Цифроаналоговый преобразователь

(5)5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) Е ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ИДЕТЕЛЬСТВУ АВТО(21) 4733860/24 ние надежности за счет упрощения. Цифро- (22) 01.09,89 аналоговый преобразователь содержит пре- (46) 23.05.93. Бюл. И. 19, образователь 1 код - ток, источник 2 (71) Научно-исследовательский институт опорного напряжения, первый операционэлектронно-механических приборов ный усилитель 3, первый 4 и второй 5 рези- (72) Г,С,Власов, А.Н,.Лугин и С.Е.Лях сторы, имеющие между собой тепловую (56) Приборы и техника эксперимента. 1988, связь, делитель 6 напряжения на четвертом Ь 4, с,74. рис,3. и пятом резисторах, повторитель.7 напряАвторское свидетельство СССР жения на третьем ойерационном усилите- М 1642586, кл. Н 03 М 1/66, 1988. ле, кодоуправляемуа матрицу 8, второй 9 (54) ЦИфРОАНАЛОГОВЫй ПРЕОБРАЗО- операционный усилитель, третий 11 и ше- ВАТЕЛЬ: . стой 12 резисторы, аналоговый инвертор (57) Изобретение относится к автбматике и 13, входную шину 14 преобразуемого кода, измерительной технике и может быть ис- выходную шину 15. На элементах 6, 7, 8, пользовано при создании высокоточных: 10, 11. 12 реализован функциональный преобразователей цифровой информации в преобразователь код - ток. 1 з.п. ф-лы, 2: Я аналоговую. Цель изобретения - повыше- . ил. 2 табл.Изобретение относится к измерительной технике, автоматике, а также к технике преобразования цифровых величин в аналоговые и может быть использовано при создании высокоточных аналого-цифровых преобразователей,зом.Преобразуемый и - рпоступае по шине управле1, с выхода которого ток,ный коду М идет на вход иток-напряжения, выполнеционном усилителе 3 и реной связи, а затем нз выхПервые гп разрядов кода й зрядный код М ния на вход КУД пропорциональреобразователя нного на операисторе 4 обратодную шину 15 поступают также Целью изобретения является повышение надежности устройства за счет упрощения дополнительного функционального преобразователя;На Фиг,1 представлена функциональная схема. ЦАП; на фиг,2 - электрическая Функциональная модель ЦАП.ЦАП содержит кодоуправляемый делитель(КУД) 1 тока, источник 2 опорного напряжения, выходной операционный усилитель (ОУ) 3, резистор 4 обратной. связи выходного ОУ, дополнительный резистор 5, делитель 6 напряжения, повторитель 7, дополнительный КУД 8 код - ток, два дополнительных ОУ 9, 10, два резистора 11, 12 обратной связи дополнительных ОУ, аналоговый инвертор 13, шину 14 управления, выходную шину 15, подложку 16, причем второй преобразователь 17 является функциональным.На Фиг.2 приведены следующие обозна.чения;Ооп - опорное напряжение, Ов,х - вы. ходное напряжение преобразователя, Крпреобразуемый код, Кипр - коэффициент. преобразования ЦАП, Ки - коэффициент деления дополнительного КУД, Мпр.ст - код, образованный из старших разрядов кода Нпр, Ох - напряжение на выходе дополни- тельного усилителя, обратного канала, Ох - напряжение на выходе дополнительного усилителя,Функциональная модель фиг;2 является абсолютным аналогом схемы фиг.1, с той лишь разницей, что из состава функциональной схемы исключен делитель напряжения, в то время как преобразователь на втором ОУ 9 на схеме фиг,1 имеет коэффициент преобразования едва раза выше, чем этот же усилитель на схеме фиг.2. Данное обстоятельство упрощает фиг.2, не меняя существа процесса преобразования.Устройство работает следующим обра.на вход дополнительного КУД 8, выполненного по типу весового двоичного резистивного делителя тока, с выхода которого ток преобразуется в напряжение двумя дополнительными операционными усилителями 9 и 10 с резисторами 11 и 12 в цепи их обратной связи, Принимаем, что буферный (аналоговый) усилитель-инвертор имеет коэффициент передачи минус 1, Далее при нимаем для упрощения, что коэффициентпередачи дополнительного усилителя обратного канала К = -1.Ки = Кипр, а электрическая модель фиг.2будет соответствовать выражению, пред ставленному системой уравнений-(Ыпп и Ох) КЧ Оу - (Ооп + Ох) (1-Кй) = Ох 20 из второго уравнения системы имеем Ох=. 1+(1 К25Подставляя (2) в первое уравнтемы (1), получимОопКм30 Ох 1+(1(2 ие си ния дет ря разом падение н льном резистор Ов,= О(1 - Ки) ему через Вт и пропорционально протекатоку.Выберем реальные коэдля трехразрядного двоич0 зователя, согласно табл.0 О фициенты Ки ого преобраполагая что 1 - Кд) Правая колон при коэффициент ного усилителя о нестабильность су еяния в областиСигнал Охинвертором 13допоплнительй35 другой выводние Ооп.