Цифроаналоговый преобразователь

(191 (И 1 50 4 Н 03 М 1/6 ОС И Е ИЗОБРЕТ ВИДЕТЕПЬСТ АВТОРСКО ный резистор, первый выво соединен с шиной нулевого ла, а второй - с неинверт входом операционного усил вертирующий вход которого к первому выходу второго ляемого делителя, управля которого соединены с соот щими инверсными выходами регистра, а аналоговый вх нен с вторым выходом и по к шине нулевого потенциал которого потенциаирующим теля, инподключен одоуправющие входы етствуюходногод объедиключе приемзиситель о форм сопротивление доп тора определяется 1 экЬ 1 экв 2 экю ого ДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ,Энергия, 1978, с. 30, рис. 1-6.Гитис Э.И. Преобразователи информации для электронных цифровыхвычислительных устройств, М.: Энергия, 1975, с. 280, рис. 7-2,(54)(57) ЦИФРОАНАЛОГОВЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий источник опорного напряжения, первьп кодоуправляемый делитель, операционный усилитель с резистором в цепи обратнойсвязи и входной регистр, входы которого являются входными шинами, прямые выходы которого соединены соответственно с управляющими входамипервого кодоуправляемого делителя,аналоговый вход которого подключен .к выходу источника опорного напряжения, первый выход - к инвертирующему входу операционного усилителя,а второй выход - к шине нулевогопотенциала, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точности и устойчивости работы преобразователя, в него введены второй кодоуправляемый делитель, выполненныйаналогично первому, и дополнительсопротивление дополнительного резистора; Р - сопротивление резистораобратной связи; Я- сопротивление кодоуправляемого делителя со стороны первого выхода привходном коде 1000(режим включения однстаршего разряда);1- сопротивление кодоуправ 2ляемого делителя со стороны первого выхода привходном коде 0111, (режим включения всех разрядов кроме старшего), 1 11921Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к цифроаналоговым преобразователям и может быть.использова. но в аналого-цифровых системах конт-роля и управления.Цельизобретения - повышение точности и устойчивости работы преобразователя за счет стабилизации эквивалентного выходного сопротивления О кодоуправляемого делителя и оптимизации параметров входных цепей операционного усилителя.На чертеже представлена функциональная схема устройства, .15Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, первый кодоуправляемый делитель 2, операционный усилитель (ОУ) 3 с резистором 4 в обратной связи, входной регистр 5, 20 входы которого являются входными шинами, второй кодоуправляемый делитель 6 и дополнительный резистор 7. Выход источника 1 опорного напряжения (ИОН) подключен к аналоговому входу 8 первого кодоуправляемого делителя (КУД) 2, первый выход 9 которого подключен к инвертирующему входу ОУ 3 и через резистор 4 обрат 30 ной связи с выходом ОУ 3, Второй выход 10 первого КУД 2 соединен с шиной нулевого потенциала, Прямые выходы входного регистра соединены с управляющими входами первого КУД 2, а инверсные - с управляющими входами второго КУД 6. Аналоговый вход 11 второго КУД 6 подключен к шине нулевого потенциала, а первый выход 12 - к инвертирующему входу ОУ 3, неинвертирующий вход которого соединен с первым выводом дополнительного резистора 7, второй вывод которого как и второй .выход 13 соединен с шиной нулевого потенциала.4 ЯУстройство работает следующим образом,Преобразуемый код поступает на Я-входы регистра 5. Ключи в КУД 2 устанавливаются в соответствии с кодом на прямых выходах регистра 5, который соответствует преобразуемому коду, а ключи в КУД 6 устанавливаются в инверсные положения. Ток с выхода 9 КУД 2 преобразуется на ОУ 3 и резисторе 4 обратной связи в выходное напряжение устройства, которое описывается выражением 43 ЧВьх Чо.1, +1 вьх,где Ч. - напряжение на выходе исРпточника 1 напряжения,Ч - напряжение статической погЕьхрешности, выэыванное неидеальностью операционногоусилителя;и, - кодовая цифра (О или 1) в-ом разряде преобразуемого кода.