SU982192A1 - Интегрирующий аналого-цифровой преобразователь - Google Patents

Description

(5) ИНТЕГРИРУЮЩИЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относитс  к цифровой электроизмерительной технике. Известны интегрирующие АЦП с двух тактным интегрированием, осуществл ю щие аналого-цифровое преобразование разнопол рных напр жений с одним источником опорного напр жени  и с запоминающей обратной св зью дл  компенсации дрейфа усилителей устройства . Особенностью известных АЦП  вл етс  запоминание на конденсаторах за поминающей обратной св зи не только корректирующей поправки, но и всего опорного напр жени  (или его части, соответствующей пределу измерени ), которое в интервале двух тактов аналого-цифрового преобразовани  должно оставатьс  неизменным, так как его нестабильность вызывает нелинейную составл ющую погрешности преобразова ни . Известны интегрирующие аналого-ци ровые преобразователи, в которых используетс  один источник опорного на пр жени , два запоминающих конденсатора , на одном из которых запоминаетс  напр жение, компенсирующее дрейф усилителей устройства, а на другом напр жение UQ, близкое по абсолютному значению и обратное по пол рности опорному напр жению, и результирующее напр жение дрейфа tl. Недостатком этих АЦП  вл етс  больша  погрешность, возникающа  вследствие разр да запоминающего конденсатора через сопротивление изол ции между выводами конденсатора. Кроме того, в этих АЦП требуетс  дополнительное врем  дл  зар да второго запоминанмцего конденсатора, что снижает быстродействие АЦП. В них интегратор используетс  в бипол рном режиме, которому свойственна нечувствительность в зоне нул , вызываема  неопределенностью выходного напр жени  нуль-органа, запаздыванием интегратора, нуль-органа и ключей, дл  устранени  которой требуетс  дополнительное оборудование.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  аналого-цифровой преобразователь , содержащий коммутатор, первые входы которого соединены соответственно с входной шиной, с выходом источни ка опорного напр жени  и с выходом де лител  опорного напр жени , а вторые входы - с входом интегратора, выполненного на операционном усилителе с конденсатором в цепи обратной св зи, выход интегратора соединен с входом усилител -компаратора, выход которог через ключ соединён с первым выводом запоминающего конденсатора 2. Недостатком известного АЦП  вл ет с  больша  погрешность, возникающа  вследствие разр да запоминающего кон денсатора через сопротивление изол ции между выводами конденсатора, особенно ощутима  в широком диапазоне воздействи  дестабилизирующих факторов . Кроме того, устройство содержит сложный узел - дифференциальный усилитель , предназначенный дл  выделени  с высокой точностью разности между вспомогательным и опорным или между вспомогательным и входным напр жени 1МИ , что усложн ет схему. . Цель изобретени  - повышение точности преобразовани  разнопол рных напр жений с применением одного источника опорного напр жени  и упрощений схемы. Дл  этого в интегрирующий аналогоцифровой преобразователь, содержащий коммутатор, первые входы которого соединены соответственно с входной шиной , с выходом делител  опорного напр жени , и с выходом делител  опорного напр жени , а вторые входы с входом интегратора, выполненного на операционном усилителе с конденсатором в цепи обратной св зи, выход интегратора соединен с входом усилител -компаратора , выход которого через ключ соединен с первым выводом запоминающего конденсатора, введены дополнительный делитель с-коэффициентом делени , равным коэффициенту, делени  делител  опорного напр жени , повторитель и дополнительный резистор., причем дополнительный делитель включен между выходом источника опорного напр жени  и общей шиной, выход дополнительного делител  подключен к второму выводу Запоминающего конденсатора, первый вывод.которого подключен к входу повторител , выход которого через

Claims (2)

