Цифро-аналоговый преобразователь

Союз Советских Социалистических Республик(51) м. кл. с присоединением заявки Мо Н 03 К 13/20 Государственный комитет СССР по делам нзобретеннй н открытий(72) Авторы изобретения И,М.Данилевич и Г,Р.Круль Научно-исследовательский и проектный институтпо комплексной автоматизации нефтяной и химическойпромышленности(54) ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для,использования в цифровых измерительных приборах.Известен цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) с промежуточнойширотно-импульсной модуляцией (МИМ),содержащий генератор импульсов, выходкоторого через импульсный ключ подключен к счетному входу счетчика, кодовые входы счетчика соединены с выходами импульсных ключей, на входы которых поданы сигналы параллельногопреобразуемого кода, выходы счетчикачерез элемент ИЛИ соединены с управляюшими входами импульсного и аналогового ключей, аналоговый вход последнего соединен с источником стабильного напряжения, а выход этого ключа, -с входом Фильтра нижних частот (11. 20Недостатками этого преобразователя является необходимость постоянного наличия сигналов преобразуемогокода на входах импульсных ключей иповышенное требование к точности аналоговых элементов,Известен также ЦАП с ЮИМ, содержащей генератор импульсов стабильной частоты, подключенный к входу вспомоО гательного счетчика, который вьестес основным счетчиком соединен с первой и второй группами входов блока сравнения,причем выход последнего связан с нулевым установочным входом, а выход вспомогательного счетчика - с единичным установочным входом триг" гера формирования широтно-модулированных импульсов, Выход триггера подключен к управляющему входу аналогового ключа, который на время длительности управляющего импульса подключает вход Фильтра нижних частот к источнику стабилизированного напряжения. Выделяемая Фильтром постоянная составляющая напряжения является выходной величиной ЦАП, т,е. аналоговым эквивалентом цифрового показания основного счетчика 21.Недостатком этого ЦАП является отсутствие возможности коррекции характеристики цифроаналогового преобразований. В связи с этим повышаются требования к линейности характеристик всех аналоговых элементов И узлов ЦАП. Целью изобретения является повышение точности преобразования и сниже. ние требований к линейности характеристик составляющих элементов ЦАП; путем линеаризации его градуировочной характеристики, заключающейся в управлении частотой заполнения вспомогательного счетчика в соответ" ствии с показаниями основного счетчика. 5Цель достигается тем, что в предлагаемый ЦАП введены импульсный ключ и элемент ИЛИ, причем вход синхронизации программного блока соединен с импульсным входом импульсного ключа и выходом генератора импульсов, выход блока сравнения соединен с первым управляющим входом программного блока, второй управляющий вход которого соединен с выходом вспомогательного 15 счетчика, управляющий выход программного блока соединен с управляющим входом импульсного ключа, выход последнего объединен с импульсным выходом программного блока элементом ро ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом вспомогательного счетчика,На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого ЦАП на Фиг. 2 - диатрамма, иллюстрирующая работу ЦАП.ЦАП содержит генератор импульсов ;1 стабильной частоты; импульсный ;ключ 2, элемент ИЛИ 3, программный ;блок 4, основной счетчик 5, блок сравнения б, вспомогательный счетчик 7, триггер 8 Формирования широтно- модулированных импульсов; аналоговый ключ 9, источник 10 стабильного найряжения; Фильтр 11 нижних частот.ЦАП работает следующим образом,Преобразуемый код последователь ио или параллельно вводится в основной счетчик 5. На вспомогательный счетчик 7 непрерывно поступают схетные импульсы Триггер 8 перебрасывается в состояние ф 1 импульсом переполнения со счетчика 7 каждый раз, как только последний устанавливается в состояние 0. Блок б сравнивает преобразуемое число в счетчике 5 с нарастающим числом в счетчике 7 и в момент их равенства перебрасывает триггер 8 по:нулевому установочному входу в состояние 0, На время, Пребывания триггера 8 в состоянии 1 фф ключ 9 подключает вход Фильтра .11 к источнику 10 стабильного напряжения ПаВыходным сигналом ЦАП является выделяемая Фильтром постоянная составляющая последовательности широт-. но-модулированных импульсов напря жения со стабильной амплитудой Пр.1ц О 10 о 1 цвью о т 1 д+1где е- длительность импульса, равная времени нахождения триггера 8 в состоянииф 11;1- длительность паузы, равнаявремени нахождения триггера8 в состо.