Цифро-аналоговый функциональный преобразователь

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскик Социалистичесиик Республик(51)М. Кл.з 0 06 Л 3/00 0 06 0 7/26 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Автор изобретения В. Е. Ямный Белорусский ордена Трудового Красного Знаменигосударственный университет им. В.И. Ленина(54) ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ЛРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к вычислительной технике.Известен цифроаналоговый Функциональный преобразователь Г 1 , содержащий резисторную матрицу, ключи на 5 полевых транзисторах и Формирователи сигналов управления ключами, позволякхаий получать напряжение вида А", где А" - основание, а и - код показателя степени, поступающего на цифровой 10 вход преобразователя.Его недостатком является высокая схемотехническая сложность и сложность настройки для получения малой погрешности преобразования. 15Наиболее близким техническим решением является цифроаналоговый Функ циональный преобразователь, содержащий блок пересчета, реализованный на генераторе импульсов, элементе И, 20 триггере управления и счетчике, вхо-ды которого являются цифровьвюи входами преобразователя, нуль-орган, соединенный выходом со входом блока пересчета, выход которого подключен 25 ко входу первого интегратора, аналоговый запоминающий элемент, вход которого соединен с выходом первого интегратораа выход является выходом преобразователя, второй интегратор, 30 соединенный выходом со входом нульоргана и через ключ с выходом первогоинтегратора, управляющий вход ключасоединен с выходом нуль-органа т 21Основной недостаток этого преобразователя - большое время преобразования, так как время интегрирования для получения приемлемой точности должно составлять десятки микросекунд для показателя степени, равного единице, и пропорционально увеличивается при увеличении показателястепени. Это время определяется широкополосностью усилителя интегратора,Так, даже для наилучших интегральныхоперационных усилителей коэффициентпередачи порядка 100-500 соответствует верхней граничной частоте 0,5+0,1 МГц, т.е. время интегрированияпри точности 0,2-1 должно составлятьоколо 10 мкс,Целью изобретения является повышение быстродействия,Это достигается тем, что цифроаналоговый функциональный преобразователь,содержащий триггер управления, элемент задержки, счетчик, входы которого являются цифровыми входами преобразователя, а выход старшего разряда подключен, через элемент эадержки к первому входу триггера управления, второй вход которого являетсявходом запуска преобразователя, элемент И, первый вход которого подключен к прямому выходу триггера управления, а второй вход - к выходу генератора импульсон, источник опорного напряжения, выход которого черезпервый аналоговый ключ соединен спервой обкладкой первого интегрирующего конденсатора, соединенноговторой обкладкой с шиной нулевогопотенциала, аналоговой запоминающий элемент, вход которого черезвторой аналоговый ключ соединен спервой обкладкой первого интегрирующего конденсатора, а выход является выходом преобразователя, .управляющие входы первого, второго аналоговых ключей, соединены соответственно с инверсным выходом триггерауправления и выходом старшего разряда счетчика, дополнительно содержиттретий и четвертый аналоговые ключи,инвертор, второй интегрирующий конденсатор, первая обкладка которогосоединена с шиной нулевого потенциала, вторая обкладка через третийаналоговый ключ - с первой обкладкой первого интегрирующего конден"сатора и через четвертый аналоговыйключ " с шиной нулевого потенциала,выход элемента И и управляющий входтретьего аналогового ключа соединенысо нходом инвертора, выход которого подключен к счетному входу счетчика и к управляющему входу четвертого аналогового ключа. На чертеже приведена блок-схемапреобразователя,Преобразователь содержит счетчик 1, инвертор 2, элемент задержки3, триггер упранления 4, источникопорного напряжения 5, элемент И б,генератор импульсон 7, аналоговый запоминающий элемент 8, первый и второй интегрирующие конденсаторы 9,10, первый, второй, третий и четвертый аналоговые ключи 11, 12, 13,14.Преобразователь работает следующим образом.