Преобразователь кода в сопротивление

(51)4 Н 03 М 1/6 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСК м, ко ьство СССР/66, 1982.и 9 .1514136,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(57) Изобретение относится к области измерительно-информационной техники и предназначено для использования в качестве быстродействующего кодо- управляемого резистора в системах автоматизированного контроля парамет ров контрольно-измерительной аппаратуры. Цель - повьппение точности иИу расширение области применения. Преобразователь кода в сопротивлениесодержит первую и вторую выходныешины 1,2, резистивный делитель напряжения, выполненный на первом и второмрезисторах 3,4, первый операционныйусилитель 5, умножакщий цифроаналоговый преобразователь 6первый, второйи третий образцовые резисторы 7,8,9,второй операционный усилитель 10,полевой транзистор 11, шину 12 преобразуемого кода. Расширение областиприменения достигается за счет обеспечения произвольного подключения выходных шин 1,2 без изменения величины эквивалентного сопротивления, втом числе и при подключении любогоиз этих выводов к шине нулевого потенциала. Повьппение точности обеспечивается при включении, соответствующем подключению выходной шины 2 кшине нулевого потенциала. 1 ил.1381712 Изобретение относится к измерительно-информационной технике и предназначено для использования в качестве быстродействующего кодоуправляемого резистора в системах антомати 5зированного контроля параметров контрольно-измерительной аппаратуры.Цель изобретения - поньппение точности и расширение области применения 10за счет обеспечения произвольногоподключения выводов преобразователякода в сопротивление.На чертеже приведена функциональная схема преобразователя кода в сопротинление.Преобразователь кода н сопротинление содержит первую выходную шину 1,вторую выходную шину 2, резистивныйделитель напряжения, выполненный на 20первом резисторе 3(К,) и втором резисторе 4(Кг), первый операционныйусилитель 5, умножающий цифроаналоговьп преобразователь 6, первый образцовьпг резистор 7(К ), второй образцоный резистор 8(К,), третий образцовыйрезистор 9(К ), второй операционныйусилитель 10, полевой транзистор 11и шину 12 преобразуемого кода. Умножающий цифроаналоговый преобразователь выполнен на кодоуправляемойрезистивцой матрице 13, третьем операционном усилителе 14 и резисторе15 обратной связи.Преобразователь кода в сопротивление работает следующим образом.Пусть цапряжецие ца первой выходцой ппгце 1 относительно шины нулевого потенциала Ц а напряжение нан ройодной ине 2 относительно 40шинн цуленого потенциала Цг,Тогда цапряжение на входе первогооперациоццого усилителя 5 относительно шинн цулевого потенциала(6) Коэффициент, изменяющийся в зависимости от цифрового кода, поступа ющего на умножающий цифроаналоговый преобразователь 6, изменяется в следующих пределах:и0 Уу.2 ,(8) Обозначим величину Кг(К,+Кг как коэффициент деления Кд.50 К У .= К 2/(К,+К 2) в (2) Тогда формула (1) для напряжения Ц, на входе первого операционного усилителя 5 относительно шины нулевого потенциала имеет следующий вид: ЦЗ=(Ц Цг)Ка+Цг(3) На первом операционном усилителе5 собраца схема повторителя напряжения, поэтому напряжение Ц 4 на еговыходе относительно шины нулевогопотенциала равна напряжению Ц наего входе: С выхода первого операционного усилителя 5 напряжение Ц, поступает на вход умножающего цифроаналогового преобразователя 6 (аналоговый вход кодоуправляемой резистивной матрицы 13) .В общем случае кодоупранляемая резистивная матрица 13 может быть представлена в виде двух кодоуправляемых резисторов 13.1 и 13.2, первые выводы которых объединены и являются аналоговым входом Кодоуправляемой резистивной матрицы 13, вторые выноды являются соответственно первым и вторым выходами кодоуправляе-, мой резистивной матрицы 13, соответствующие управлякщие входы объединены и являются цифровыми входами кодо- управляемой резистинной матрицы 13.Проводимость резистора 13.1 изменяется по формуле где У - проводимость, равная проводимости резистора 15 обратной связи;М - коэффициент, пропорциональный преобразуемому коду.Проводимость резистора 13,2 изменяется по формуле где и - число разрядов умножающегоцифроаналогоного преобразователя 6,При использовании, например, 12- разрядного цифроаналогового преобразователя коэффициент И изменяется в следующих пределах:1381712 Неинвертирукщий вход третьего операционного усилителя 14 соединен с второй выходной шиной 2, и напряжение на нем относительно шины нуле 5 вого потенциала равно Б 2, Вследствие наличия отрицательной обратной связи в схеме на инвертирукзцем входе третьего операционного усилителя 14 также устанавливается напряжение Б 2 относительно шины нулевого потенциала.Через резистор 13.2 протекает ток 12, равный:(10) Таким образом, ток 12, протекающий через резистор 13,2, зависит только от разности потенциала между выходными шинами 1 и 2, т.е, дополнительная нагрузка носит чисто резис,тивный характер. 