Цифроаналоговый преобразователь

517 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 19) (11) ,3151) Н 03 К 13/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54)(57) ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий источник опорного напряжения, регистр первый цифровой коммутатор, блок ключевыхэлементов, реэистивный делитель, операционный усилитель, блок логичес-.ких элементов и блок управления,первый выход. которого соединен свходом регистра, второй выход - спервым входом блока логических элементов, выход которого подключен кконтрольному выходу устройства, второй и третий входы - соответственно к первому и второму входампервого цифрового коммутатора, тре"тий вход которого соединен с выходом регистра, четвертый вход - стретьим выходом блока управления,выход - с первым входом блока ключевых элементов, выход которого через резистивный делитель подключенк выходу операционного усилителя,выход которого соединен с выходнойшиной устройства, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения кода погрешности, в него введены генератор импульсов, второй цифровой коммутатор, два одновибратора, два счетчика, блок сравнения кодов, блок уравновешивания и аналоговый коммутатор, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, вход - с выходом источника опорного напряжения, первый выход - с вторым входом блока ключевых элементов, второй выход - с входом генератора прямоугольных импульсов, первый выход которого подклю- чен к первым входам счетчиков, вто- Е рой выход - к первому входу второго цифрового коммутатора,:первый выход которого череэ первый одновибратор соединен с .вторым входом. первого счетчика, второй выход через второй одновибратор - с вторым входом вто- Я рого счетчика, выход которого подключен к первому входу блока сравнения кодов, второй вход которого соединен с выходом первого счетчика, а выход - с входом блока управления, пятый и шестой выходы которого соединены соответственно с третьими вхо дами первого и второго счетчиков, седьмой выход - с вторым входом вто- фф рого цифрового коммутатора, восьмой выход - с входом блока уравновешивания, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам блока логических элементов, 1051701к контрольному, выходу устройства,второй и третий входы - соответственно. к первому и второму входампервого цифрового коммутатора, тре 5тий вход которого соединен с выходомрегистра, четвертый вход - с третьим .выходом блока управления, выход - с первым входом блока ключевых элементов, выход которого через.резистивный делитель подключен к1 О нходу операционного усилителя, вы ход которого соединен с выходнойо шиной устройстна, введены генератор импульсов, второй цифровой коммутатор, два одновибратора, два15 счетчика, блок сравнения кодов,блок уравновешивания и аналоговыйкоммутатор, управляющий вход которого соединен с четвертым выходомблока управления, вход - с выходомисточника опорного напряжения, первый выход - с вторым входом блокаключевых элементов, второй выходс входом генератора прямоугольных .импульсов, первый выход которогоподключен к первым входам счетчиков,второй выход - к первому входу второго цифрового коммутатора, первый.выход которого через первый одноВибратор соединен с вторым входом30первого счетчика, второй выход -через второй одновибратор с вторымвходом второго счетчика, выход которого подключен к первому входу блока сравнения кбдов, второй входкоторого соединен с выходом первого35 счетчика, а выход - с входом блокауправления, пятый и шестой выходыкоторого соединены соответственно стретьими входами первого и второгосчетчиков, седьмой выход - с вторым4 О входом второго циФрового коммутатора, восьмой выход - с входом блокауравновешивания, первый и второйвыходы которого подключены соответственно к первому и второму входам45 блока логических. элементов.На чертеже представлена Функциональная схема устройства,Цифроаналоговый преобразовательсодержит входную шину 1, регистр 2,О .блок 3 уравновешивания, первый цифровой коммутатор 4, источник 5 опор- .ного напряжения, аналоговый коммутатор б, блок 7 ключевых элементов, резистивный делитель 8, операционный усилитель 9, генератор10 импульсов, второй цифровой комИзобретение относится к цифровойизмерительной и вычислительной техннке и может быть использовано дляпреобразования цифровых величинв аналоговые, а также в автоматических системах подгонки номиналоввесовых резисторов резистивных делителей напряжения.Известен цифроаналоговый преобразователь, содержащий регистр входного кода, ключи, резистивный делитель, компараторы, источник опорногонапряжения и генератор пилообразногнапряжения 13Однако для контроля устройстваиспользуются аналоговые прецизионныеблоки, качестно работы которых зависит от многодестабилизирующих факторов например, температуры.Известен также цифроаналоговыйпреобразователь (ЦАП 1, содержащий источник опорного напряжения, регистр, первый цифровой коммутатор, блок ключевых элементов, резистинный делитель, операционный усилитель, блок логических элементов и блок управления, первый выход которого соединен с входом регистра, второй выход - с перным входом блока логических элементов, выход которого подключен к контрольному выходу устрой-, ства, второй и третий входы - соотнетственно к первому и второму входам первого цифрового коммутатора, третий вход которого соединен с выходом регистра, четвертый вход - с третьим выходом блока управления, выход - с первым входом блока ключевых элементов, выход которого че-. рез резистивный делитель подключен к входу операционного усилителя, выход которого соединен с выходной шиной устройства 2 1.