Цифроаналоговый преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 09) П 51)5 Н 03 М 1/6/66,еде.-. оров,ОБРАЗся кзованцифра томапри ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТпО изоБРетенияю и ОТКРытияПРИ ГННТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(72) А.А. Данилов и Г.П (53) 681.325(088.8) (56) Шлыков Г,П. Аппара ление погрешностей цифр И.: Энергоатомиздат, 19Авторское свидетельс У 1463151, кл. Н 03 М 1 25.03.87. (54) ЦИФРОАНАЛОГОВЬИ ПР (57) Изобретение относи тике и может быть испол построении прецизионных вых преобразователей, а также контрольно-измерительной аппаратуры. Цель изобретения - повышение точности. Цифроаналоговый преобразователь содержит источник 1 опорного напряжения, основной кодоуправляемый делитель 2, два дополнительных кодоунправляемых делителя 3, 4, выходной 11, первый 12 и второй 13 преобразователи токнапряжение, два масштабирующих элемента на резисторах 20 и 21, входную 22 и выходную 23 шины. 11 оложительный эффект достигается за счет инверсного включения кодоуправляемого делителя 3 и соединения выхода преобразователя 13 через масштабирующий элемент с ин-вертирующим входом преобразоватепя 12. 1 ил.1543546 сопротивление первого масштабирующего элемента нарезисторе 20;напряжение смещения нуляоперационного усилителя 14;ток -го разряда основногоКУД 2;потенциал ь-го .узла КУД 2и потенциал на выходе -горазряда резистивной матрицы5 типа КК;сопротивление разрядногорезистора основного КУД 2; Км СМ 1- составляющие -го разрядиго тока основного КУД 2,которые ответвляются в дополнительные КУД 3 и 4.В случае идеальных переключателеи 8 и операционного усилителя 14 потен циалы 1), на выходах резистивной матрицы 5 типа КК должны быть равны нулю. Из-за остаточных сопротивлений переключателей 8, напряжения смещения нуля и напряжения ошибки статизма операционного усилителя 14 потенциалы О отличаются от нуля и1определяются выражениемф =а;1, г;+а;.(1, г;+бэсм+"ст)(2). где а =1-а- инверсное значение ра Резистивная матрица 6 выполненафа резисторах 24 и резисторе 25, рези 4 тивная матрица 7 - на резисторах 26, 31 езисторе 27 и резисторах 28.Цифроаналоговый преобразовательаботает следующим образом.аПереключатели 8 подключают выходыезистивной матрицы 5 типа КК то к 3Iбщей шине, то к суммирующей точке выодного преобразователя 11 ток - наряжение в зависимости от управляю"аего кода а , а;, ; а) аа п 1 ине 22, где а0; 1. . 40Выходное напряжение преобразователя формируется на выходе операционного усилителя 14 (шина 23) в соответствии с выражениями4.рядной цифры кода;г;, г, - остаточные сопротивления переключателей 8х-го разряда соответственно нри а;=0 и а;=1;Б =-Пщых/К " напряжение ошибки ста,тизма операционного усилителя 12;К коэффициент уусилителя 14ной связи.Под действием этих потенциаловузловые потенциалы КУД 2 изменяютсяна величину ДБ . Поэтому выходнойток основного КУД 2 и его погрешностьД 1 х можно представить в виде1 = -ф.й -- +Д 1 (3)ВЫХ 2,1ЬЫХ 11=1-1 - ,У,а 1 -а 1 = (; + )хк,к). К 2 К11 1 1а;ДП - ( + - + - -)а Ч)- 2 К К, К,; - ;1 силениябез обратЮ,") 1 к, 1 п50 сопротивлен обратной св го усилител выходной то г;выходное на преобразова напряжение; е резистора 17зи операционно 14;. основного КУД где К ряжение первогеля 12 ток 1- )ак Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при построении прецизионных цифроаналоговых преобразователей, а также контрольноизмерительной аппаратуры,5Цель изобретения - повьппение точности.На чертеже представлена функциональная схема цифроаналогового пребразователя.Цифроаналоговый преобразовательодержит источник 1 опорного напря.