компенсационного интегрирования
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскик
Социалистических
Республик
+ б(61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 190674 (23) 2035019/18-21 с присоединением заявим ¹ (51 }м. к„.3
Н 03 К 13/20
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет.
Опубликовано 150980. Бюллетень ¹ 34
Дата опубликования описания 150980 (5Ç) УДК 681. 325 (088. 8) (72) Авторы изобретения
П.М. Аникии, И.A. Бабаноа и Л.М. Лукьян св (7! ) Заявитель (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
КОМПЕНСАЦИОННОГО ИНТЕГРИРОВАНИЯ это достйгается тем„ что в АЦп компенсационного интегрирования, . .содержащий источник опорного напряжения, интегратор, выполненный на операционном усилйтеле с входным резистором и конденСатором, цепь ана« логовой коррекции, состоящую из первого ключа и резистора, два ключа для подключения входного и опорного напряжений, нуль-орган, триггеры фиксации времени интегрирования входного и опорного напряжений, триггер коррекции, генератор заполняющих импульсов, реверсивный счетчик, первый элемент И и блок управления, причем вход интегратора соединен с выходами двух ключей для подключения входного и опорного напряжений, управляющие входы этих ключей подключены к еди ничным выходам триггеров фиксаций .;времени интегрирования входного и опорного напряжений соответственно, .выход интегратора соединен с первым выводом первого резистора и с входом нуль-органа, выход которого подключен к нулевому входу триггера фиксации времени интегрирования опорного напряжения, единичный вход которого соединен с единичным входом триггера коррекции, выход генератора запол
Изобретение относится к импульсной технике. Устройство предназначено для аналого-цифрового преобразования электрических сигналов.
Известен аналого-цифровой преоб- 5 равователь (АцП) компенсационного интегрирования, содержащий интегратор на операционном усилителе с RCцепью, ключи, нуль-орган, реверсив- ный счетчик, триггеры интегрирования входного и опорного напряжений, недостатком которого является значительная неточность преобразования (1).
Известен аналого-цифровой преоб- 15 разователь компенсационного интегрирования, содержащий интегратор, входные ключи, источники опорного напряжения и импульсов, реверсивный счетчик, блок управления, триггеры (2). 20
Недостатком такого АЦП является наличие методической погрешности при изменении частоты помехи. цель изобретения — повышение точ- 25 ности преобразования АЦП компенсационного интегрирования, в котором период помех не равен фиксированному интервалу времени интегрирования .входного сигнала Т„-То — — aT. 30 (и>764126
764126
Входной си гн ал, подключенный к клеме 1„ 2,управляе мого триггером 3 фиксации времени . интегрирования входного напряжения, подается на вход интегратора, выполненного на операционном усилителе 4
c RC-цепью 5, б. Интегрирование это-, го сигнала продолжается s течение периода Т, (фиг. 2а), формируемого блокам управления 7 по внешнему сигналу источника помехи, подключенного к входу 8. Так как преобразуеьый сигнал содержит гармоническую помеху, то напряжение на выходе интегратора изменяется за период интегрирования не по линейному закону (фиг.2б).
К концу периода Т> помеха сконпЕнсирована. 3а это же время от генератора 9 импульсон через элемент И 10 на сужжрующий вход реверсивного счет50
I няющих импульсов соединен с первым входом первого элемента И, выходом подключенного к суммирующему входу реверсивного счетчика, выход которо,го подключен к нулевому входу триг гера коррекции, единичным выходом
-„одключенного zê у„ авл ще„, входу 5 первого ключа, первый выход блока уп-, равления соединен с входом генератора заполняющих импульсов, а второй выход — с единичным входом триггера фиксации времени интегрирования входного сигнала, единичный ныход которо- го соединен с вторым входом первого элемента И, введены элемент с изменяемым сопротивлением, например МОПтранзистор, накапливающий конденсатор коррекции, диод, второй резистор, второй ключ, второй и третьей элементы И. При-
-чем исток МОП-транзистора подключен к. входу операционного усилителя интегратора, его сток — к второму выводу 2{) перного резистора, а затвор — к катоду диода, к выходу первого ключа и к одной обкладке накапливающего конденсатора коррекции, другая обкладка которого соединена с входом первого ключа, с выходом второго ключа и с первым выводом второго резистора, другой вывод последнего соединен с общей шиной, второй ключ входом подключен к источнику опорного напряжения и к аноду диода, управляющим входом — к выходу третьего элемента И, первый вход которого соединен с нулевым выходом триггера коррекции, второй нход — с нулевым выходом триг" гера фиксации времени интегрирования входного напряжения и с первым входом второго элемента И, второй-вход котброго соединен с выходом генератора заполняющих импульсов, а выход— с вычитающим входом реверсивного счет-40 чика, выход "заем" которого соединен с единичным входом триггера коррекции.
Структурная схема АЦП и временная диаграмма его работы приведены на ; 45 фиг. 1 и 2. чика 11 поступают импульсы. В связи с тем, что Т> не равно Тф (t д выбирается так, чтобы Тф было меньше
Тп ), то до окончания интегрирования сигнала происходит переполнение счетчика (фиг. 2,н). По этому сигналу триггер коррекции 12 переключается и своим сигналом (фиг, 2г) закрывает ключ 13, разрешая тем самым заряд конденсатора 14 по цепи от источника 15 опорного напряжения через диод 16 и резистор 17. При этом подсчет импульсон в счетчике 11 продолжается.
