Аналого-цифровий перетворювач

Аналого-цифровий перетворювач, що містить перший перетворювач аналог-код і перший обчислювальний пристрій, другий перетворювач аналогкод з комутатором на вході і другий обчислювальний пристрій, блок тестових величин, автомат управління, який відрізняється тим, що в нього введено два коректори мультиплікативних похибок та два коректори адитивних похибок, при цьому вхід аналого-цифрового перетворювача приєднано до входу першого перетворювача аналог-код і до першого входу комутатора, до другого входу якого приєднано блок тестових величин, а вихід комутатора через другий перетворювач аналог U 1 3 величин, вихід комутатора через другий перетворювач аналог-код з'єднано з першим входом другого коректора мультиплікативних похибок та входом другого обчислювального пристрою, два виходи якого з'єднано з другими входами другого коректора адитивних похибок і другим входом другого коректора мультиплікативних похибок, вихід якого через другий коректор адитивних похибок приєднано до другого входу першого обчислювального пристрою, до першого входу, якого приєднано вихід першого коректора аналог-код, який через перший коректор мультиплікативних похибок та перший коректор адитивних похибок приєднано до виходу аналого-цифрового перетворювача, а два виходи першого обчислювального пристрою з'єднано відповідно з другими входами першого коректора мультиплікативних похибок і першого коректора адитивних похибок, перший, другий, третій і четвертий виходи автомата управління з'єднано відповідно з управляючими входами блока тестових величин, комутатора, першого обчислювального пристрою та другого обчислювального пристрою. Кресленням на фігурі представлена структурна схема запропонованого аналого-цифрового перетворювача (АЦП). Вхід АЦП приєднано до входу першого перетворювача аналог-код 1 і до першого входу комутатора 2, до другого входу якого приєднано блок тестових величин 3, а вихід комутатора 2 через другий перетворювач аналогкод 4 з'єднано з першим входом другого коректора мультиплікативних похибок 5, та входом другого обчислювального пристрою 11, два виходи якого з'єднано з другими входами другого коректора адитивних похибок 6 і другого коректора мультиплікативних похибок 5, вихід якого через другий коректор адитивних похибок 6 приєднано до другого входу першого обчислювального пристрою 7 до першого входу, якого приєднано вихід першого перетворювача аналог-код 1, який через перший коректор мультиплікативних похибок 8 та перший коректор адитивних похибок 9 приєднано до виходу аналого-цифрового перетворювача, а два виходи першого обчислювального пристрою 7 з'єднано відповідно з другими входами першого коректора мультиплікативних похибок 8 і першого коректора адитивних похибок 9, перший, другий, третій і четвертий виходи автомата управління 10 з'єднано відповідно з управляючими входами блока тестових величин 3, комутатора 2, першого обчислювального пристрою 7, другого обчислювального пристрою 11. Перетворювачі аналог-код(ПАК) 1,4 можуть бути побудовані за різними схемами і перетворювати напругу за миттєвими чи інтегральними значеннями. Блок тестових величин (БТВ) 3 - це джерело двох або більше зразкових напруг, які використовуються для калібрування перетворювача аналогкод 4. Коректори мультиплікативних похибок (КМП) 5,8 і коректори адитивних похибок (КАП) 6,9 служать для корегування функції перетворення перетворювачів 1,4 та їх напруги зміщення. Для їх побудови використовуються звичайні цифрові 61850 4 пристрої на елементах жорсткої логіки, такі як множники та суматори кодів. Обчислювальні пристрої (ОП) 7,11, і автомат управляння (АУ) 10 можуть бути реалізованими звичайними засобами обчислювальної техніки. Запропонований аналого-цифровий перетворювач функціонує таким чином. Вхідна напруга Ux, залежно від побудови перетворювача аналог-код 1, неперервної або циклічно перетворюється в код, який потім корегується коректорами 8 і 9 і з'являється на виході аналого-цифрового перетворювача. Перетворювач аналог-код 4 функціонує в двох режимах: калібрування і вимірювання напруги Ux. В першому режимі комутатор 2 знаходиться в стані 2 і зразкова тестова напруга UT1 блока тестових величин 3 перетворюється в код блоком 4 і запам'ятовується в другому обчислювальному пристрої (ОП2) 11 NТ1=(UТ1+ΔU2)k0(1+γ2), де k0, γ2, ΔU2 - номінальне значення функції перетворення, мультиплікативна похибка та дрейф „нуля" другого перетворювача аналог-код (ПАК) 4, відповідно. Після цього перетворення під дією автомата управління 10 блок тестових величин 3 генерує другу тестову напругу UТ2, яка також перетворюється в код другим перетворювачем аналог-код 4 і запам'ятовується в другому обчислювальному пристрої 11NТ2=(UT2+ΔU2)k0(1+γ2). Розв'язок цієї системи рівнянь в другому обчислювальному пристрої 11 NT1  NT2 дає , M2  1   2  k 0 UT1  UT2  NT1UT 2  NT 2UT1 k0 , NT 2  NT1 де M2 - мультиплікативний корегуючий коефіцієнт і А2 - адитивне зміщення для другого перетворювача аналог-код 4. Ці корегуючі коди відповідно запам'ятовуються в коректорах 5 і 6 і компенсують мультиплікативну та адитивну похибки другого перетворювача аналог-код 4. Таким чином після двох тактів відбувається корекція похибок перетворювача аналог-код 4 і тепер він може бути використаним як зразковий для калібрування першого перетворювача аналогкод 1. Це відбувається за командою автомата управління тоді, коли комутатор 2 переходить в стан 1. Відбувається одночасно по два перетворення вхідної змінюваної напруги Ux першим перетворювачем аналог-код 1 і другим перетворювачем аналог-код 4: Nx1=(Ux1+ΔUl)k0(1+γ1), Nx2=(Ux2+ΔU1)k0(1+γ1) для першого перетворювача аналог-код 1 і N1=k0Ux1,N2=k0Ux2 для другого перетворювача аналог-код 4. Розв'язок цієї системи рівнянь в першому обчислювальному пристрої 7 визначає N  N x2 , M1  1  1  x1 N1  N2 A 2  k 0U2  5 61850 N2N x1  N1U x2 k0 N x2  N x1 Корегуючі коди М1, А1 запам'ятовуються в коректорах 8 і 9 і неперервно компенсують мультиплікативну та адитивну похибки першого основного перетворювача аналог-код 1. Потім другий перетворювач аналог-код 4 під дією автомата управління 10 переходить в режим калібрування і процес повторюється. Даний аналого-цифровий перетворювач має суттєві переваги серед відомих тим, що забезпечується неперервне перетворення вхідної напруги Ux в код і поточне корегування цього коду на виході аналого-цифрового перетворювача. A1  k 0 U1  Комп’ютерна верстка І. Скворцова 6 Динаміка такого аналого-цифрового перетворювача в основному визначається тільки властивостями першого перетворювача аналог-код 1. Перехідні процеси, що відбуваються в колах другого перетворювача аналог-код 4 не впливають на динаміку першого перетворювача аналог-код. Комутатор 2 знаходиться в далині від вхідного кола першого перетворювача аналог-код і вплив його мінімальний на вимірювання напруги Ux. Частота перемикання комутатора 2 може бути невисокою і визначається повільним дрейфом характеристики другого перетворювача аналог-код 4. Все це забезпечує підвищення точності і швидкодії запропонованого аналого-цифрового перетворювача відносно відомих. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601