CC BY
12
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО
ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
Том 171 1969
МНОГОКАНАЛЬНЫЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДВУХПОЛЯРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ
В. Л. РЯБУХИН
(Представлена научным семинаром кафедры математических и счетно-решающих приборов и устройств)
В системах автоматического контроля и регулирования часто используются устройства для преобразования напряжения из непрерывной формы в дискретную.
Обычно в целях упрощения схемы преобразователя и повышения точности ее работы датчики информации запитывают однополярным напряжением. В статье рассматриваются элементы аналого-цифрового преобразователя двухполярного напряжения.
Преобразователь построен по принципу сравнения входного и линейно изменяющегося напряжений. В качестве генератора двухполярного пилообразного напряжения в таких преобразователях используют или интегратор на основе усилителя постоянного тока или генератор однополярного сигнала с инвертором и дополнительными логическими схемами, что снижает надежность устройства, при работе в широком диапазоне температур.
В разработанном преобразователе используется обычный генератор пилообразного напряжения с компенсирующей э.д.с., вырабатывающий двухполярное .пилообразное напряжение, изменяющееся в диапа-зоне+5в. Особенностью его является то, что в качестве ключа (Г3— на рис. 1) используются два триода, включенных встречно по компенсационной схеме.
Управляющее высокочастотное напряжение, подаваемое через двух-полупериодный выпрямитель в цепь база-коллектор триодов, снимается с изолированной от «земли» выходной обмотки трансформатора бло-кинг-генератора (Т\—Тг), работающего с частотой 300—500 кгц и управляемого через триод Тч триггером генератора пилообразного напряжения., Ключ с компенсационным включением триодов позволяет коммутировать напряжение любой полярности, обладает стабильным коэффициентом передачи в открытом состоянии и большим обратным сопротивлением — в закрытом. Испытания показали, что при общей погрешности преобразования 3% данные ключи не влияют на стабильность работы генератора пилообразного напряжения в диапазоне температур— 50+65°С. На выходе генератора включен составной эмиттер-гтый повторитель, обладающий большим входным сопротивлением и малым выходным. В исходном состоянии, когда ключ открыт, на выходе генератора имеется напряжение + 5,2, в, снимаемое с делителя
В преобразователе на каждый канал используется отдельный компаратор и один общий для всех каналов, выдающий сигнал при прохождении пилообразного напряжения через нулевое значение. Очередность срабатывания выбранного компаратора канала и компаратора нулевого уровня определяет знак входного напряжения. Входная часть компаратора (Т7~Т$) представляет собой несимметричный дифференциальный усилитель постоянного тока, эмиттерной нагрузкой которого для стабилизации чувствительности во всем диапазоне изменения входного на- ' пряжения является эмиттерный повторитель, В исходном состоянии триод Т7 открыт, а триод Т8 закрыт, так как входное напряжение, подаваемое на базу триода Т7 изменяется в диапазоне + 5 в, а на базу триода 7'8 поступает напряжение с выхода ГПН, равное +5,2 в. В момент сравнения входного и пилообразного напряжений триод Т8 открывается и положительный перепад напряжения, пройдя через эмиттерный повторитель Т\о и дифференцирующую цепочку C$R 12 поступает на базу усилителя Гц. С коллектора триода Тц снимается отрицательный им- » пульс амплитудой 12 в, который поступает на вентиль выбора канала (R13, D3, Тр. 2). На второй вход вентиля через сопротивление Ri3 подается напряжение с дешифратора каналов. С выхода трансформатора Тр 2 импульс требуемого канала поступает на оконечный импульсный усилитель.
Исследование шумов преобразователя производилось по методике, изложенной в [1]. Однако описанный'в работе принцип синхронизации начала преобразования с заполняющими счетчик импульсами генератора ГИ, применяемый с целью исключения ошибки за счет неопределенности расположения старт-импульса At 1 [2], не может быть реализован в случае неиспользования начального участка пилообразного напряжения, имеющего обычно большую нелинейность или в случае применения двухполярного пилообразного напряжения. При исследовании шумов преобразователя в таких схемах удобным оказывается включение на вход основного счетчика делителя частоты на 4 или 8, в результате чего ошибка за счет неопределенности At\ может быть уменьшена в 8 раз. Возможно также применение в качестве ГИ генератора ударного возбуждения. Схема такого генератора, представляющего собой блокинг-генератор со стабилизацией частоты следования импульсов с помощью линии задержки, собрана на триоде Г12.
В зависимости от полярности входного напряжения генератор запускается импульсом компаратора канала или компаратора нулевого уровня. Одновременно с этим на базу триода Т13 с выхода триггера, управляющего поступлением импульсов на вход счетчика, подается отрицательный перепад напряжения, в результате чего триод открывается и линия задержки оказывается закороченной на конце. Генератор выдает импульсы с периодом следования т = 2£задержки= 1,5 мксек. При возвращении триггера в исходное состояние линия задержки оказывается нагруженной на волновое сопротивление и генерация прекращается.
Испытания схемы преобразователя показали, что собственные шумы преобразователя значительно меньше шума квантования и что в лабораторных условиях количество разрядов в счетчике можно увеличить до 8.
Технические характеристики преобразователя:
Диапазон изменения входного напряжения —+5 е.
Погрешность преобразования — 3% •
Диапазон рабочих температур — 40+50°С.
Время преобразования одного канала — 150 мксек.
Количество каналов — 8.
| - • -"ИГа 4
ЛИТЕРАТУРА
»• |
1. Г. А, Данилович, А. Янышек. Преобразователь напряжения в цифровой код, сборник статей «Вопросы импульсной техники и электронных вычислительных устройств». Оборонгиз, 1960.
2. Э. И. Г и т и с. Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств. Госэнергоиздат, 1961.
9. 5112с
