Разработка цифрового вольтметра с точностью вольтметра 0.3% и временем измерения 0.5 с, страница 4

Значение Qn=1 показывает, что с битом n(триггер n) производится обработка. Поэтому сигнал с Qi копируется на Ci триггеров.

Триггер меняет своё состояние только в случае, когда Qi=1. Но этого условия недостаточно. В самом начале такта сигнал с компаратора по определению есть ‘0’ и поэтому в ячейку триггера записывается ‘1’. После сравнения компаратором тот выставляет свое значение на 4 и 7, согласно которым триггер может переключится в ‘0’. После этого такт завершается и на регистре устанавливается следующее значение. После 8-го такта наступает 0-й, во время которого информация с триггеров(20-27) считывается в ЗУ.

3.2 Цифро - аналоговый преобразователь

Преобразование цифровых сигналов в аналоговые осуществляется цифро - аналоговым преобразователем (ЦАП) [2].

Цифро-аналоговый преобразователь в данной схеме выполнен на микросхеме К572ПА1. Она представляет собой десятиразрядный преобразователь двоичного кода в ток. Микросхема содержит ‘перевёрнутую’ резистивную матрицу R-2R, токовые ключи, устройство управления[4].

Преобразуемый сигнал подается на входы 20-27 . Аналоговый сигнал снимается с вывода  30, а с 31 снимается опорное напряжение, к входу 32 подключается источник  питания . Т.к. схема для преобразования включена с ‘перевёрнутой’ резистивной матрицей, то входы R и I2 не используются. На D1 подаётся ‘1’ для повышения точности измерений.

Микросхема К572ПА1 выполнена по МДП-технологии. Напряжение питания может изменяться в пределах от 5...17 В. Малая зависимость сопротивления открытого ключа на МДП- транзисторе позволяет изменять опорное напряжение по амплитуде и знаку в пределах от -17...+17 В ( в данной работе это напряжение принято равным 1 В). Время установки аналогового напряжения составляет 5 мкс.

Микросхема может быть согласована в зависимости от напряжения питания по входам как с КМОП схемами  ( в данной работе ), так и с ТТЛ схемами.

3.3 Устройство сравнения

В качестве устройства сравнения используем компаратор К521СА3[5]. Компараторы являются специализированными операционными усилителями с дифференциальным входом и одиночным цифровым выходом[2]. На выходе компаратора формируется сигнал ‘1’,  если разность входных сигналов меньше напряжения срабатывания компаратора, или ‘0’, если разность входных сигналов превышает напряжение срабатывания компаратора. На один вход(+) компаратора подается исследуемый сигнал, на другой – опорный потенциал(-). К521СА3 может работать как от источника питания в 5 В, так и от двух с напряжениями ±18 В. Компаратор имеет два выхода: открытый коллектор (вывод A) и эммитерный  (вывод B). Он пригоден для обслуживания любых цифровых микросхем умеренного быстродействия, а также индикаторов многих типов. Время срабатывания компаратора составляет 300 нс.

3.4 Генератор импульсов

Генератор импульсов - электронное устройство, вырабатывающее последовательность электрических импульсов с определённой частотой.

Для определения частоты используемого генератора необходимо измерить время одного такта измерения. Это нужно потому, что при прохождении повторного сравнения Comp/JK-триггер этот триггер может переключится в обратное состояние при Comp = 1. Во избежание этого необходимо подобрать частоту генератора в пределах от 1 до 2 длительностей такта.

Рассчитаем длительность одного такта. Эта длительность зависит от устройств СЗН, ЦАП и УС.

Мин. такт:

Tmin = T(RG) + T(JK) + T(ЦАП)+3*T(логика)+T(Comp)

Макс. такт: Tmax = Tmin + T(логика)

T(RG) = 0.97 мкс