Цифроаналоговый преобразователь

(53)М, Кл. с присоединением заявки М Н 03 К 13/20 Рпударстееииый комитет СССР ио делеи изобретений и открытий(71) Заявитель Омский ордена Ленина завод точных электрическихприборов "Электроточприбор"(5 Й) ЦИФРО-АНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 1Изобретение относится к импульсной технике и, в частности, к преобразователям код-напряжение,Известны цифро-аналоговые преобразователи, содержащие цифровые управляемые сопротивления, представ 5ляющие собой наборы резистивных делителей напряжения и ключевых элементов по числу разрядов преобразуемого цифрового кода 1.Недостаток устройства состоит вего сложности, что обусловлено необходимостью применения большого количества прецизионных резистивныхи ключевых элементов,т 5Известен также цифро-аналоговыйпреобразователь, содержащий источникопорного напряжения первый переключатель, первый вход которого соединен с первой клеммой источника опорного напряжения, второй вход которого подключен к второй клемме источника опорноо напряжения и первомувходу сгпажиеающего фильтра, а выход - к второму входу сглаживающегофильтра, и преобразователь цифрово- го кода в широтно-импульсный сигнал,выход которого соединен с управляющим входом переключателя 21,Недостатком известного устройства является ограниченная точностьпреобразования цифрового кода внапряжение, что обусловлено влияниемсопротивления ключей и внутреннегосопротивления источника опорногонапряжения.Целью изобретения является повышение точности цифро-аналогового преобразования.Поставленная цель достигаетсятем, что в цифро-аналоговый преобразователь, содержащий источник опорного напряжения, первый переключатель, первый вход которого соединен спервой клеммой источника опорногонапряжения, второй вход которогоподключен к второй клемме источникаопорного напряжения и перп.му входу3 953 сглаживающего Фильтра, а выход - к второму входу сглаживающего фильтра, .и преобразователь цифрового кода в широтно-импульсный сигнал, выход которого соединен с управляющим входом первогопереключателя, введены второй переключатель, усилитель с ,цепью отрицательной обратной связи, повторитель напряжения и резистор; причем первые, вторые и управляющие входы первого и второго переключателей попарно объединены, выход второго переключателя подключен к Меинвертирующему входу усилителя, выход которого соединен с первым входом цепи отрицательной обратной связи усилителя и через резистор с вторым входом сглаживающего Фильтра, выход которого через повторитель напряжения соединен с вторым входом цепи отрицательнсл обратной связи усили" теля, при этом инвертирующий вход усилителя подключен к выходу цепи отрицательной обратной связи.На чертеже приведена структурная схема цифро-аналогового преобразователя.Цифро-аналоговый преобразователь содержит клеммы 1 и 2 для подключения источника опорного напряжения, переключатели 3 и 4, сглаживающий фильтр 5, преобразователь 6 цифрового кода в широтно-импульсный сигнал, усилитель 7 с цепью 8 отрицательной обратной связи, повторитель напряжения 9, резистор 10, выходные клеммы 11 и 12, входные клеммы 13 для подключения кодированных сигналов, подлежащих преобразованию в аналоговый сигнал. Цепь отрицательной обратной связи 8 состоит иэ делителя напряжения, выполненного из резисторов 14 и 15, Входы переключателей 3 и объединены и присоединены к клеммам 1 и 2, управляющие входы переключателей 3 и 4 объединены и присоединены к выходу 1преобразователя 6. Выход переключателя 3 соединен с входом сглаживающего фильтра 5, выход которого соединен с выходными клеммами 11 и 12. Выход переключателя 4 соединен с неинвертирующим входом усилителя 7, выход которого через резистор 10 соединен с входом сглаживающего фильтра 5Выход цифро-аналогового. преобразователя (клемма 11) через повторитель напряжения 9 соединен с выводомгде 0855 напряжение в точке Ь (на входе сглаживающего фильтра 51напряжение на выходе сглаживающего фильтра 5;значение сопротивления в цепи сглаживающего фильтра 5. 