SU567206A1 - Analogue-digital converter - Google Patents

Description

вой прео бразователь, содержащий генератор тактовых импульсов и двухвходовый интегратор , один вход которого соединен с входным зажимом устройства, а другой-с выходом двухпозиционного ключа, входы которого подключены к выходам источника образцовых напр жений, а управл ющий вход ключа и вход цифрового измерител  интервалов времени подключены к выходу триггера, один вход которого соединен с выходом компаратора , первый вход которого соединен € выходом геиератора лииейно-измен ющегос  напр жени , введен ключ, сигнальный вход которого соединен с выходом двухвходового интегратора , управл ющий вход этого ключа соединен с выходом триггера, а выход - с входом установки начального состо ни  генератора линейио-измен ющегос  напр жени , причем второй вход триггера подключен к выходу генератора тактовых импульсов.A transformer contains a clock pulse generator and a two-input integrator, one input of which is connected to the input terminal of the device, and the other with the output of a two-position key, whose inputs are connected to the outputs of the source of exemplary voltages, and the control input of the key and digital time interval meter connected to the output of the trigger, one input of which is connected to the output of the comparator, the first input of which is connected to the output of the geerator of the linear-varying voltage, a key is entered, the signal input of which is A two-input integrator output, a control input of this key is connected to a trigger output, and an output is connected to a setup for the initial state of a linear-varying voltage generator, with a second trigger input connected to the clock pulse output.

На фиг. 1 представлена структурна  схема предлагаемого преобразовател ; иа фиг. 2- временна  диаграмма, по сн юща  его работу .FIG. 1 shows the structural scheme of the proposed converter; FIG. 2 - time diagram, explaining his work.

Аналого-цифровой преобразователь содерлшт двухвходовый интегратор I, состо щий из операционного усилител  2, интегрирующего конденсатора 3 и двух суммирующих резисторов 4 и 5, двухиозиционный ключ 6, источник 7 образцовых напр жений, триггер 8, ключ 9, генератор 10 линейно-измеи ющего.с  напр жени , состо щий из конденсатора И и источника 12 посто нного тока, компаратор 13, зажим 14 источника посто нного опорного напр жени , генератор 15 тактовых импульсов и -цифровой измеритель 16 временного интервала, входной зажим 17. Один вход интегратора 1 соединен с входным зажимом, а другой - с выходом двухпозиционного ключа 6, входы которого соединены с выходами источника 7. Выход интегратора соединен с входом ключа 9, выход которого соединен с входом установки начального состо ни  генератора 10. Выход последнего соединен с первым входом компаратора 13. Второй вход компаратора 13 соединен с источником опорного напр жени , а выход компаратора 13 подключен к первому установочному входу триггера 8. Второй установочный вход триггера 8 соединен с выходом генератора 15, а выход триггера 8 подключен к управл ющим входам обоих ключей 6 и 9 и к входу цифрового измерител  16.The analog-digital converter contains a two-input integrator I consisting of an operational amplifier 2, an integrating capacitor 3 and two summing resistors 4 and 5, a two-position switch 6, a source 7 of exemplary voltages, a trigger 8, a switch 9, a generator of linearly-measuring. a voltage consisting of a capacitor AND and a source 12 of direct current, a comparator 13, a clamp 14 of a source of a constant reference voltage, a generator of 15 clock pulses and a digital time meter 16, an input terminal 17. One input of the integrator 1 Connected to the input terminal, and the other to the output of a two-position key 6, the inputs of which are connected to the outputs of source 7. The output of the integrator is connected to the input of the key 9, the output of which is connected to the installation input of the initial state of the generator 10. The output of the latter is connected to the first input of the comparator 13 The second input of the comparator 13 is connected to a voltage source, and the output of the comparator 13 is connected to the first installation input of the trigger 8. The second installation input of the trigger 8 is connected to the output of the generator 15, and the output of the trigger 8 is connected It is provided to the control inputs of both keys 6 and 9 and to the input of the digital meter 16.

