Układ elektroniczny przetwornika analogowo-cyfrowego.

POLSKA
OPIS PATENTOWY
RZECZPOSPOLITA
LUDOWA
Patent dodatkowy
do patentu nr —
'%£%&$.
Zgłoszono:
Int. Cl.4 H03M 1/60
(P. 249678)
84 09 19
CZYTELNIA
Pierwszeństwo
URZĄD
PATENTOWY
PRL
Zgłoszenie ogłoszono:
138806
85 08 13
Urzędu Patentowego
HU*!) IZUINMt •) Ult*j
Opis patentowy opublikowano: 88 12 31
Twórcywynalazku: Stanisław Fuksa, Roman Ryglicki, Wojciech Wierzchowski
Uprawniony z patentu: Instytut Odlewnictwa,
Kraków (Polska)
Układ elektroniczny przetwornika analogowo-cyfrowego
Przedmiotem wynalazku jest układ elektroniczny przetwornika analogowo-cyfrowego służą¬
cego do pomiaru niskich napięć lub dowolnego parametru przetworzonego na sygnał napięciowy.
Znane przetworniki analogowo-cyfrowe służące do pomiaru niskich napięć lub dowolnego
parametru przetworzonego na sygnał napięciowy posiadają rozbudowane układy wejściowe, naj¬
częściej z przetwarzaniem zapewniającym wysoką czułość i mały dryft, przy czym istnieje konie¬
czność uzyskania trzech napięć zasilających, a mianowicie + 15V, — 15 dla zasilania wzmacniaczy
operacyjnych i +5V dla układów części cyfrowej. Stąd w urządzeniach przenośnych występuje
konieczność stosowania rozbudowanych układów baterii zasilających o napięciu 30V lub baterii o
niższym napięciu z przetwornikami, które z reguły mają niewielką sprawność i znaczne gabaryty.
Spośród znanych rozwiązań najbardziej zbliżonym do układu według wynalazku jest układ
elektroniczny woltomiecza cyfrowego V-530 produkcji Zjednoczonych Zakładów Elektronicznej
Aparatury Pomiarowej „Meratronik" w Warszawie. Układ ten posiada dzielnik wejściowy połą¬
czony ze wzmacniaczem operacyjnym, który połączony jest z integratorem połączonym z detekto¬
rem zera. Detektor zera połączony jest z układem sterowania części analogowej, który połączony
jest jednocześnie ze wzmacniaczem wejściowym. Wzmacniacz wejściowy znanego układu posiada
wzmacniacz wstępny, wzmacniacz pomocniczy, modulator, demodulator, kształtownik przebiegu i
transformator impedancji. Wzmacniacz wstępny zbudowany jest ze wzmacniacza operacyjnego i
dwóch tranzystorów polowych. Na wejściu wzmacniacza wstępnego użyto parę różnicową tranzy¬
storów polowych typu FET uzyskując wysoką rezystancję wejściową układu. Ujemne wejście
wzmacniacza operacyjnego połączone jest z dodatnim napięciem zasilającym, natomiast dodatnie
wejście poprzez dwa tranzystory polowe i zamontowany między nimi potencjometr połączonejest
ze wzmacniaczem pomocniczym składającym się ze wzmacniacza operacyjnego i połączonego z
jego wejściem dodatnim tranzystora polowego. Tranzystory polowe obu tych wzmacniaczy połą¬
czone są ze sobą za pośrednictwem modulatora. Modulator połączonyjest z demodulatorem, który
z kolei połączonyjest z wyjściem wzmacniacza pomocniczego. Między modulatorem i demodulato¬
rem zamontowany jest kształtownik przebiegu. Układ wyposażony jest również we wzmacniacz
operacyjny stanowiący transformator impedancji, którego zadaniem jest zmniejszenie szumów.
Znany układ przetwarza napięcie wejściowe na ciąg impulsów o amplitudach proporcjonal¬
nych do wartości tego napięcia i częstotliwości ukształtowanej z częstotliwości sieci 50 Hz. Modulo¬
wany przebieg stały jest więc wzmacniany jako przebieg zmienny i następnie demodulowany.
2
138806
Znany układ wymaga zasilania sieciowego 220V ze względu na konieczność stosowania napięć
stałych ±15V, +10V i +5V.
Celem rozwiązania według wynalazku jest zminiaturyzowanie przetwornika i umożliwienie
zasilania wzmacniaczy operacyjnych i części cyfrowej układu zjednego źródła napięcia stałego. Cel
ten osiągnięto dzięki układowi według wynalazku. Układ według wynalazku składa się ze wzmac¬
niacza wstępnego połączonego z układem kształtowania charakterystyki, który z kolei połączony
jest z przetwornikiem napięcie—czas. Zasadniczą częścią wzmacniacza wstępnego jest wzmac¬
niacz operacyjny połączony z monolitycznym układem scalonym.
