Цифроаналоговый преобразователь с усреднением выходного напряжения

(51)5 Н 03 М 1/6 САН И Е ИЗС) БРЕТ НИЯ рско-техноло- офизического ов ральные схемы налоговых пре,роаналоговые азователи инлова, Л,: ЭнерПРЕОБРАЗОВ ЫХОДН ОГО автоматике и жет быть ис- рецизионных СО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ(71) Специальное конструктогическое бюро Морского гидинститута АН УССР(57) Изобретение относится квычислительной технике и мпользовано при построении систем цифроаналогового преобразования, а также в устройствах аналого-цифрового преобразования. Цель изобретения - повышение точности преобразования и упрощение устройства, Цифроаналоговый преобразователь с усреднением выходного напряжения содержит источник 1 опорного напряжения, цифроаналоговый преобразователь 2, усредняющее устройство 3, цифровое устройство 4, выполненное в виде первого 5 и второго 6 счетчиков, и генератор 7 импульсов. Повышение точности преобразования достигается эа счет подключения группы младших цифровых входов цифроаналогового преобразователя 2 к шине логического нуля, а также за счет выбора соответствующего алгоритма работы цифрового устройства 4. Упрощение устройства достигается за счет исключения кодоуправляемого делителя и второго источника опорного напряжения. 1 з.п, ф-лы, 2 ил,Изобретение относится к автоматике ивычислительной технике и может быть использовано при построении прецизионныхсистем цифроаналогового преобразователя, а также в составе устройства аналогоцифрового преобразования,Цель изобретения - повышение точности преобразования и упрощение устройства.На фиг.1 представлена функциональнаясхема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства,Цифроаналоговый преобразователь(ЦАП) с усреднением выходного напряжения (фиг,1) содержит источник 1 опорногонапряжения, ЦАП 2, усредняющее устройство 3, цифровое устройство 4, выполненноев виде первого и-разрядного счетчика 5 ивторого (щ+1)-разрядного счетчика б, и генератор 7 импульсов.ЦАП с усреднением выходного напряжения (фиг,1) работает следующим образом,Преобразуемый и-разрядный код поступает на информационные входы цифровогоустройства 4 и, следовательно, на информационные входы первого и-разрядного счетчика 5. Начало цикла преобразования кодав аналоговый сигнал начинается в моментпоявления сигнала "лог,1" на выходе(а+1)го разряда второго (в+1)-разрядного счетчика 6. Этот сигнал, поступая на входызаписи первого 5 и второго б счетчиков,обнуляет второй счетчик 6, поскольку егоинформационные входы соединены с шиной "лог.0", и записывает значение преобразуемого кода в первь 1 й счетчик 5, По марепоступления импульсов с выхода генератора 7 импульсов на тактовые входы первого5 и второго б счетчиков на выходах последних начинает возрастать значение кода отзначений, записанных в них ранее. Процессформирования аналогового сигнала на выходе ЦАП 2 иллюстрируется временнымидиаграммами (фиг.2), где принято гп = 3.Пусть значение йох преобразуемого кода равно О, После занесения этого кода впервый счетчик 5 на выходе ЦАП 2 установится нулевое значение напряжения, По мере поступления тактовых импульсов сгенератора 7 импульсов (фиг.2 а) напряже ние на выходе ЦАП 2 изменяться не будет,поскольку выходы щ младших разрядовпервого счетчика 5 не соединены с цифровыми входами ЦАП 2. При поступлении(2=8)-го тактового импульса на выходе(в+1)-го разряда второго счетчика 6 появится уровень "лог.1", что приведет к обнулению обоих счетчиков. В результате а концецикла преобразования на выходе усредняющего устройства 3 будет сформировано нулевое значение напряжения.При значении йвх = 1 описанная ситуация будет иметь место до поступления 7-го 5 (от начала цикла) тактового импульса. В момент поступления 7-го импульса на выходе (а+1)-го разряда первого счетчика 5 появится уровень "лог.1" и, следовательно, на выходе ЦАП 2 установится напряжение 10 О 2 = Л Оцдп = О 02 /2 Кгде 1 = (и - щ+) - разрядность ЦАП 2;- количество младших разрядов ЦАП 2,соединенных с шиной "лог,О".