SU1334372A1 - Интегрирующий аналого-цифровой преобразователь с автоматической коррекцией погрешности - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано при проектировании измерительных информационных систем и автоматических , измерительных приборов. Цель изобретени  - повьшение быстродействи . Преобразователь содержит входную информационную шину 1, источник 2 калибровочного напр жени , источник 3 напр жени  смещени  нул , источник 4 опорного напр жени , первый и второй коммутаторы 5 и 6, первый, второй. i СЛ

Description

третий и четвертый токоограничивающие элементы 7-10, вьшолненные в виде резисторов, интегратор 11, нуль-орган 12, цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 13 и 14 калибровки и установки нул  соответственно, блок 1.5 согласовани  уровней напр жени , блок 16 управлени , счетчик 17, вычитающий блок 18, вькодную пшну 19 и входную шину 20 калибровочной константы. Поставленна  цель достигаетс  за счет

1

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано при проектировании измерительных информационных систем и автоматических измерительных приборов.

Цель изобретени  - повьшение быстродействи .

На фиГу1 приведена блок-схема пре- образова 1:ел ; на фиг. 2 - один из воз- .можных вариантов реализации; на фиг.3 временна  диаграмма его работы.

Преобразователь содержит (фиг.1) входную информационную шину 1, источник 2 калибровочного напр жени , источник 3 напр жени  смещени  Нул , источник 4 опорного напр жени , первьй и второй коммутаторы 5 и 6, первьй, второй, третий и четвертый токоограничивающие элементы 7-10, выполненные в виде резисторов, интегратор 11, нуль-орган 12, ЦАП 13 и 14 калибровки и установки нул  соответственно, блок .15 согла совани  уровней напр жени , блок 16 управлени g счетчик 17, вычитающий блок 18, выходную шину 19 и входную шину 20 калибровочной константы .

Блок 16 управлени  содержит (фиг.2) генератор 21 тактовых импульсов, дешифратор 22, делитель 23 частоты, блок 24 сброса, счетчик 25 периода коррекции, D-триггеры 26-30, элементы И 31-33, элементы И-НЕ 34 и 35 и ин- верторы 36-40.

. Блок 15 согласовани  уровней напр жени  содержит (фиг.2) стабилитрон 41 и резисторы 42 и 43,

выполн емых автоматически операций установки нул  шкалы преобразовател  путем изменени  уровн  опорного напр жени , калибровки (коррекции наклона характеристики) преобразовател  путем изменени  уровн  выходного напр жени  источника смещени  нул  и следующей за операцией калибровки установки нул  при помощи блока согласовани  уровней напр жени  указанных источников. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

о

5

Источник 3 напр жени  (фиг.2) смещени  нул  содержит операционный усилитель 44 и резисторы 45-47.

Преобразователь работает следующим образом.

Инициирование процесса автоматической коррекции погрешности АЦП производитс  по сигналу (фиг.3§), формируемому на вькоде D-триггера 29 блока 16 управлени . Период этого сигнала равен промежутку времени между двум  следующими друг за другом процессами автоматической коррекции погрешности. В блоке 16 при этом формируютс  три последовательных импульса (фиг.ЗЬ).

После воздействи  первого импульса установки нул  (фиг.Зр) устанавливав етс  нулевой потенциал на выходной шине коммутатора 5 (фиг.Зг). Одновременно начинаетс  формирование сигнала (фиг,3t) дл  установки ЦАП 13 и 14 (фиг.2) в начальное (нулевое) состо ние . При этом выходные сигналы источников 3 и 4 напр жени  устанавливаютс  в начальное состо ние: потенциалы + EJ, , -ЕО соответственно.

Затем производитс  преобразование нулевого входного аналогового сигнала в .соответствующий ему цифровой эквивалент NO (фиг.ЗЬ) в счетчике 17 с учетом знака смещени  нул  АЦП, кото- рьй заноситс  в ЦАП 14 по импульсу, формируемому на выходе элемента И 31 (фиг.3s).

После этого ha выходе источника 4 устанавливаетс  напр жение, измененное на величину ЛЕд, пропорциональную N в соответствии со знаком N,,. При положительном знаке выходной уровень Е источника 4 увеличитс  по модулю на величину дЕ. При этом скорость изменени  выходного сигнала интегратора 11 во втором такте интегрировани  увеличиваетс  на величину, компенсирующую смещение N характеристики аналого-цифрового преобразовател .