30Через резистор 13.1 протекает ток 1 2равный 3 8) е в точке С го потенциал ционным усили рез резистор вный: тно Пусть напряженительно шины нулевдерживаемое операбудет Пб. Тогда ч5текает ток 1 р под м 10, 9 про 1- (Пл Пг) т и (5) ток 1 С учетом выраженийравен:1, = Ю,-Ц,) К Пб 021к,(П, -П )К Пусть напряжение на выходе третьего операционного усилителя 14 относительно шины нулевого потенциана бу 4 дет П. Тогда через резйстор 15 обратной связи протекает ток 13равный: 20) р О,21) 3)50 13 ( 2) О) токи 1апряжениеого потентретьего операобладает высоо входной цепи.согласно закодля точки А по Пб -П 22) е 1-- (234 10 Ъ Учитывая, что вход ционного усилителя 14 ким сопротивлением и его ток не протекает, ну Кирхгофа для токов Подставив в формулу (15) токи 1,(12) и 1 (13), находим напряжениеБ относительно шины нулевого потенУциала ееТак как неинвертирующий вход второго операционного усилителя 10 соединен с второй выходной шиной 2, тонапряжение на нем равно Пг относительно шины нулевого потенциала.Вследствие наличия отрицательной обратной связи в схеме на инвертирующем входе второго операционного усилителя 1 О также устанавливается напряжение Бг относительно шины нулевогопотенциала,Ток 1, 1 тротекающий через резистор 8, ранен:П-Пг П 2-Ж-Пг) К Ы)-Б 2к,Учитывая, что вход операционного усилителя 10 обладает высоким сопротивлением и во входной цепи его ток не протекает, согласно закону Кирхгофа для токов для точки В получаем Подставив в формуле (2(18) и 1 а (19), находимП относительно шины нулециалаа(31) Из схемы, приведенной на чертеже видно, что к резистору 7 прикладывается напряжение У , равное10 С учетом (23) напряжение, прикладываемое к резистору 7, равно 15Ток 1 а, протекающий через резисаВ 1тор 7, равен С учетом (26) ток 1 а , протекающий через резистор 7, равен Ток 1 , протекающий через каналсток - исток полевого транзистора 11,равен сумме токов, протекающих черезрезисторы 9 и 7: С учетом (24) и (28) ток Т , про текающий через канал сток - исток полевого транзистора 11, равенф Сопротивление Кпоследовательно включенных канала сток - исток по 50 левого транзистора 11 и цепи, состоящей из параллельно подключенных об-, разцовых резисторов 9 и 7, равно:С учетом (30) сопротивление Кравно: Таким образом, сопротивление Й, обратно пропорционально коэффициенту, зависящему от цифрового кода, поступающего на группу цифровых информационных входов цифроаналогового преобразователя 6, что обеспечивает воэможность цифрового управления, и не зависит от величин напряжений на выходных шинах устройства. Кроме того в данном устройстве возможно произвольное подключение выходных шин 1 и 2. Соединение любой из них с шиной нулевого потенцияла не изменяет величины эквивалентного сопротивления. При подключении выходной шины 2 к шине нулевого потенциала второй операционный усилитель работает при нулевом синфазном сигнале, что приводит к повышению точности преобразования. Формула изобретения Преобразователь кода в сопротивление, содержащий первый операционныйусилитель, выход которого подключен к его инвертирукицему входу, второй операционный усилитель, выход которого подключен к затвору полевого транзистора, сток (исток) которого является первой выходной шиной, исток (сток) подключен к первому выводу первого образцового резистора, второй вывод которого является второй выходной шиной, умножающий цифроаналоговый преобразователь, выполненный на кодоуправляемой резистивной матрице, третьем операционном усилителе и ре-зисторе обратной связи, первый вывод которого подключен к выходу третьего операционного усилителя, второй вывод соединен с инвертирующим входом третьего операционного усилителя и подключен к первому выходу кодоуправ.1 ляемой реэистивной матрицы, второй выход которой подключен к неинверти1381712 Составитель В.ПершиковТехред Л. Сердюкова КорректорН Король Редактор А.Лежнина Заказ 1194/55 Тирам 928ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г,уагород, ул,Проектная,4 рующему входу третьего операционного усилителя и второму выводу первого образцового резистора, аналоговый вход подключен к выходу первого опе 5 рационного усилителя, цифровые входы кодоуправляемой реэистивной матрицы являются шиной преобразуемого кода, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и расшире" 1 О ния, области применения, в него введены второй и третий образцовые реэис" торы и реэистивный делитель напряжения, выполненный на первом и втором реэисторал, первые выводы которых объединены соответственно со стоком (истоком) полевого транзистора и вторым выводом первого образцового резистора, вторые выводы объединены иподключены к неинвертирукицему входупервого операционного усилителя, приэтом выход третьего операционногоусилителя подключен к первому выводувторого образцового резистора, второй вывод которого подключен к инвертирующему входу второго операционногоусилителя и через третий образцовыйрезистор к истоку(стоку) полевоготранзистора, неинвертирующий входвторого операционного усилителя подключен к второму выводу первого образцового резистора.