Выражение статической погрешности может быть представлено в видеР/ос /р8 Ь 1 Хгде 1", Р; - эквивалентное сопротивление соответствующеговхода (+,-) усилителяотносительно шины нулевого потенциала;Р - сопротивление резистоосра 4 в цепи отрицательной обратной связи ОУ 3,1 см 18 хд 1 - паспортные значенияначального напряжения.смещения, входного токаи разности входных токов ОУ 3,Выходное сопротивление КУД 2(КУД 6) зависит от преобразуемогокода. Обозначим это сопротивлениеКЭК 8.В таблице приведены значенияЯ для всех кодов четырехразЭК 8 +рядного ЦАП.Расчет Яэ, для каждого изпреобразуемых кодов 4-разрядного ЦАП,выполненного на основе КУД-токаРй, производится с использованиемпреобразований отдельных ячеек матрицы к -2 к из "звезды" в "треугольник и обратно.Значения Рэ 8 лежат в диапазоне Оо - О, 825 Р,Значения сопротивления к111Эк 8(таблица, колонка 3) соответствуютР для устройства без КУД 6 приР = Р и охватывают диапазон Я 0,452 й .При этом согласно выражению (1)значение первого слагаемого формулыможет меняться более, чем в два раза,а второе слагаемое при Р = О равно Я 18.Скомпенсировать погрешность отначального смещения, определяемогоэкв Входной код 0,825 К 0,825 К 0,452 К0,412 К0,450 К0000 0,748 К 0,744 К 0,658 В.0,727 К 0,666 К 0,627 К О, 914 К О, 700 В. 0001 2,977 К 2,907 К 1,927 К 2,666 К 1,541 К 1,246 К 0,820 В.1,143 К 0,715 К 0,976 К 0,715 К 1,185 К 0,670 К 1,249 К 0,717 К 2,000 К 0,755 К 0010 0,417 К 0,417 К 0,402 К 0,417 К 0,430 К 0,430 К 0011 0100 0101 0110 1, 684 К 1,213 К0,548 К 1,213 К 0,755 К 1000 0,666 К 2,000 К 2,.249 К 2,185 К 1001 1010 1,684 К 1,541 К 0,555 К 0,542 К 0,717 К 0,670 К 0,418 К 0,402 В. 0,417 К 0,417 К 2,666 В. 0,715 К 1011 0,976 К 1, 143 К0,493 К 1100 0,533 К 0,534 К 0,477 К 0,452 К 1,927 К 0,715 В. 0,450 К 2,907 В. 0,820 К 1,146 К 1101 0,412 К 2,977 К 0,700 К, 11 О 0,941 К 0,825 К 0,452 К 0,825 К первым слагаемым выражения (1) без использования КУД 6 невозможно, Однако при введении дополнительной декодирующей матрицы Ь, подключенной к инвертирующему входу ОУ 3 изменяет. значение Р , При Р, = Р и сопротивлении декодирующей матрицы КУД 6 ЯэкВ , полученном при управлении этои матрицей инверсным значением преобразуемого кода., значения В =ВВ экв, 0 экв приведены в таблице (колонка б) .Значения Р для устройства. с КУД 6 изменяются в диапазоне 0,402 Р -0,0452 Р, т.е, диапазон уже 15 в 10 раз.Иинимизация второго слагаемого формулы (1) во всем диапазоне преобразуемых кодов происходит, если значение сопротивления резистора 4 установить равным Р( Вэфов К экепри коде 4Согласно таблице это значение для 4-разрядного ЦАП равно 0,430 й. При этом максимальная величинаР"- аЬмакс1002 й 57 Для уст+ройства беэ КУД 6 эта величина составляет 1007,Для АЦП с количеством разрядов 12изменяется в несколько больэквшем дипазоне - оф - 0,67 Р, Приэтом минимальное сопротивлениеР к Р , соответствующее третьейколонке таблицы, составляет 0,4 Й ,адиапазон изменения Кйэкв 11 Ркв почти не меняется. Кроме того, сужениедиапазона изменения выходного сопротивления КУД и введение резистора 7благоприятно сказывается на такойхарактеристике ЦАП как устойчивость,из-за постоянства таких параметров,как Квыц КУД и С вн (эа счет независимости количества ключей, подключенных к клемме 9, от преобразуемого йода),1192143 А,Обруч 8 Тираж 871 ИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открыти 035, Москва, Ж, Раушская набЗаказ 717 Подпис тент иал Редактор Т.Парфенова Составитель А.Симаги Техред М. Надь Кор Ужгород, ул. Проектная