После окончани  первого такта интегрировани  при нулевом входном сигнале АЦП на выходе коммутатора 5 устанавливаетс  калибровочный сигнал (фиг.Зп). Смена сос то ни  коммутатора 5 происходит при воздействии второго импульса (фиг.ЗЬ). Производитс  преобразование калибровочного сигнала в соответствующий цифровой эквивалент N (фиг.ЗЬ). Разность , полученна  на выходе вычитающего блока 18 (фиг,2), заноситс  в ЦАП 13 по сигналу с вькода элемента И 32 (фиг.2v). Промежуток времени между моментом срабатьшани  триггера 26 и ближайшим следукицим положительным фронтом импульса после срабатьшани  триггера, переключающим счетчиком 17 необходим дл  формировани  разности NK,-N, где N - калибровочна  точка прибора (константа на входной шине 20), а N результат преобразовани  калибровочного сигнала. Если, например, (, то на выходе вычитающего блока 18 устанавливаетс  положительное число, которое заноситс  в ЦАП 13. В Данном случае выходной уровень + Е. источника 3 увеличиваетс  на величину д ЕС, (фиг.ЗУ). Скорость изменени  выходного сигнала интегратора 11 в первом такте интегрировани  при нулевом входном сигнале увеличиваетс  на величину , компенсирующую мультипликативную погрешность преобразовани . При этом нулевое смещение, установленное в цикле коррекции аддитивной погрешности (установка нул ), становитс  положительным и равным AN. Дл  автоматической компенсации этого смещени  служит блок 15 согласовани  уровней напр жени , которьш определ ет знак и величину изменени  выходного напр жени  источника 4 в зависимости от изменени  выходного напр жени  источника 3. Это происходит следующим образом.

В момент времени начала действи  импульса записи в ЦАП 13 (фиг.ЗУ) изменение выходного напр жени  источника 3 (EJ. на фиг.ЗУ) передаетс  на

выход источника 4 с соответствующим коэффициентом передачи, что приводит к изменению его выходного напр жени  на величину (iiE) коррекции (фиг.Зх), компенсирующую смещение uN. Таким образом, введение в преобразователь блока 15, новых св зей позвол ет осуществить автоматическую коррекцию погрешности за два измерительных цикла АЦП: первый цикл - установка нул , второй цикл - калибровка с коррекцией установки нул  без использовани  измерительного цикла.

15

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Интегрируюш й аналого-цифровой преобразователь с автоматической коррекцией погрешности, содержащий цифроаналоговый преобразователь калибровки и цифроаналоговьй преобразователь установки нул , информационные- входы которых подключены соответственно к выходам вычитающего блока и

   счетчика, первый коммутатор, первый информационный вход которого  вл етс  ВХОДНОЙ информадионной шиной, а второй информационный вход подключен к выходу источника калибровочного нап р жени , последовательно соединенные второй коммутатор, интегратор и нуль- орган, выход которого соединен с первым входом блока управлени , первьй токоограничивающий элемент, вьтолнен- ный в виде резистора, первьй вывод которого подключен к первому информационному входу второго коммутатора, отличающийс  тем, что, с целью повьш1ени  быстродействи , в него введены последовательно соединенные источник напр жени  смещени  нул , блок согласовани  уровней напр жени  и источник опорного напр жени  , а также три токрограничива.ющих .элемента, выполненных в виде резистора каждьм, причем первьй управл ющий вход первого коммутатора и установочные входы цифроаналогового преобразовател  калибровки и цифроаналогового преобразовател  установки нул  объединены и подключены к первому выходу блока управлени , второй и третий выходы которого соединены с управл ющими входами цифроаналогового преобра-

   зовател  калибровки и цифроаналогового преобразовател  установки нул  соответственно, четвертый и п тый выходы подключены к второму и третьему управл ющим входам первого коммутато

   51334372®

   pa, третий информационный вход кото- вторьпуг входами дешифратора, первый рого объединен с вторым информацион- и второй выходы которого  вл ютс  ным входом второго коммутатора и под- четвертым и первым выходами блока

