Аналого-цифровой преобразователь

Союз Советск»к

Социал»стическ»к

Республик

G Il N C A H N IE м894861

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву—

{22) Заявлено t 5. 05. 80 (21) 2851465/18-21. с»рисоединен»ее» заяви» М— (23) Приоритет—

Опубликовано 30. 12. 81. Бюллетень М» 48

Дата опубликования описания 30 1 2, 81 (51}M. Кя.

Н 03 К 13/20

Гееудеретеевее кемктат

СЕЕР. да делам езебретеннй н еткрытнй (ЬЗ) У@К 681 ° 325 (088.8} (72) Автор изобретения

Р.И.Ахмедов

j I»д

М—

»ЕХI (71) Заявитель

Юа . °

Азербайджанский институт нефти и химии и .И.АзйэбЬкова (54} АНАЛОГО"ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗО8АТЕЛЬ » Изобретение относится к цифровой

1электроиз»лерительной технике и предназначено для преобразования дейст" вующего значения переменного напряжения низких и инфранизких частот в цифровую форму.

Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий генератор опор. ной частоты, выход которого соединен с первым входом nepsoro модулятора и через инвертор - с первым входом второго модулятора, вторые входы модуляторов соединены с выходом генератора растущего напряжения, а выходы через формирователи импульсов соединены со входами элемента

ИЛИ, выход которого соединен со счетчи ком.

Недостатки этого устройстванизкое быстродействие и ограниченный диапазон преобразования.

Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий блок сравнения, вход которого через полупарабо

2 лический функциональный преобразователь соединен с выходом генератора линейно-изменяющегося двухполярного опорного напряжения, прямой и инверсный выходы блока сравнения соединены через блок логики со входом ключа, импульсный вход которого соединен с выходом генератора эталонной частоты, а выход - со входом отсчетного устройства, а управляющие входы генератора линейно-изменяющегося двухполярного опорного напряжения и блока логики соединены с выходами блока управления.

Однако в известном устройстве также низкое быстродействие и ограниченный диапазон преобразования.

Цель изобретения - повышение быстродействия и расширение диапазона преобразования.

Указанная цель достигается тем, что в аналого-. цифровой преобразователь, содержащий первый блок сравнения, первый вход которого соединен

894861

1о

25 зо

55 с выходом функционального генератора напряжения полупараболической формы,, ключ, вход которого соединен с выходом -генератора эталонной частоты, а выход - со входом цифрового отсчетного устройства, введены сумматор, источник напрлжения смещения, дополнительный блок сравнения, четыре триггера, четыре дополнительных ключа, три счетчика, управляемый делитель частоты,. блок сравнения кодов, элемент ИЛИ, реверсивный счетчик, Формирователь шага квантования, формирователь периода, причем выход формирователя периода соединен со входом формирователя шага квантования, первым входом первого триггера, с первыми входами первого, второго и третьего дополнительных ключей, вторые входы которых и управляющий вход четвертого дополнительного ключа соединены с выходом генератора эталонной частоты, третьи входы первого и второго дополнительных ключей соединены с выходами второго и третьего триггеров, а первый вход четвертого дополнительного ключа соединен с выходом первого триггера, первые входы второго и третьего триггеров соединены с выходом формирователя шага квантования и со входом Функционального генератора напряжений полупараболической формы, а вторые входы - с выходами первого и дополнительного блоков сравнения, первый вход дополнительного блока сравнения соединен с выходом функционального генератора напряжения полупараболической Формы, второй вход первого блока сравнения через сумматор соединен с шиной измеряемого напряжения, которая подключена ко входу формирователя периода, а второй вход дополнительного блока сравнения соединен с выходом источника напряжения смещения и со вторым входом сумматора, выход первого дополнительного ключа соединен со входом первого счетчика,. выход второго дополнительного ключа через элемент ИЛИ соединен со входом второго счетчика, выходы этих счетчиков соединены со входами блока сравнения кодов, выход которого соединен со вторым входом первого и первым входом четвертого триггеров, выход четвертого дополнительного ключа соединен со вторым входом элемента ИЛИ и с суммирующим входом реверсивно . о счетчика, выход которого через четвертый триггер подключен ко второму входу ключа, выход третьего дополнительного ключа через третий счетчик соединен с управляющими входами управляемого делителя частоты, выход пятого ключа соединен со входом управляемого делителя частоты, выход которого подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика, На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства.

Аналого-цифровой преобразователь содержит сумматор 1, блок 2 сравненил, триггер 3, ключ 4, счетчик 5, источник 6 напряжения смещения, блок 7 сравнения, триггер 8, ключ 9, элемент ИЛИ 10, блок l1 сравнения кодов, счетчик 12, формирователь 13 периода, формирователь 14 вага квантования, функциональный генератор 15 напряжения полупараболической формы, триггер 16 ключ 17, реверсивный счетчик 18, генератор 19 эталонной частоты, ключ 20, счетчик 21, триггер 22, ключ 23, управляемый делитель 24 частоты, цифровое отсчетное устройство 25.

Аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом.

Измеряемое напряжение U(t) поступает на входы формирователя l3 и сумматора 1, на другой вход которого подается постоянное напряжение смещения U от источника 6. Ка .входе блока 2 действует однополярное напряжение

U„(t) = u - u(t) (1) а на входе блока 7 — постоянное напря><ение смещения U z .

Ка другие входы блоков 2 и 7 поступает напряжение полупараболической формы Uy(t) = К,ф от Функ" ционального генератора 15 (где фкоэффициент полупараболического напряженил), запускаемого с помощью

Формирователл 14 в моменты времени

t< = kT/M, где T — период измеряемого напряжения, М - число измерений мгновенных значений напряжения за период, k =- 1-M " индекс, показывающий моменты измерения мгновенных значений.

