Цифро-аналоговый преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 9 3(50 Н 03 К 13 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ТОРСНОМУ ТЕЛЬ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий входной регистр, информационные входы которого подклю" чены к шинам преобразуемого кода, управляющий вход - к шине записи, счетчик, вход которого подключен к шине тактовых импульсов, а выходы и разрядов - к первым и входам блока сравнения, вторые и входов которого подключены к и выходам входного регистра, а выход - к Б-входутриггера и к входу первого инвертора, выход которого подключен к первому Н-входу триггера, второй В-вход которого подключен к выходу одновибратора, вход которого подключен к выходу и-го разряда счетчика, источник опорного напряжения, выход которого подключен к входу первого ключа, управляющий вход которого подключен к выходу триггера, выход - к первому выводу первого резистора, второй ключ первый конденсатор, первая обкладка которого подключена к общей шине, операционный усилитель, выход которого подключен к выходной шине, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены второй инвертор, второй и третий резисторы, третий ключ, второй конденсатор, первая обкладка которого подключена к инвертирующему входу операционного усих.ителя и к первому выводу третьего резистора, вторая обкладка - к выходу операционного уси-лителя и к первому выводу второго резистора, второй вывод которого под фИ ключен к второму. выводу первого рези-фф стора и к входу второго ключа, выход С , которого подключен к входу третьего ключа и к второй обкладке первого й конденсатора, управляющий вход - к выходу и+1-го разряда счетчика и к входу второго инвертора, выход которого подключен к управляющему входу третьего ключа, выход которого подключен к второму выводу третьего резистора, при этом неинвертирующий вход операционного усилителя подключен к общей шине.Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике иможет быть использовано в устройствахпреобразования цифровой информации ваналоговую,Известны циФроаналоговые преобраэователи, содержащие резистивные матрицы ключи, операционные усилители 1Недостатком этих устройств является большое число прецизионных айалоговых элементов в их составе.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому изобретению является цифроаналоговый преобразователь, содержащий входной регистр, информационные входы которогоподключены к шинам преобразуемого кода, управляющий вход в к шине записи,счетчик, вход которого подключен кшине тактовых импульсов, а выходыи разрядов - к первым и входам блокасравнения, вторые и входов которогоподключены к и выходам входного регистра, выход - к 8-входу триггера ик входу первого инвертора, выход которого подключен к первому В-входутриггера, второй В-вход которого подключен к выходу одновибратора, входкоторого подключен к выходу и-го раз.ряда счетчика, источник опорного напряжения, выход которого подключен З 0к входу первого ключа, управляющийвход которого подключен к выходу триггера, выход - к первому выводу первого резистора, второй ключ, первыйконденсатор, первая обкладка которого подключена к общей шине, операционный усилитель, выход которого подключен к выходной шине.Преимущество известного преобразователя состоит в отсутствии прецизионных аналоговых элементов . 2Однако известные преобразователиобладают низким бмстродействием.Целью изобретения является повышение быстродействия.ВПоставленная цель достигается тем,что в цифроаналоговый преобразователь, содержащий входной регистр,информационные входы которого подключены к шинам преобразуемогокода,управляЮщий вход - к шине записи,счетчик, вход которого подключен кшине тактовых импульсов, а выходыи разрядов - к первым и входам блокасравнения, вторые и входов которогоподключены к и выходам входного регистра, а выход - к Б-входу триггераи к входу первого инвертора, выходкоторого подключен к первому В-входу триггера, второй В-вход которого.вход которого подключен к выходу и-горазряда счетчика, источник опорногонапряжения, выход которого подключенк входу первого) ключа, управляющйи входкоторого подключен к выходу триггера 65 выход - к первому выводу первого ре-, зистора, второй ключ, первый конден- . сатор, первая обкладка которого подключена к общей шине, операционный усилитель, выход которого подключен к выходной шине, введены второй инвертор, второй и третий резисторы, третий ключ, второй конденсатор, первая обкладка которого подключена к инвертирующему входу операционного усилителя и к первому выводу третьего резистора, вторая обкладка - к выходу операционного усилителя и к первому выводу второго резистора, второй вывод которого подключен к второму выводу первого резистора и к входу второго ключа, выход которого подключен к входу третьего ключа и к . второй обкладке первого конденсатора, управляющий вход - .квыходу и+1-го разряда счетчика и к входу второго инвертора, выход которого подключенуправлякщему входу третьего ключа, выход которого подключен к второму выводу третьего резистора, при этом неинвертирукщий вход операционного усилителя подключен к общей шине.На чертеже приведена структурная схема устройства.