Недостатком данного устройства является то, что точность определения кода погрешности нелинейности выходной характеристики резистивного делителя напряжения, который используется в блоке эталонных величин, ограничена чувствительностью и стабильностью аналогового блока выделения разности, подверженного воздействию помех и наводок по шинам питания.Цель изобретения - повышение точности определения кода погрешности.Укаэанная цель достигается тем, что н цифроаналоговый преобразователь, содержащий источник опорного напряжения, регистр, первый цифровой коммутатор; блок ключевых элементов, резистивный делитель, операционный усилитель, блок логических элементов и блок управления, первый выход которого соединен с входом регистра, второй выход - с первым входом блока логических элементов, выход которого подключен мутатор 11, первый одновибратор.12,второй одновибратор 13, первый счетчик 14, второй счетчик 15, блок 16сравнения кодов, блок 17 логических элементов, блок 18 управления. Вход 1 цифроаналогового преобразователя является информационным, через который на первый вход регистра 2 поступает цифровой код. Выход 65 регистра 2 соединен с первым информационным входом первого цифрового коммутатора 4, первый и второйвыходы блока 3 уравновешивания соединены.соответственно с, вторым итретьим информационными входами первого цифрового коммутатора 4 и первым и вторым входами блока 17 логических элементов, выход которого является контрольным выходом 29 цифроаналогового преобразователя,на котором формируется цифровой кодпогрешности весового резистора резистивного делителя напряжения. Выход источника 5 опорного напряжения подключен к информационному входу аналогового коммутатора б, первый выход аналогового коммутатора б подключен к входу генератора 10 импульсов, второй выход аналогового коммутатора б подключен к информационным входам блока 7ключевых элементов, управляющие входы блока .7 ключевых элементов соединены с выходом первого цифрового коммутатора 4. Выходы блока 7 ключевых элементов подключены к входам резистивного делителя 8, выход которого подключен к входу операционного усилителя 9, .Выход операционного усилителя 9.является выходом цифроаналогового преобразователя 19, на котором формируется аналоговый эквивалент вхоЫ- ной кодовой комбинации. Первый выход генератора 10 импульсов соединен с первыми информационными входами первого 14 и второго 15 счетчиков, второй выход генератора 10 соединен с информационным входом второго цифрового коммутатора 11.Первый выход второго цифрового коммутатора 11 соединен с входом первого одновибратора 12, выход одновибратора 12 соединен с вторым в информационным входом первого счетчика 14, второй выход блока 11 соединен с входом второго одновибратора 13, выход одновибратора 13 соединен с вторым информационнымвходом второго счетчика 15, Выходпервого счетчика 14 и второго счетчика 15 соединены соответственно с первиа и вторым входами блока 16 сравнения, выход которого соединен с входом блока 18 управления. Первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой выходы .блока 18 управления соединены соответственно с вторым входом регистра 2, управляющим входом первого цифрового коммутатора 4, входом блока 3 ПОразрядного уравновешивания, управляющим входом второго цифрового коммутатора 11, уп-. равляющим входом блока 17 логических элементов, управляющим входом второго счетчика 15, управляющим входом первого счетчика 14 и управляющим входом аналогового ком-.мутатора б.Блок 18 управления обеспечиваетфункционирование устройства, 5 Цифроаналоговый преобразовательработает в двух режимах: режимеметрологического контроля и режименепосредственного преобразованиявходного цифровогокода в аналогич ную величину.В процессе метрологического конт-роля линейности выходной характеристики производится определениевеличины отклонения веса 1 -го разряда от требуемой величины и ее регистрации.К кодам, с иррациональными основаниями относятся Р -коды Фибоначчии коды "золотой" р -пропорции.В кодах Фибоначчи любое действительное число можно представить ввиде 002:Е а, ,Р где а - двоичная цифра;ч Щ- вес 8-го разряда числоРФибоначчи),р - параметр кода 0,1,2В кодах "золотой" Р -пропорции30 любое действительное число можнопредставить в виде+ОО2=Х . а,Ы, (г)Е=- Е Р ф35 где а- двоичная цифра;о( Р - вес Я -го разрядарр - параметр кода 0,1,2 )Характерной особенностью данныхкодов является неоднозначность пред 40 ставления циФровой информации,т.е. одному результирующему числуможет ставиться в соответствие определенное число различных кодовыхкомбинаций.ФВ режиме метрологического контроля путем уравновешивания 1.-го .