ения, основноп-разрядный кодоуправяемый делитель КУД) 2, два дополнитель 5 ных и-и (и)-разрядных 1 УД Зи 4 соотэетственно, каждыЛИКУД выполненв виде езистивной матрицы (5-7) и группы пере. лючателей (8;10), выходной 11.,первый 2 и второй 13 преобразователи ток апряжение, каждый из которых выполен в виде операционного усилителя 14-16) и резистора (17-19) обратной вязи, два масштабирующих элемента а резисторах 20 и 21, а также вход ую 22 и выходную 23 шины,5 15435 где К К - сопротивления резисторов24 младших и резистора25 старшего разрядовКУД 3;5К - сопротивленйе разрядногорезистора 28 дополнительного КУД 4;Е - напряжение источника 1опорного напряжения. 10Для компенсации первого члена выражения (4) дополнительный КУД 4 осуществляет весовое суммирование потен- циаловЯ;(ь. = 1, и), аналогичное такому же весовому суммированию потен циалов в основном КУД 2, при этом потенциал д-го узла КУД 4 равен М; /2. Поэтому при подсоединении выходов резистивной матрицы (значение сопротивлений резисторов 26-28 которой удов летворяют условию К =. 2 К= 4 К)26при помощи переключателей 10. или к общей шине, или к суммирующей точке первого преобразователя 12 ток-напряжение, в суммирующую точку второго 25 операционного усилителя 15 с выхода КУД 4 поступает токД, =,К ХаЮ;.Э 1=1Дпя компенсации второго члена вы ражения (4) переключатели 9 подсоединяют выходы резистивной матрицы 6 то к общей шине, то к суммирующей 1точке второго преобразователя 13 токнапряжение. Под действием выходного 35 напряжения Уыо третьего операционного усилителя 16 в суммирующую точку второго операционного усилителя 15 поступает ток1 Пьых 1 Кос 1 с. - , 140Км (К " - аЧ+ К 9) где К - сопротивление резистора 19обратной связи третьего операционного усилителя 16;Км - сопротивление второго масштабирующего элемента на резисторе 21.В результате выходное напряжение первого преобразователя 12 ток-напряжение 50 8 ьи( ОА 4 2) 2 К - аи-+ К -( , ад+ - а), (5)Вс 1 1ос КК К11 ф где В. , - сопротивление резистора 18обратной связи второго операционного усилителя 15. 46 6С учетом (1)-(5) справедливоКосП = -Еа -- + Б (1+ - -)+алых оК с -2 см В1 Емос 2 К К КЗ КЗ Км 1 К ма1 1 1 Кос Кос )ос 2 К К К Км К малЧифПри обеспечении Кос Км Кос 1 Кос 2. К = 2 К ---- ( - о - - 1); Кос 1 +Км Км КмсК = гК(-о-" - 1); КмК мс К =К( - 1)В осКмвыходное напряжение цифроаналоговогопреобразователял 1-Косц = -Еа- -- + Б (1+ - -)бых ОК, 12 О сммТаким образом, по сравнению .с известным предлагаемый преобразователь при том же быстродействии обладает более высокой линейностью функции преобразования, поскольку (при компенсации погрешностей .от остаточных сопротивлений ключей, напряжения смещения нуля и напряжения ошибки статизма выходного усилителя) методическая кодозависимая составляющая погрешности выходного напряжения ЦАП не возникает.Формула изобретенияЦифроаналоговый преобразователь, содержащий источник опорного напряжения, основной и-разрядный кодоуправляемый делитель, первый (и)-разрядный и второй и-разрядный дополнительные кодоуправляемые делители, первый, второй и выходной преобразователи ток-напряжение, последний из которых выполнен в виде первого операционного усилителя и первого резистора обратной связи, включенного между выходом и инвертирующим входом первого операционного усилителя,вы-, ход и неинвертирующий вход которого являются соответственно выходной шиной и шиной нулевого потенциала, первый преобразователь ток-напряжение выполнен в виде второго операционного усилителя и второго резистора об 1543546ратной связи, включенного между выходом и инвертирующим входом второго операционного усилителя, выход которого через первый масштабирующий эле 5 мент, выполненный в виде первого резИстора, соединен, с инвертирующим входом первого операционного усилител, второй преобразователь ток-напряжение выполнен в виде третьего опера Оонного усилителя и третьего резистора обратной связи, включенного междувыходом и инвертирующим входом третьего операционного усилителя, выход и неинвертирующий вход которого срединены соответственно с первым вывЬдом второго масштабирующего элемент, выполненного в виде второго резистора, и с шиной нулевого потенциата, основной