В исходном состоянии триггер уп"равления 4 находится в таком состоянии, когда ключ 11 замкнут и конденсатор 9 заряжен до величины опорногонапряжения Е, Б счетчик 1 заноситсякод показателя степени нз при этомключи 12 и 13 разомкнуты, а ключ 14 замкнут.С поступлением на вход запускапреобразователя импульса "пуск" триггер управления 4 опрокидывается ина выходе элемента И б, появляютсяимпульсы от генератора импульсов 7с периодом повторения Т. Одновременно с этим ключ 11 размыкается. Через время равное Т/2 ключ 13 замыкается, а с помощью инвертора 2, ключ 14 размыкается. За счет подключения к первому конденсатору 9 второго конденсатора 10, напряжение на первом конденсаторе 9 станет равнымЕС".с,"-1 2 где С, и С - емкости первого и второго конденсаторов 9, 10.На втором конденсаторе 10 накопится заряд 0. = О С 1, Во второмтакте вначале разрядйтся второй конденсатор 10 через ключ 14, а затемключ 13 замыкается и напряжение на 15 первом конденсаторе 9 станет равнымОС0 = - =ЕафсЗатем ключ 13 размыкается, а 14замыкается и второй конденсатор 10снова "сбрасывает" свой заряд.Далее процесс повторяется.Всли обозначить С 1: СС,рС +д25где о= - , и принять Е =О (1+с)то напряжение на первом конденсаторе10 через п импульсов можно записатьв следующем виде30 (1+сР""п-"мин 4+Юсии +Так как счетчик 1 работает на сложение, то через и тактов (п=М-п , а М коэФАициент пересчета на выходе счетчика 1 появляется импульс, который замкнет ключ 12 и в аналоговый запоминающий элемент 8 запишется напряже 01,=ЕО" =0 (1+Д)" ЬХминЭтот импульс через элемент задерж" ки 3 установит триггер. управления 4 в исходное состояние.Время преобразования определяетсяпоказателем степени пв и скоростью перезаряда емкости С . Так, приемкости С = 100 пф и сопротивлениийоткрытого ключа на полевом транзисторе100 Ом, время перезаряда можно оценить как бг = б 100 100 10= б 10 с.=б 0 нс. Это время примерно на дна порядка меньше, чем в прототипе, Припоказателе степени 100, время преобразования будет чуть больше 10 мкс, 55 в то нремя как в прототипе это времясоответствовало показателю степени1, Таким образом, предлсженный преобразонатель имеет более высокоебыстродейстние ,чем прототип.Следует отметить, что данноеустройство из-эа отсутствия операционных усилителей, вносящих, как правило, дополнительные дрейфы имеет и более высокую точность763925 Формула изобретения Составител Тех ед М.Р Тираж 751 Подписное ИИНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035 Москва ЖРаушская наб. д. 4 5город, ул. Проектная илиал ППП атент Цифроаналоговый функциональный преобразователь, содержащий триггер управления, элемент задержки, счетчик, входы которого являются.цифровыми входами преобразователя, выход старшего разряда подключен через элемент задержки к первому входу триггера управления, второй вход триггера управления является входом запуска преобразователя, элемент И, первый вход которого подключен к прямому выходу триггера управления, а второй вход - к выходу генератора импульсов, источник опорного напряжения, выход которого через первый аналоговый ключ соединен с первой обкладкой первого интегрирующего конденсатора, соединенного второй обкладкой с шиной нулевого потенциала, аналоговый запоминающий элемент, вход которого через второй аналоговый ключ соединен с первой обкладкой первого интегрирующего конденсатора, а выход является выходом преобразователя, управляющие входы первого, второго аналоговых ключей соединены соответственно с инверсным выходом триггера управления ивыходом старшего разряда счетчика,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения быстродействия, онсодержит третий и четвертый аналоговые ключи, инвертор,второй интегрирующий конденсатор, первая обкладкакоторого соединена с шиной нулевогопотенциала, вторая обкладка черезтретий аналоговый ключ - с первойобкладкой первого интегрирующего кон;-0 денсатора и через четвертый аналоговый ключ - с шиной нулевого потанциала, выход элемента И и управляющий вход третьего аналогового ключасоединены со входом инвертора, вы 15 ход которого подключен к счетномувходу счетчика и к управляющему входучетвертого аналогового ключа.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ямный В. Е., Белоносов Ю. ИПодольный З.И. Быстродействующийуправляемый аттенюатор.-"Приборы итехника эксперимента", 1977, Р 3,с. 127,2. Авторское сделсто СССРР 393749, кл, С Об Г У/20, 1973