В течение шага квантования

= T/M на выхода триггеров 3 и 8 получают сигналы длительностей Г„и ю- ь.„, равные интервалам времени между моментами запуска функционального генератора l5 и срабатываний блоков

2 и 7, которые заполняются импульса

894861 Ь

Частота импульсов, поступающих с выхода управляемого делителя 24 на вычитающий вход реверсивного счетчика 18, равна (ми частоты Г, генератора 19 с помощью ключей 4 и 9. форми рова тел ь 13 Формирует импул ьс длительность которого равна периоду Т измеряемого напряжения. На это время 5 открываются ключи 4,9 и 20. Число суммированных за один период импульсов на счетчике 5 будет

1 = — =У-г о ф 1 р о (7) Импульсы частоты f поступают на

lO вычитающий вход реверсивного счетчика 18 до момента его обнуления, (2) . когда соответствующий импульс возвращает триггер 22 в исходное состояние, закрывая тем самым ключ 23.

Время, в течение которого ключ 23 открыт, равно

s„,i i z (u,.о(,i) к=1 (8) Ь =Nyl l (3)

За это время с выхода ключа 20 на входФО счетчика 21 поступают импульсы с генератора 19

По окончании периода Т ключи 4,9 и 20 закрываются, триггер 16 устанавливается в положение, отпирающее 25 ключ 7, и через элемент ИЛИ 10 на вход счетчика 12 поступают импульсы эталонной частоты f до момента ра" венства числа импульсов, записанных на счетчиках 5 и 12, который фикси- щ руется блоком 11 кодов. Одновременно импульсы с частотой f через ключ 17 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 18. В момент равенства числа импульсов выходной сигнал блока 11 возвращает триггер 16 в исходное состояние и перебрасывает триггер 22 в положение, отпирающее ключ 23. При этом поступление импульсов на суммирующий вход реверсивного счетчика 18 прекращается,а на входы управляемого делителя 24 и цифрового отсчетного устройства 25 начинают поступать импульсы с частотой гроот генератора 19. Число импульсов, поступивших на суммирующий вход реверсивного счетчика 18 будет

" = fo g t (4) а интервал времени дй между моментами окончания периода Т и срабатыва. ния блока 11 определяется из усло50 вия равенства числа импульсов, поступивших на входы счетчиков 5 и 12, откуда получаем м 4 м . = —, о И,,), К ф к=> а следовательно м

70(к ( о 1) ф к= й1

Т >- (! (к). (9 ) формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий первый. блок сравнения, первый вход которого соединен с выходом функционального генератора напряжения полупараболической формы, ключ, вход которого соединен с выходом гене- а.на счетчик 12 в течение этого же периода через элемент ИЛИ 10 проходит число импульсов, равное или после подставки выражений (6) и (7) В течение этого времени на цифровое отсчетное устройство 25 поступает число импульсов эталонной частоты, равное

4 4

И f()Ы " ХО ) (,1О) Таким образом, код, записанный на цифровом отсчетном устройстве, прямо пропорционален квадрату действующего значения переменного напряжения. Цифровой эквивалент действующего значения не зависит от частоты и формы измеряемого напряжения и определяется лишь стабильностью коэффициента полупараболического напряжения. Время преобразования определяется одним пе" риодом измеряемого напряжения.

Устройство может быть использовано для построения цифровых вольтметров переменного напряжения,а также для .преобразования и кодирования информации в измерительных информационных системах °

894861 ратора эталонной частоты, а выходсо входом цифрового отсчетного устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения диапазона преобразования, введены сумматор, источник напряжения смещения, дополнительный блок сравнения, четыре триггера, четыре дополнительных ключа, три счетчика, управляемый делитель час- 1о тоты, блок сравнения кодов, элемент

ИЛИ, реверсивный счетчик, формирователь шага квантования, формирователь периода, причем выход формирователя периода соединен со входом формирователя шага квантования, первым входом первого триггера, с первыми входами первого, второго и третьего дополнительных ключей, вторые входы которых и управляющий вход четвертого дополнительного ключа соединены с выходом генератора эталонной частоты, третьи входы nepeoro и второго дополнительных ключей соединены с выходами второго и третьего триггеров, а первый вход четвертого дополнитель- ного ключа соединен с выходом первого триггера, первые входы второго и третьего триггеров соединены с выходом формирователя шага квантования и со входом функционального генератора напряжения полупараболической формы, а вторые входы - с выходами первого и дополнительного блоков сравне",íèÿ, первый вход дополнительного бло-< ка сравнения соединен с выходом функционального генератора напряжения полупараболи1 еской формы, второй вход первого блока сравнения через сумматор соединен с шиной измеряемого напряжения,которая подключена ко входу формирователя периода, а второй вход дополнительного блока сравнения соединен с выходом источника напряжения смещения, и со вторым входом сумматора, выход первого дополнительного ключа соединен со входом первого счетчика, а выход второго дополнительного ключа через элемент ИЛИ соединен со входом второго счетчика, выходы этих счетчиков соединены со входами блока сравнения кодов, выход которого соединен со вторым входом первого и первым входом четвертого триггеров, выход четвертого дополнительного ключа соединен со вторым входом элемента ИЛИ и с суммирующим входом реверсивного счетчика, выход которого через четвертый триггер подключен ко второму входу ключа, выход третьего дополнительного ключа через третий счетчик соединен с управляющими входами управляемого делителя частоты, выход пятого ключа соединен со входом управляемого делителя частоты, выход которого подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика.

ВНИИПИ Заказ 11507/86

Тираж 991 Подписное филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4