АЦП, показанный на фиг. 1,  вл етс  двухпол рным , т. е. он может без дополнительных переключений во входных цеп х преобразовывать входное напр жение лкзбой пол рности. Это обеспечиваетс  применением двухпол рного источника образцовых напр жений (+Uo и - Uo) и -соответственно двухпозиционного ключа 6. Этот вариант выполнени , как более универсальный, и рассматриваетс  в дальнейшем. Возможно выполнение предлагаемого АЦП и однопол рным. Сущность изобретени  при этом остаетс  неизменной.The ADC shown in FIG. 1, is bipolar, i.e., it can, without additional switching in the input circuits, convert the input voltage of polar polarity. This is ensured by using a two-pole source of exemplary voltages (+ Uo and -Uo) and, respectively, a two-position key 6. This embodiment is more versatile and is considered further. It is possible to perform the proposed ADC and unipolar. The essence of the invention remains unchanged.

Рассмотрим работу АЦП с некоторого момента времени ti (фиг. 2), когда триггер 8 находитс  в таком состо нии, при котором ключ 9 замкнут, а ключ 6 находитс  в положении , при котором на вход интегратора 1 поступает образцовое напр жение -f-f/o. Выходное напр жение интегратора 1 при этом Зменьщаетс  по величине. Поскольку выход интегратора 1 соединен через ключ 9 с входом начальной установки генератора 10, то напр жение на конденсаторе 11 в течение времени, когда замкнут ключ 9, поддерживаетс  равным выходному напр жению интегратора I.Consider the operation of the A / D converter from a certain time point ti (Fig. 2), when trigger 8 is in such a state that key 9 is closed, and key 6 is in the position where the input voltage of the integrator 1 is applied . The output voltage of the integrator 1 in this case is reduced in magnitude. Since the output of the integrator 1 is connected via a switch 9 to the input of the initial installation of the generator 10, the voltage on the capacitor 11 during the time when the switch 9 is closed is maintained equal to the output voltage of the integrator I.

В момент времени 4 имлульсом с выхода геиератора 15 тактовых импульсов триггер 8 опрокидываетс  в противоположное состо ние , при котором ключ 9 размыкаетс , а ключ 6 устанавливаетс  в положение, при которомAt time 4, with the output from the geyrator of 15 clock pulses, trigger 8 is tilted to the opposite state, in which key 9 is opened, and key 6 is set to a position in which

на вход интегратора 1 поступает образцовое напр жение - UQ. С этого момента выходное напр жение интегратора начинает возрастать, а также начинаетс  зар д конденсатора 11 посто нным по величине током /ст с выходаThe input voltage of the integrator 1 is an exemplary voltage - UQ. From this moment on, the output voltage of the integrator begins to increase, and also the charge of the capacitor 11 is started by a constant current / c from the output

источника 12. Напр жение иа конденсаторе 11 линейно возрастает, и когда оно достигнет уровн  опорного напр жени  f/on на втором входе комларатора 13, последний срабатывает и по второму установочному входу опрокидывает триггер 8 снова в состо ние, при котором ключ 9 замыкаетс  (з). Напр жение на конденсаторе 11 с этого момента устанавливаетс  равным текущему значению выходного напр жени  интегратора, а напр жение на выходе ключа 6 - равным . В момент времени 4 импульс с выхода генератора 15 тактовых импульсов -снова опрокидывает триггер 8, и процесс, таким образом, повтор етс . Как видно из описани  и диаграммы работыsource 12. The voltage of capacitor 11 linearly increases, and when it reaches the level of the reference voltage f / on at the second input of the compiler 13, the latter is triggered and, via the second setting input, tilts trigger 8 again to the state at which the switch 9 closes ( ). The voltage on the capacitor 11 from this moment is set equal to the current value of the output voltage of the integrator, and the voltage at the output of the switch 6 is equal to. At time 4, the pulse from the generator output of 15 clock pulses again triggers trigger 8, and the process is thus repeated. As can be seen from the description and work diagram

АЦП, в нем узел, состо щий из генератора 10 лииейно-измен ющегос  напр жени , компаратора 13, генератора 15 тактовых импульсов и триггера 8, осуществл ет преобразование в интервал времени Ti мгновенных значенийThe ADC, in which the node consisting of the generator of 10 lithium-varying voltage, the comparator 13, the generator of 15 clock pulses and the trigger 8, converts the instantaneous values to the time interval Ti.