   . ключен к шине нулевого потенциала а управлени  соответственно, третий вы- выход подключен к второму выводу пер ход через первый инвертор соединен вого резистора, первьй вьшод которого с вторым входом первого элемента И, через второй резистор подключен к вхо- а четвертьй выход  вл етс  п тым вы- ду блока согласовани  уровней напр - ходом блока управлени  и соединен с жени , шестой и седьмой выходы блока ю первым входом второго элемента И и управлени  соединены соответственно через второй инвертор - с С-входом с первым и вторым управл н цими входа- третьего D-триггера, S- и D-входы коми второго коммутатора, третий инфор- торого подключены к шинам нулевого мационньй вход которого через третий . и единичного потенциалов соответст- резистор подключен к выходу источника 15 венно, а выход соединен с D-входом опорного напр жени , четвертьй инфор- четвертого D-триггера, S-вход которо- мационный вход через четвертый резис- го подключен к шине нулевого потенци- тор подключен к выходу нуль-органа, ала, R-вход объединен с R-входом тре- восьмой выход блока управлени  подл , тьего D-триггера и подключен к выходу

   ключен к счетному входу счетчика, вы- 20 третьего элемента И, который  вл етс  ход переполнени  которого соединен с вторым выходом блока управлени , вы- третьим управл юш;им входом второго ход четвертого В триггера подключен коммутатора и с вторым входом блока к первому входу третьего элемента И, управлени , а вмходы  вл ютс  вьрсод- а С-вход объединен с вторым входом ной шиной, преобразовател  и соединены 25 второго элемента И, R-входом п того соответственно с первыми входами вы- D-триггера и подключен .к его инверс- читающего блока, вторые входы которо- ному выходу,- который  вл етс  седьмым го  вл ютс  входной шиной калибровоч- выходом блока управлени , первый вход ной константы, выходы цифроаналогово- блока управлени  через третий инвер- го преобразовател  калибровки и циф- зО ОР подключен к D-входу п того. D- роаналогс вого преобразовател  уста- триггера, пр мой выход которого сое- новки нул  соединены с входами источ- динен с первым входом второго элемен- ника напр жени  смещени  нул  и исто- та И-НЕ, а С-вход соединен с инверс- чника опорного напр жени  соответст- - ным выходом генератора тактовых им- венно. пульсов, пр мой выход которого соеди
2. 2. Преобразователь по п.1, о т - «е« вторым входом третьего элемента л и ч а ю щ и и с   тем, что блок . «  вл етс  восьмым выходом блока управлени  содержит генератор такто управлени , второй вход блока управ- вых импульсов, счетчик периода кор- лени  соединен с S-входом п того D- рекции, делитель частоты, дешифратор. 40 ° счетным входом счетчика п ть П-триггеров, три элемента И, два периода коррекции, через четвертьй элемента И-НЕ, п ть инверторов и блок инвертор - с вторым входом второго сброса, вьтолненный на резисторе, элемента И-НЕ, а через п тьй инвер- конденсаторе и инверторе, выход кото- - с первым входом первого злемен- рого соединен с вход ом. сброса счетчи- 45 С-входом второго D-тригге- ка периода коррекции, первые вьгооды . Р ькод которого соединен с вторым резистора и конденсатора и вход ин- входом первого элементам, S-вход объ- вертора объединены, а вторые выводы единен с S-входом первого D-триггера резистора и конденсатора подключены « подключен к. шине нулевого потенциа- к шинам единичного и нулевого потен- кп D-вход соединен с выходом пер- циалов соответственно, а первьй вьшод ° В--триггера,. D-вход которого под .резистора подключен к первому входу лючен к шине едини чного потенциала, первого злемента И-НЕ, выход которо- -вход - к выходу счетчика периода го соединен с R-входами первого и коррекции, выход второго элемента второго D-триггеров и входом сброса 55  вл етс  шестым выходом блока делител  частоты, счетный вход кото- управлени , выход второго элемента И  в- рого соединен с выходом ..первого эле- л етс  третьим выход ом блока управлени  мента И, а первый и второй выходы со- 3, 1реобразовате:7ь по п,1, о т - единены соответственно с первым и личающийс  тем, что блок

   согласовани  уровней напр жени  выполнен на стабилитроне и двух резисторах , причем катод стабилитрона и первый вывод первого резистора  вл ютс  входом и выходом блока соответственно , первый вьгаод второго резистора подключен к отрицательной клемме источника питани , анод стабилитрона и вторые выводы резисторов объединены .

   фие. 2