Таким обна дополните40равно,нвертируется апналоговым подается на первый вывод резистора Ят (Фиг.1) на торого: подается напряжеа табл,1 показывает, что передачи дополнительбратного канала К -1, ммарной мощности расподложки 16 остается вовсем диапазоне преобразования несколько более 30.Предположим, что К - -2, при этом система уравнений (1) преобразуется в систему уравнений(4)(4) Второе уравнение системы (4) преобразуется к виду(5 е, подставляя (5) в первое уравнемы (4), получим иес 6) Па ия Ов на ие на езисто и лни яж ельном Кл=Оо Если коэффициент передачи дополниельного усилителя обратного канала приять К = -3, то система (1) получит вид (8)+3 Рассчитаем суммарные мощсеивания в области подложки 16денных случаев К"-1, К"-2, Кэти значения в табл.2. ости рася приве- и сведем Оценка суммарной активной мощности, вцделяемой в области подложки 16, согласно табл,2 показывает, что при коэффициенте передачи К - -3 дополнительного усилителя 10, вариация активной мощности во всем диапазоне преобразования сохраняется равной около 106, что вполне соответствует 3-, 4-разрядному дополнительному КУД 8, Таким образом стабилизируется температурный режим в области подложки 16. а следогптепьно повышается точность преобразования кода в аналоговый сигнал. В отличие от аналога и прототипа в предложенном ЦАП достигается 5 высокая температурная стабильность и точность ЦАП в конечном счете, благодаря более простой и линейной структуре дополнительного преобразователя,10 Формула изобретения1. Цифроаналоговый преобразователь,содержащий первый и второй резисторы с тепл(щой связью между ними, первый и вто рой преобразователи код - ток, последнийиз которых. выполнен функциональным, управляющие входы первого из которых обьединены с соответствующими управляющими входами второго преобразователя 20 код - ток и являются входной шиной преобразуемого кода, а выходы соединены с инвертирующими входами соответственно первого и второго операционных усилителей, неинвертирующие входы которых под ключены к шине нулевого потенциала,выход первого операционного усилителя соединен через первый резистор со своим инвертирующим входом и является выходной шиной, вход аналогового сигнала первого 30 преобразователя код - ток соединен с выходом опорного сигнала второго преобразователя код - ток, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности за счет упрощения, в него введены аналоговый инвер тор и третий резистор, первый и второйвыводы которого соединены соответственно с инвертирующим входом и выходом второго операционного усилителя, выход которого соединен с входом аналогового ин вертора, выход которого через второй резистор соединен с выходом опорного сигнала второго преобразователя код - ток.2, Преобразователь по п.1, о т л и ч а ащ и й с я тем, что функциональный пре образователь код - ток выполнен в виде источника опорного напряжения, кодоуправляемого делителя на реэистивной матрице и блоке двухпоэиционных переключателей, делителя напряжения на 50 четвертом и пятом резисторах, повторителенапряжения на третьем операционном усилителе и преобразователе тока в напряжение на шестом резисторе и четвертом операционном усилителе, неинвертирую щий вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, а выход - с первыми выводами шестого и пятого резисторов, второй вывод последнего из которых обьединен с неинвертирующим входом третьего операционного усилителя и первым выво1817244 Таблица 1 дом четвертого резистора, второй вывод которого является выходом опорного напряжения второго преобразователя код - ток и соединен с первым выводом источника опорного напряжения, второй вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала, выход третьего операционного усилителя объединен со своим инвертирующим входом и соединен с аналоговым входом кодоуправляемого делителя, управляк; щие входы и первый выход которого являю.ся соответственно управляющими входами и выходом Функционального преобразова теля код - ток, второй выход кодоуправля.емого делителя соединен с вторым выводом шестого резистора и инвертирующим входом четвертого операционного усилителя.101817244 Корректор М,Т ктор Т.Ивано одственно-издательский комбинат "Патентф, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 П Составитель Г,ВласоТехред М.Моргентал аказ 1730 Тираж 8 НИИПИ Государственного комитета по изоб 113035, Москва, Ж, РауПодлисноеениям и открцтивм лри ГКНТ ССкая наб., 4/5