При поступлении 8-го тактового импуль са произойдет обнуление второго счетчика6, в младший (1-й) разряд первого счетчика 5 запишется "лог.1", а на выходе ЦАП 2 напряжение станет равным нулю (фиг.2 б).При этом на выхода усредняющего устрой ства 3 будет сформировано напряжение,равное Оз = Л Оцдп Т/2" Т и пропорциональное значению Ивх, где Т - период следования тактовых импульсов.При йх = 7 напряжение Ь Оцдп на вы ходе ЦАП 2 появится после поступления 1-готактового импульса и станет равным нулю после поступления 8-го тактового импульса (фиг,2 в), а на выходе усредняющего устройства получим Оз = ЛОцдп(2"-1)/2. При Мвх 30 = 8 напряжение на выходе ЦАП 2, равноеЬ Оцдп, будет сформировано после занесения кода Мвх в первый счетчик 5 (фиг,2 г) и будет неизменным в течение всего цикла преобразования, При Квх = 9 на выходе ЦАП 35 2 сформируется напряжение, равноеЬ Оцдп, также после занесения й,х в первый счетчик 5, после поступления 7-го тактового импульса (от начала цикла) на выходе ЦАП 2 напряжение возрастет до 2 Л Оцдп, 40 а после 8-го импульса уменьшится доЬ Оцдп (фиг,2 д).Иэ временной диаграмы (фиг,2 е) видно,что при дальнейшем увеличении входного кода напряжение на выходе ЦАП 2 за пери од цикла имеет форму плоской фигуры, состоящей иэ двух прямоугольников: нижний из которых представляет собой прямоугольник с основанием 2" Т и стороной, определяемой произведением веса младшего 50 используемого разряда ЦАП 2 на целуючасть дроби Мвх/2; а верхний прямоугольник - с основанием, равным произведению периода цикла на остаток дроби Мех/2, и стороной ЬОцдп. При этом напряжение на выходе усредняющего устройства может быть определено из выражения 1.Оз =3 О 2 бт =ЛОцдпМах/2. 1 Ц ц1642587 5Если учесть, что вес одного младшего разряда ЦАП 2 пропорционален 2 младших разрядов преобразуемого кода, то мож-. но записатьОз- ЬО - йвх,где Ь О = Ь Оцдп/2 - вес младшего разряда устройства.Пусть ЦАП 2 имеет вес младшего разряда Ь О цдп и дифференциальную нелинейность д.д. Тогда дифференциальная нелинейность всего устройства будет равна " дл. =.дл.д/2. Если выполняется условие( 1, что легко обеспечить пудл.Оцдптем неиспользования младших разрядрв ЦАП 2, то дифференциальная нелинейность будет такова, что появление немонотонности в характеристике исключается, Таким образом, все это свидетельствует о повышении точности преобразования устройства, Упрощение устройства обеспечивается за счет исключения кодоуправляемого делителя и второго источника опорного напряжения. Формул а и зоб ретен и я 1. Цифроаналоговый преобразователь с усреднением выходного напряжения, содержащий усредняющее устройство, последовательно соединенные источник опорного напряжения и цифроаналоговый преобразователь, цифровое устройство, тактовый вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а информационные входы являются входной шиной преобраэу 5 емого кода, о т л и ч а ю щ и й с я тем. что, с целью повышения точности преобразования и упрощения, выход усредняющего устройства является выходной шиной, а вход подключен к выходу цифроаналогового пре 10 образователя, цифровые входы младших разрядов которого соединены е шиной логического нуля, а цифровые входы старших разрядов соединены с соответствующими выходами цифрового устройства.15 2. Преобразователь по п.1. о т л и ч а ющ и й с я тем, что цифровое устройства выполнено в виде первого и-разрядного счетчика и второго (щ+1)-разрядного счетчика, где и(в+1), информационные входы и20 выходы и-в старших разрядов первого счетчика являются соответственно информационными входами и выходами цифрового устройства, выход (а+1)-го разряда второго счетчика соединен с входами записи перво 25 го и второго счетчиков, тактовый вход последнего из которых объединен с тактовым входом первого счетчика и является тактовым входом цифрового устройства, информационные входы второго счетчика30 соединены с шиной логического нуля, выход переноса первого счетчика соединен со своим входом переноса,1642587 фиРРгОИМ оставитель Н,Капитановехред М.Моргентал Корректор ТМа едактор Е.Коп Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, Ф аказ 1.152 Тираж 470 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5