723 4резистора 15 цепи отрицательной обратной связи 8, Общая точка резисторов 14 и 15 соединена с инвертирующим входомусилителя 7, а второй вывод резистора 14 соединен с выходомусилителяЦифро-аналоговый преобразовательработает следующим образом,На клеммы 13 подается цифровой16 код, подлежащий преобразованию ваналоговый сигнал. Преобразователь6 преобразует входной код с клемм13 в широтно-импульсный сигнал, который поступает на управляющие входы15 переключателей 3 и 4. Во время действия импульса широтно-импульсногосигнала переключатели,3 и 4 синхронно переключаются в положение а , аво время паузы между импульсами - в2 О положение о,Импульсы прямоугольной формы самплитудой, равной величине опорногонапряжения Оо и длительностью,определяемой длительностью выходного сигнала преобразователя 6, с выхода переключателя 3 поступают навход сглаживающего фильтра 5, навыходе которого формируется напряжение О 8 равноеЗО Вьх опде й - длительность импульсовпреобразователя 6;Т - период следования импульсов преобразователя 6,Так как длительность импульсовСи прямо пропорциональна входномукодированному сигналу на клеммах 13,то, следовательно, напряжение ОВ,хна клеммах 11 и 12 пропорциональноцифровому сигналу на клеммах 13.Одновременно опорное напряжениеОо через переключатель 4, работающий синхронно с переключателем 3, 45поступает на неинвертирующий входусилителя 7 и после усиления в К разчерез резистор 10 поступает на выходпереключателя 3. Ток 1, создаваемый е источником опорного напряжения равен5 953723 бТак как к входам усилителя 7 прило. статическом, так и в динамическомжены напряжения Оо и ОВь то ток состояниях выполняется равенство1 создаваемый усилителем 7, равен 1 =1.где К - значение коэффициента усиления усилителя 7, определяемое величина резисторов 14и 15;к - значение сопротивления 10.оНайдем значение коэффициентов передачи усилителя 7, при котором будет выполняться условие 1 =1,Ов-вы "оо-"Вьы)1.р 1 ют.к. при1=1 Ов=иолтооь.вылЦ оп -Овыд.оК= -(йрСледовательно, выбрав значение коэффициента передачи усилителя 7 по формуле (1), можно обеспечить равенство 1=1 г, при котором ток через переключатель 3 не протекает. При этом на переключателе 3 отсутствует падение напряжения несмотря на наличие сопротивления этого переключателя.Собственное остаточное напряжение МОП-ключа весьма мало и составляет единицы микровольт.В неустановившихся режимах (при изменении сигналов на клеммах 13), когда выходное напряжение сглаживающего фильтра имеет как постоянную, так и переменную составляющие, токтакже имеет переменную и постоянную составляоцие. Однако наличие связи выхода фильтра 5 через повторитель напряжения 9 с цепью отрицательной обратной связи 8 усилителя 7 позволяет обеспечить точно такое же изменение тока 1, т.е. как в Цифро-аналоговый преобразователь,содержащий источник опорного напря 1 О жения, первый переключатель, первыйвход которого соединен с первой клеммой источника опорного напряжения,второй вход которого подключен к вто- "рой клемме источника опорного напря 15 жения.и первому входу сглаживающегофильтра, а выход - к второму входусглаживающего фильтра, и преобраэо"ватель цифрового кода в широтно-импульсный сигнал, выход которого сое"20 динен с управляющим входом первогопереключателя, о т л и ч. а ю щ и й "с я тем, что, с целью повышенияточности, в него введены второй переключатель, усилитель с цепью от 25 рицательной обратной связи, повторитель напряжения и резистор, причемпервые, вторые и управляющие входыпервого и второго переключателейпопарно объединены, выход второгопереключателя подключен к неинвертирующему входу усилителя, выход которого соединен с первым входом цепиотрицательной обратной связи усилит.:теля и через резистор с вторым входом сглаживающего фильтра, выход которого через повторитель напряжениясоединен с вторым входом цепи отрицательной обратной связи усилителя,при этом инвертирующий вход усилите 4 р ля подключен к выходу цепи отрицательной обратной связи.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Полупроводниковые кодирующиеи декодирующие преобразователи напряжения, под ред. В.Б. Смолова иН,А. Смирнова. Л., "Энергия", 1967,с. 21. рис. 1-6.2. Авторское свидетельство СССРИ 748866, кл. Н 03 К 13/гО, 14.06.78Тираж 959 Государственного комитета СС лам изобретений и открытийМосква, 1-35, Раущская на 6.