выходного на-пр жени  интегратора 1, относ щихс  к фиксированным моментам времени, отсто щим друг от друга на интервал времени Т, который  вл етс  периодом повторени  «мпульсов с выхода генератора 15.the output voltage of the integrator 1, related to fixed points of time, spaced apart from each other by the time interval T, which is the repetition period of the pulses output from the generator 15.

При подаче на вход АЦП преобразуемого напр жени  уровень выходного напр жени  интегратора 1 снижаетс  и -соответственно увеличиваетс  врем  зар да до уровн  L/on конденсатора 11, т. е. увеличиваетс  интервал времеии TI, в течение которого на вход интегратора 1 поступает компен-сирующее 0:бразцовое напр жение - f/o- Графики изменени  входного напр жени  Ux и выходных напр жений t/инт. интегратора 1, f/глин генератора 10 линейно-измен ющегос  напр жени  и напр жени  на выходе ключа 6 показаны дл  этого случа  на фиг. 2 оплошными лини ми . Соответственно, дл  случа  эпюры напр жений в тех же точках схемы показаныWhen the convertible voltage is applied to the ADC input, the level of the output voltage of the integrator 1 decreases and the charging time increases accordingly to the L / on level of the capacitor 11, i.e. the time interval TI increases, during which the compensating input goes to the input of the integrator 1 0: nominal voltage - f / o- Graphs of input voltage Ux and output voltage t / int. the integrator 1, f / clays of the generator of the linearly varying voltage and voltage at the output of the switch 6 is shown for this case in FIG. 2 by solid lines. Accordingly, for the case of a stress plot at the same points of the circuit,

штриховой линией.dashed line.

Преобразование относительной величины интервала времени (Ti-Га) Т в цифровой код выполн етс  цифровым измерителем 16 временного интервала.The conversion of the relative value of the time interval (Ti-Ha) T into a digital code is performed by a digital meter 16 of the time interval.

Статическа  точность предлагаемого преобразовател  не зависит от величин параметров элементов пр мой цепи преобразовани , т. е. от величин емкости интегрирующего конденсатора 3, а также емкости конденсатора 11 и величины тока генератора 10 линейно-измен ющегос  напр жени . iHe вносит дополнительных погрешностей также и медленное изменение порога срабатывани  компаратора 13. Помехозащищенность и быстродействие предлагаемого АЦП выше ло сравнению с известным . Действительно, в АЦП производитс  преобразование в интервал времени мгновенных значений выходного напр жени  интегратора 1, соответствующих моментам прихода на вход триггера 8 импульсов с выхода генератора 15, период повторени  которых  вл етс  посто нной величиной. Если выбрать его равным периоду помехи, то мгновенное значение напр жени  на выходе интегратора 1 в эти моменты времени не будет зависеть от неличины помехи. Поскольку в течение всего времени Ti преобразовани  выходного напр жени  интегратора в длительность интервала времени генератор линейно-измен ющегос  напр жени  оказываетс  отключенным от интегратора , то помехи не вли ют на этот процесс .The static accuracy of the proposed converter does not depend on the values of the parameters of the elements of the direct conversion circuit, i.e., the values of the capacitance of the integrating capacitor 3, as well as the capacitance of the capacitor 11 and the magnitude of the current of the generator 10 linear-varying voltage. iHe introduces additional errors as well as a slow change in the threshold of the comparator 13. The immunity and speed of the proposed ADC are higher than in the known. Indeed, the ADC transforms into the time interval the instantaneous values of the output voltage of the integrator 1, corresponding to the moments of arrival at the input of the trigger 8 pulses from the output of the generator 15, the repetition period of which is a constant value. If we choose it to be equal to the period of interference, then the instantaneous value of the voltage at the output of integrator 1 at these times will not depend on the amount of interference. Since during the entire time Ti of converting the output voltage of the integrator to the length of the time interval, the generator of linearly varying voltage is disconnected from the integrator, the interference does not affect this process.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 365038, кл. Н ОЗК 13/20, 01.02.71.1. USSR author's certificate number 365038, cl. H OZK 13/20, 01.02.71. 2.Патент США № 3051939, кл. 340-347, 1970.2. US patent number 3051939, cl. 340-347, 1970. J5J5 tu,tu, Lf,,Lf ,, Pus.ZPus.Z