нии ф Оф,у 65 Т - период широтно-модулированных импульсов, равный времени заполнения счетчика 7.Выражейие (1) можно представить в следующем виде:,и/Е иВЫх ой 7 ГТМ.йД х х ) где п - число, записанное в счетчике 5;И - емкость счетчика 7;Е - частота заполнения счетчика 7 за времяГи - частота заполнения счетчика 7 за времяИз выражения (2) следует, что принеизменном числе и в счетчике 5 напряжение на выходе ЦАП можно менятьрегулировкой соотношения частот Г иК, Этот принцип положен в основулинеаризации градуировочной характеристики ЦАП, котораяосуществляетсяпо командам программного блока 4.Регулировка Г и Е осуществляетсядвумя способами: первый - по командампрограммного блока 4 ключ 2 не пропускает часть импульсов от генератора1; второй - программный блок 4 генерирует дополнительные импульсы вовремя пауз между импульсами от генератора 1. Вход синхронизации программного блока 4 соединен с генератором1 для синхронизации с импульсами последнего команд программного блокапо запрету прохождения импульсовчерез ключ 2 или генерации дополнительных импульсов. Для проведениянеобходимых регулировок й и Г вовремя и 1 выходы блока б и вспомогательного счетчика 7 соединены суправляющими входами программногоблока 4,При градуировке ЦАП определяютсявеличины погрешностей нелинейностидля различных чисел, введенных в основной счетчик 5. Для линеаризациихарактеристики ЦАП по определеннымвеличинам погрешностей нелинейностиойределяются необходимые поправкидля изменения частот Г и Е, Функциональная связь между числом в счетчике 5 и поправками частот Еи и йзаписывается в программный блок 4,Совместная регулировка Ю и Яд заивремя Т позволяет в широком диапазоне компенсировать погрешности не-линейности,Основным преимуществом предлагаемого ЦАП являет.я использование элементов дискретной техники для линеаризации градуировочной характеристики ЦАП, при этом снижаются требования к линейности аналоговых узловЦАП, например анаяогового ключа 9,Фильтра 11 нижних частот (обычноактивного), усилителей мощности,включаЕмых на выход ЦАП (на фиг, 1не покаэайы).738155 Формула изобретения тентф, проектная,Филиал ППП г. Ужгород ЦиФроаналоговый преобразователь, содержащий генератор импульсов, вспомогательный счетчик, выходы триггеров которого объединены с первой группой входов блока сравнения, ос новной счетчик, выходы триггеров которого соединены с второй группой входов блока сравнения и с кодовыми входами программного блока, выход блока сравнения соединен с нулевым установочным входом триггера Формирбвания широтно-модулированных импульсов, единичный установочный вход которого соединен с выходом вспомогательного счетчика, а выход 15 триггера соединен с управляющим входом аналогового ключа, аналоговый вход которого соединен с источником стабильного напряжения, а выход этого ключа - с входом Фильтра 20 нижних частот, о т л и ч а ю щ и й,с я тем, что, с целью повышения точ 1 ности преобразования и снижения требований к линейности характеристик составляющих его элементов, внего введены импульсный ключ и элемент ИЛИ, причем вход синхронизациипрограммного блока соединен с импульсным входом импульсного ключа Йвыходом генератора импульсов, выходблока сравнения соединен с первымуправляющим входом программного блока,второй управляющий вход которого со-.единен с выходом вспомогательногосчетчика, управляющий выход программного блока соединен с управляющимвходом импульсного ключа, выход последнего объединен с импульсным выхо"цом программного блока элементом ИЛИвыход которого соединен со счетнымвходом вспомогательного счетчика,Источники:информации,принятые во внимание при экспертизе1. Клебанский Р.Б. Преобразователи кода в напряжение. И., Энергия,1973, с.33, рис,1-15.2, Патент Франции В 1484701,кл, С 01 й, 1967 (протатип).