и-разрядный кодоуправл емый делитель выполнен в виде перв й группы переключателей и резистивн й матрицы типа КК из ипоследрвательно соединенных резисторов связи, и разрядных резисторов и кор рктирующего резистора, первые выводы п 1-1 разрядных резисторов, кроме п-го,срединены с первыми выводами соответствующих резисторов связи, первый выврд и-го разрядного резистора объеди нн с вторым выводом (т) -го резисто" р связи и подключен к первому выход источника опорного напряжения, в орой выход которого соединен с шин й нулевого потенциала, вторые выво- З 5 дразрядных резисторов резистивной матрицы типа КК соединены с инфор Мационными входами соответствующих переключателей первой группы переключателей, первые выходы которых под ключены к шине нулевого потенциала а вторые выходы подключены к инвертирующему входу первого операционного усилителя, корректирующий резистор резистивной матрицы типа КК вклю чен между шиной нулевого потенциала ,и первым выводом первого резистора связи резистивной матрицы типа К;2 К, первый иразрядный дополнительный кодоуправляемый делитель выполнен на второй группе переийочателей и первой резистивной матрице, выполненной в виде группы из п-.1 последовательно соединенных резисторов одинакового сопротивления, игрупп из двух после довательно соединенных резисторов одинакового сопротивления и дополнительного резистора, первый вывод которого объединен с первым выводом первого резистора группы из ипоследовательно соединенных резистороводинакового сопротивления, а второйвывод объединен с первыми выходамипереключателей второй группы пердклЕчателей и подключен к шине нулевогопотенциала, объединенные первые выводы резисторов -й, кроме (и)-йгруппы из игрупп из двух последовательно соединенных резисторов соединены с вторым выводом .-го, кроме(и)-го резистора, группы из и последовательно соединенных резисторов одинакового сопротивления, объединенные первые вывсды резисторов(и)-й группы из игрупп из двухпоследовательно соединенных резисторов соединены с первым выводом (и)го резистора группы из ипоследовательно соединенных резисторов одинакового сопротивления, второй выводкоторого соединен с шиной нулевогопотенциала, вторые выводы первого ивторого резисторов 1-й группы из п групп из двух последовательно соединенных резисторов подключены к информационным входам ь-х переключателей соответственно первой и второйгрупп переключателей, вторые выходыпереключателей второй группы переключателей соединены с инвертирующим вхо"дом второго операционного усилителя,неинвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенциала, второй п-разрядный дополнительный кодоуправляемый делитель выполнен натретьей группе переключателей и второй резистивной матрице, выполненнойв виде и резисторов, первые выводыкоторых соединены с информационнымивходами соответствующих переключателей третьей группы переключателей,первые выходы которых подключены к шине нулевого потенциала, а соответствующие управляющие входы объединены с управляющими входами соответствующих переключателей первой и второй групп переключателей и .являются входной шиной, о. т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повйшения точности, вторые выводы и резисторов второй ре-,зистивной матрицы соединены с информационными входами соответствующих переключателей первой группы переключателей, второй вывод второго резистора соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя, вто1543546 10 Составитель. Н. КапитановТехред М.Ходанич Корректор О, Ципле Редактор А. Огар Заказ 408 Тираж .664 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина, 101 рые выходы переключателей третьей группы переключателей соединены с инвертирующим входом третьего операционного усилителя, причем Н4 Н;с где д = 1,2(и); К, - сопротивЪление п-го резистора второй резистивной матрицы, К - сопротивление -горезистора второй резистивной матрицы,