1. дополнительный резистор соединен с инвертирующим входом усилител  интегратора , неинвертирующий вход которого соединен с выходом делител  опорного напр жени . На фиг. 1 представлена структурна  электрическа  схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства Устройство содержит коммутатор, состо щий из ключей 1, 2 и 3, резистор k, операционный усилитель 5 и конденсатор 6, образующие интегратор, усилитель-компаратор 7, ключ 8, запоминающий конденсатор 9, повторитель 10, дополнительный резистор 11, резисторы 12 и 13, образующие делитель опорного напр жени , резисторы I и 15, образующие дополнительный делитель, устройство управлени  16. Работает аналого-цифровой преобразователь следующим образом. Цикл работы преобразовател  фиксированный , состоит 1ФИГ. 2) из интервалов интегрировани  Т1, преобразовани  Т2 и коррекции ТЗ. В течение фиксированного интервала интегрировани  Т1 сигналом устройства управлени  16 (фиг. 2, б) ключ 1 замыкаетс , остальные ключи 2, 3 и 8 разомкнуты. Поскольку неинвертирующий вход операционного усилител  5 находитс  под напр жением Uj., снимаемом с делител , образованного резисторами 12 и 13, происходит интегрирование разности входного напр жени  Lx и напр жени  сгл (фиг. 2 е). После окончани  интервала Т1 сигналом устройства 16 (фиг. 2 б) ключ 1 размыкаетс , а ключ 2 замыкаетс  (фиг. 2 в), подключа  к входу интегратора опорное напр жение UQ, ключи 3 и 8 разомкнуты. Происходит в течение интервала Т2 интегрирование разности напр жений и о и Uow, при котором напр жение на выходе интегратора стремитс  к нулю (фиг. 2е), при достижении которого срабатывает усилитель-компаратор 7- Интервал Т2 длитс  от окончани  интервала интегрировани  до срабатывани  компаратора . В интервале ТЗ сигналами устройства 16 ключ 2 размыкаетс  (фиг. 2 в) а ключи 3 и 8 замыкаютс  (фиг. 2 г), ключ 1 разомкнут. В таком состо нии стройство находитс  в течение интервала ТЗ от момента срабатывани  нульргана до начала следующего цикла изерени . На конденсаторе 9 происходит апоминание напр жени  дрейфа усили5f 7 и 10 и разности напр жени напр жени  в точке F. Напр жеточке G близко к и, . Длительность интервала Т2 однозначно опреде л ет величину и пол рность измер емо го напр жени . Выходное напр жение интегратора в интервале Т1 равно Ux-UcM)--r-i % в интервале Т2 ( UO-UCM)-, интегрирующие резистор и конденсатор (резистор k конденсатор 6 ). как , О ( UCM-UX ) Ti Uo -UCM получаем ( ПРИ ) Т2(0)Т1 Т2(0)1/2Т1 ( при ) Включение эквивалентного сопротив лени  дополнительного делител  после довательно с запоминающим конденсато ром практически исключает его вли ни на устойчивость схемы при замыкании обратной св зи. Формула изобретени  Интегрирующий аналого-цифровой пре образователь, содержащий коммутатор, первые входы которого соединены COOT ветственно с входной шиной, с выходо источника опорного напр жени  и с выходом делител  опорного напр жени , а вторые входы - с входом интегратора , выполненного на операционном усилителе с конденсатором в цепи обратной св зи, выход интегратора соединен с входом усилител -компаратора, выход которого через ключ соединен с первым выводом запоминающего конденсатора, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности преобразовани  разнопол рных напр жений с приме нением одного источника опорного напр жени  и упрощени  схемы, введены дополнительный делитель с коэффициентом делени , равным коэффициенту делени  делител  опорного напр жени , повторитель и дополнительный резистор, причем дополнительный делитель включен между выходом источника опорного напр жени  и общей шиной, выход допол- нительного делител  подключен к второму выводу запоминающего конденсатора , первый вывод которого подключен к входу повторител , выход которого через дополнительный резистор соединен с инвертирующим входом операционного усилител  интегратора, неинвертирующий вход которого соединен с выходом делител  опорного напр жени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе . Патент США № , кл. StOЗ , 1977.
2. 2. Патент Англии № 139006, кл. G i Н, 1975 (прототип).

   vjd