поверяемого разряда группой болеемладших разрядов при условии, чтоэти разряды удовлетворяют своимтехническим требованиям, выполняется формирование кода погрешности1-го поверяемого разряда. Данныйкод погрешности фиксируется на втором выходе 19 цифроаналогового преобразователя.55 Предположим, что 1-й разрядимеет отклонение от идеального веса. Процедура контроля, при условии, что все разряды младшие точные, будет проходить следующим60 образом.По сигналу блока 18 управленияна первом выходе блока.З уравновешивания сформируется код с одной,единицей в 1-м разряде. Через блок4 эта кодовая комбинация подается30 на управляющие входы блока элементов ключевых элементов.При этомсформируется значение входного сопротивления реэистивного делителя8,соответствующее входной кодовойкомбинации, которое через аналоговый коммутатор 6 подключается куправляющему входу генератора 10импульсов. На первом (ниэкочастот"ном) выходе генератора импульсовбудут формироваться импульсы с 10периодом следования, зависящим отвходного сопротивления реэистивного делителя 8. Этот импульс с большим пЕриодом через второй цифровойкоммутатор 11 по команде блока 18поступает на вход первого одновибратора 12, который осуществляет выделение периода низкочастотной последовательности импульсов и подачуего на второй информационный входпервого счетчика 14, На первый информационный вход счетчика 14 постоянно поступает последовательность прямоугольных импульсов свторого выхода генератора 10. Заполняется первый счетчик 14 при первом совпадении единичных сигналовна своих первом и втором информационных входах, и заканчиваетсязаполнение счетчика 14 при отключении единичного уровня от еговторого информационного входа.Таким образом, в первом счетчике14 формируется кодовая комбинация,соответствующая входному сопротивлению резистивного делителя 8 при 35кодовой комбинации, сформированнойна первом выходе блока 3,По команде блока 18 управленияна втором выходе блока 3 сформируется кодовая комбинация, содержащая одну единицу в (1-1)-м разряде, Эта кодовая комбинация черезпервый коммутатор 4 поступит науправляющие входы блока 7 и сформируется новое значение входного 45сопротивления резистивного делителя 8. Это сопротивление через аналоговый коммутатор б подключаетсяк входу генератора 10, на первомвыходе которого будет Формироватьсянизкочастотная последовательность 50прямоугольных импульсов с периодом,пропорциональным входному сопротивлению резистивного делителя 8. Этапоследовательность через второй цифровой коммутатор 11 подается на 55вход второго одновибратора 13, навыходе одновибратора 13 выделяетсяпериод следования низкочастотныхимпульсов в виде единичного уровня,.который исключается к второму инФормационному входу второго счетчика 15,и происходит заполнение второго счетчика 15 аналогично заполнению первого счетчика 14, В результате, во втором счетчике 15 Формируется кодовая комбинация, соответствующая входному сопротивлениюреэистивного делителя 8 и кодовойкомбинации, сформированной на втором выходе устройства 3,В блоке 16 сравнения происходитсравнение содержимого первого 14 ивторого 15 счетчиков, Результатсраэнения поступает на вход блока18 управления. Если содержимоепервого счетчика 14 больше содержимого второго счетчика 15, то покоманде блока 18 на втором выходеустройства 3 Формируется следующаякодовая комбинация, содержащая единицы в (1-1)-м и (т)-м разрядах,второй счетчик 15 обнуляется иповторяется процедура его заполнения, Если в результате нового сравнения содержимого первого 14 и второго 15 счетчиков окажется, чтосодержимое первого счетчика 14 больше, то по команде блока 18 происходит формирование новой кодовойкомбинации на втором выходе устройства 3, содержащей единицы в )-1) -м(1 "2)-м и -3 )-м разрядах, обнуление второго счетчика 15 и производится новое его заполнение,Если содержимое перэого счетчика14 окажется меньше содержимого второго счетчика 15, то на втором выходе устройства 3 сформируется кодовая комбинация, содержащая единицыв 1-1 )-м и (1 -3)-м разрядах, второй счетчик .15 обнулится и произойдет его новое заполнение.Аналогичные действия по уравновешиванию кодовой комбинации, сформированной на первом выходе блока3, будет продолжаться до тех пор,пока не будет зафиксировано равенство содержимого первого 14 и эторо"го 15 счетчиков. Это равенство будет означать равенство входных сопротивлений блок 8 при подаче наего вход различных кодовых комбинаций, сформированных на первом ивтором выходах устройства 3, причемна первом выходе Формируется кодоваякомбинация, содержащая единицу вповеряемом разряде 1, а на второмвыходе - уравновеиивающая еекодовая комбинация,В следующий такт времени по команде блока 18 управления на блоке 17 логических элементов производится вычитание уравновешивающей кодовой комбинации, поступающей на второй вход блока 17, из кодовой комбинации, поступающей на первый вход блока 17 с первого выхода блока 3. Результат вычитания является кодом погрешности веса 1-го разряда. Этот результат поступает на выход 19 цифроаналогового преобразователя..а Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,Таким образом, по сравнению сизвестными устройствами, введениев данный ЦАП новых элементов позво 686/56 Тираж 93 ВНИИПИ Государст по делам иэобР 113035, Москва, Ж ляет значительно повысить точность определения кода погрешности разряда в широком диапазоне температур.Ъ Подпного комитета Сний и открытийРаушская наб.,