Устройство содержит входной регистр 1,информационные входы которого подключены к шинам преобразуемого кода, управляющий вход к шине записи, счетчик 2, вход которого подключен к шине тактовых импульсов, а выходы и разрядов - к первым и входам блока 3 сравнения, вторые и входов которого подключены к и выходам. входного регистра 1, выход - к 8-входу триггера 4 и к входу первого инвертора 5, выход которого подключен к первому В-входу триггера 4, объединенному по И с вторым В-входомтриггера 4, который подключен к выходу одновибратора б, вход которого подключен к выходу и-го разряда счетчика 2, источник 7 опорного напряжения выход которого подключен к входу первого ключа 8, управлянзций вход которого подключен к выходу триггера 4, второй ключ 9, управляеций вход которого подключен, к выходу и+1-го разряда счетчика 2, выход - к входу третьего ключа 10, первый резистор 11, первый вывод которого подключен к выходу первого ключа 8, второй вывод - к входу второго ключа 9, второй резистор 12, третий резистор 13, первый конденсатор 14, первая обклад-. ка которого подключена к общей шине, а вторая - к выходу второго ключа 9, второй конденсатор 15, вторая обкладка которого подключена к выходу операционного усилителя 1 б и к выходной шине, первая обкладка " к инвертирующему входу операционного уситилеля 1 б и к первому выводу третьего резистора 13, второй вывод которого под65 ключен к выходу третьего ключа 10 управляющий вход которого подключен к выходу второго инвертора 17, вход которого подключен к выходу и+1-го разряда счетчика 2, при этом неинвертирующий вход операционного усилителя 16 подключен к общей шине, а выход - к первому выводу второго резистора 12, второй вывод которого подключен к второму выводу первого резистора 11. 10Устройство работает следукщим образом,. Входной и-разрядный код Ю записывается в регистр 1 по сигналу фЗапись". Счетчик 2 подсчитывает импульсы тактовой частоты Г . Коды счетчика 2 и регистра 1 сравниваются в блоке 3 сравнения. В момент перехода и-го, разряда счетчика 2 иэ состоянияв ф 0" на выходе одновибратора 6 появляется импульс "1 ф, который при нахождении первого ннвертора в сотоянии "1", т.е. при неравенстве коов регистра 1 и счетчика 2, устанавивает выход триггера 4 в состояние ф 1 ф, соответствующее замкнутому состоянию ключа 8, и подключает источник 7 опорного напряжения к первому резистору 11.Ключ 8 замкнут до тех пор, пока коды с выходов регистра 1 и счетчика З 0 2 не сравняются.В момент равенства кодов на выходе блока 3 сравнения устанавливается высокий потенциал "1", который перебрасывает выход триггера 4 в со стояние "Оф, соответствующее разомкнутому состоянию ключа 8. Процесс в дальнейшем протекает аналогично и через ключ 8 на резистор 11 от источника 7 поступают изменяющиеся по длительности импульсн с частотой следования Г = 1/Т = Г/2 ". Длительность импульсов пропорциональна входному коду ИКлючи 9 и 10 непосредственно и через инвертор управляются (и+1) разрядом счетчика 2 и замыкаются в противофазе с частотой 1 =( Т=1, (20"), Время замыкания каждого ключа 9 и.10 равно Т. В установившемся режиме на интервале замкнутого ключа 9 конденсатор 14 заряжается через резистор 12 50 постоянным напряжением с выхода устройства 0 и напряжением от опорногон источника 7 через замкнутый или разомкнутый ключ 8, что создает через резистор 11 импульсный ток, среднее зна 55 чение которогэ пропорционально времени замкнутого состояния ключа 8. Выходное напряжение устройства на этом интервале постоянно, так как ключ 10 разомкнут, что эквивалентно подаче 0 нулевого напряжения на вход интегратора, состоящего из резистора 13, ключа 10, операционного усилителя 16 и конденсатора 15. На интервале замкнутого состоянияключа 8 (С = Я ) конденсатор 14 зарядился до значения Р,8,х0: ," О,ФО,ц" -е , фгде С=(й р /йй 21 сНа интервале (Т,н -и) ключ 8 разо,мкнут, конденсатор 14 разряжается донуля.0=0 е (тм ц)/г+О(м "ц 1 а 1А вых 1 ф)где : й, СЙа следующем интервале Т, 08 ыхне меняется, так как ключ 9 разомкнути конденсатор 14 не иэменяет своегопотенциала, равного нулю, вследствиечего интегратор на резисторе 13,ключе 10, операционном усилителе 16 иконденсаторе 15 подключен к источнику нулевого потенциала и не изменяетсвое выходное напряжение. Таким образом в установившемся режиме на выходе устройства напряжение постояннои пульсации отсутствуют независимоот относительной длительности импульса с /Тх.Результатом исследования уравнений(1) и (2) является наличие возможности выбрать элементы схемы, обеспечивающие высокую точность линейногопреобразования кода в напряжениеК Н при одновременном получениивысокого быстродействия и заданногоХвида переходного процесса.Динамические параметры предлагаемого устройства оцениваются в первом приближении эквивалентной передаточной функцией колебательного звенаЧР)л г хЗэаР з РАе " 2 Р ", :"дн 1 ия р 1"1/ь,-кс, .-й, с+,к-(к, я,),Теоретические и экспериментальные исследования предлагаемогоустройства показывают воэможностьполучить малое время переходногопроцесса в пределах (2-4) ТМ для скач-. кообразного изменения цифрового кода,;Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства посравнению с известным заключается в1 повышении быстродействия,.Повышение быстродействия определяется тем,что в известном устройствас возрастанием точности (разрядности)преобразования требуется увеличениепостоянной времени фильтра пропорционально точности преобразованияс тем, чтобы получить величину пуль-.саций на уровне погрешности. В.предлагаемом устройстве выходнь 1 е пульсации отсутствуют и требуемая точностьпреобразования не влияет на времяпереходного процесса устройства, которое определяется только выбором параметров элементов схемы.1075398 Составитель В.Першиковедактор В.Иванова ТехредЛ.Микеш КоррЬкторА.Зимокосов ка илиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектн 515/49, ТиВНИИПИ Госудпо делам н113035, Москва,ж 862 ственно бретениВ"35, Ра комии откскан Подписноета СССРтийб д.4/5