Istotą rozwiązania jest to, że ujemne wejście zasilanego napięciem niesymetrycznym wzmac¬
niacza operacyjnego, stanowiącego część wzmacniacza wstępnego, połączonejest poprzez oporniki
i potencjometr z jego wejściem dodatnim, przy czym suwak potencjometru połączony jest z
dodatnim biegunem napięcia zasilającego. Wyjście wzmacniacza operacyjnego połączone jest
poprzez opornik z dodatnim biegunem napięcia zasilającego i jednocześnie poprzez dwa oporniki z
masą układu, a punkt wspólny tych oporników połączony jest z monolitycznym układem scalo¬
nym. Monolityczny układ scalony zawiera parę różnicową selekcjonowaną o minimalnym dryfie
temperaturowym.
Układ oporników w układzie polaryzacji w połączeniu z niesmetrycznym napięciem zasilają¬
cym zapewnia poprawę pracy wzmacniacza operacyjnego w dodatniej ćwiartce, a tym samym
eliminuje konieczność stosowania rozbudowanych systemów przetwarzających. Wynalazek zosta¬
nie bliżej objaśniony na przykładzie wykonania pokazanym na rysunku, który jest schematem
ideowym.
Układ według wynalazku składa się ze wzmacniacza wstępnego, układu kształtowania charak¬
terystyki i przetwornika napięcie — czas. Wzmacniacz połączonyjest z czujnikiem niskonapięcio¬
wym. W przedstawionym przykładzie czujnikiem niskonapięciowym jest termopara PtRhó-PtRh
30, a zastosowane niesymetryczne napięcie zasilające ma wartość +2V, —3V.
Jeden z wolnych końców termopary połączonyjest z masą układu, a drugi poprzez opornik Ri
z bazą tranzystora Ti monolitycznego układu scalonego U* Punkt wspólny termopary i opornika
Ri połączony jest poprzez kondensator Ci z masą układu oraz poprzez opornik R2 z suwakiem
potencjometru Pi. Końce potencjometru Pi połączone są odpowiednio z masą układu oraz poprzez
opornik R3 z dodatnim biegunem napięcia zasilającego. Zastosowanie oporników R2 i R3 i poten¬
cjometru Pi zapewnia sygnalizację przerwy w obwodzie pomiarowym.
Baza tranzystora Ti monolitycznego układu scalonego U. połączonajest poprzez kondensator
Ci z masą układu. Kolektor tranzystora Ti monolitycznego układu scalonego U, połączony jest z
ujemnym wejściem wzmacniacza operaejnego Wi oraz poprzez opornik R4, potencjomet P2 i
opornik R5 z kolektorem tranzystora T2 monolitycznego układu scalonego UM połączonym jedno¬
cześnie z dodatnim wejściem wzmacniacza operacyjnego Wi. Suwak potencjometru P2połączonyjest z dodatnim biegnem napięcia zasilającego. Emitery tranzystorów Ti i T2 monolitycznego
układu scalonego Uf połączone są z kolekotrem tranzystora T3 monolityycznego układu scalonego
U.. Baza tranzystora T3 monolitycznego układu scalonego U, połączona jest poprzez opornik Re z
dodatnim bieguna napięcia zasilającego oraz poprzez kondensator C3 z ujemnym biegunem
napięcia zasilającego, a pomadto z kolektorem tranzystora T4 monolitycznego układu scalonego
Ui. Emiter tranzystora T3 monolitycznego układu scalonego U, połączonyjest z bazami tranzysto¬
rów T4 i Ts monolitycznego układu scalonego U, oraz z kolektorem tranzystora T5. Emitery
tranzystorów T4 i T5 i monolitycznego układu scalonego U, połączone są z ujemnym biegunem
napięcia zasilającego. Wzmacniacz operacyjny Wi zasilany jest niesymetrycznie odpowiednio z
ujemnego i dodatniego biegunów napięcia zasilającego. Wyjście wzmacniacza operacyjnego Wi
połączone jest poprzez kondensator C4 zjego ujemnym wejściem, a ponadto poprzez opornik R7 z
dodatnim biegunem napięcia zasilającego, a poprzez opornik Rg i R9z masą układu. Punkt wspólny
oporników Rg i 9 poprzez opornik Rio połączony jest z bazą tranzystora T2 monolitycznego układu
scalonego U*
Układ oporników R4, R2, Rs, R7, R«, R9 w układzie polaryzacji w połączeniu z wybranym
niesymetrycznym napięciem zasilającym gwarantuje poprawną pracę wzmacniacza operacyjnego
Wi w dodatniej ćwiartce. Napięcie zasilania części analogowej nie przekracza poziomu napięć
zasilania układów cyfrowych.
4
138806
2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że monolityczny układ scalony (Ui) połączonyjest z
suwakiem potencjometru (Pi), którego jeden koniec połączony jest z masą układu, a drugi z
dodatnim biegunem napięcia zasilającego.
Pracownia Poligraficzna UP PRL. Nakład 100 egz.
Cena 220 zł