С окончанием периода интегрирования элемент И 10 закрывается и открывается элемент И 18. Начинается режим вычитания импульсов от генератора 9 (Фиг. 2,е).
Одновременно с этим через элемент
И 19 открывается ключ смещения 20, подключая источник 15 опорного напряжения к резистору 17, что приводит к автоматическому запиранию диода 16 и открыванию МОП-транзистора 21. При-. чем его сопротивление зависит от величины накопленного на конденсаторе
14 напряжения (фиг. 2,д) . При открывании транзистора 21 конденсатор б интегратора начинает разряжаться по цепи, состоящей из МОП-транзистора
21 и резистора 22.
Когда накопленный в счетчике 11 после переполнения код в режиме вычитания станет равным нулю, с выхода .заем счетчика 11 импульс переключает триггер 12 и включает режим интегрирования опорного напряжения через ключ 23, управляемый триггером 24. Режим интегрирования опорного напряжения (фиг. 2,ж) заканчивается в момент срабатывания коглпаратора 25 (фиг. 2и). Так как в течение времени, определяемого диафрагмой е на фиг. 2,в счетчике 11 происходит вычитание, то результат преобразования должен считываться с нулевых выходов разрядов этого счетчика.
Уравнение преобразования в данном
АЦП имеет следующий вид:
RC Qc " (т +at)-au= где - Tg < -а! с ц Т ц Vсе ),,с т, +ат )е = (т +ьт)
3 причем "=- рС р=>y+>.R р " р. сопротивление цепи элементов 21 и 22 соответственно и а т "7 ъ с (®)
Откуда Uyg U® Ty+Al
0 „) ф о в с ЛЪ
764126
Преобразование выполняется без погрешности, если второй член .выражения (3) равен нулю. Откуда% =-Тф+йТ или (В ° + aR ) ° С = 1ф - aT, или если в схеме выполнить условия TФ=R С и ЬТ dRCp тод = 0 е
Условие, что в MIII величина сопротивления МОП-транзистора 21 пропорциональна aT, означает, что окончательный результат преобразования не зависит от соотношениЯ ТФ и Тя.
Таким образом в предложенном устрой стве достигнут положительный эффект, состоящий в повышении точности преобразования.
Формула изобретения йналого -цифровой преобразователь компенсационного интегрирования, содержащий источник опорного напряжения интегратор, выполненный на операционном усилителе с входным резисгором и конденсатором, цепь. аналоговой коррекции, состоящую из первого ключа и первого резистора,два ключа для подключения входного и опорного напряжений, нуль-орган, триггеры фиксации времени интегрирования входного и опорного напряжений, .триггер коррекции, генератор заполняющих импульсов, реверсивный счетчик, первый элемент И и блок управления, причем вход интегратора соединен с выходами ключей для подключения входного и опорного напряжений . управляющие входы этих ключей подключены к единичным выходам триггеров фиксаций времени интегрирования входного и опорного напряжений соответственно, выход интегратора соединен с первым выводом первого резистора и с входом нульоргана, выход которого подключен к нулевому входу триггера фиксации времени интегрирования опорного напряжения, единичный вход которого соединен с единичным входом триггера коррекции, выход генератора заполняющих Импульсов соединен с первым входом nepsore элемента И, выходом подключенного к суммирующему входу реверсив5
t0
r 20
ЗО
40 но1о счетчика, выход которого, подклюI
I чен к нулевому входу триггера коррекции, единичным выходом подключенного к управляющему входу первого ключа, перзый выход блока управления соединен с входом генератора заполняющих импульсов, а второй выход — с единичным входом триггера фиксации времени интегрирования входного сигнала, единичный выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, отличающийся тем, что, с целью повышения, точности преобразова ния, он дополнительно содержит элемент с изменяемым сопротивлением, например МОП-транзистор, накапливающий конденсатор коррекции, диод,второй резистор, второй ключ, второй и третий элементы И, причем исток NOIIтранзистора подключен к входу операционного усилителя интегратора, его сток — к второму выводу первого резистора, а затвор — к катоду диода, к выходу первого ключа и к одной обкладке накапливающего конденсатора коррекции, другая обкладка которого соединена с входом первого ключа, с !
Выходом второго ключа и с первым выводом второго резистора, другой вывод последнего соединен с общей шиной, второй ключ входом подключен к источнику опорного напряжения и к аноду диода, управляющим входом — к выходу третьего элемента И, первый вход которого соединен с нулевым выходом триггера коррекции, второй вход— с нулевым выходом триггера фиксации времени интегрирования входного напряжения и с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора заполняющих импульсов, а выход — с Вычитающим входом реверсивного счетчика, выход заем которого соединен с единичным входом триггера коррекции.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Гитис Э.И. Преобразователи информации, Энергия, 1970, с. 335.
2. Патент США 9 3729733, кл. 340347, 24.04.73 (прототил).
764126
РЕдактор Т.Юрчйкова
° Ь л Ам 1-". Ь АР) ч .Ф4Д4 к - = - Ъ "
Закаэ 6302/50
Составитель С.Королев
Техредй.Кастелевич Корректор М.лароши, ° МФ Ю "Фй
Тираж 995 — Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делай изобретений и открытий
113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал IIGII Патент,- г. Ужгород, ул. Проектная, 4