Цифроаналоговый функциональный преобразователь со степенной характеристикой

СОВЕТ 7742 ЯО 10 6,1 3/00; 6 06 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ИДЕТЕЛЬСТВУ ВУОРСКОЬ УДФфСТВЕННЫЙ НОМИГЕТ СССРДМш ИОЕВИ Н Н ШННЛа(71) белорусский ордена ТрудовогоКрасного Знамени государственный(56) 1 Авторское свещетельство ССиф 907562, кл. 6. 06 4 3/00,6 06 6 7/20 1980 (прототип).(9)(Б 7) циф однддоговцй функциондль.НЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СО СТЕПЕННОЙХАРАКТЕРИСТИКОЙ по авт. св, В 907562отличающийся тем, что,с целью повышения точности функционального преобразования, в него вве"ден дополнительный блок памяти, под"ключенный входами к выходам младаихразрядов регистра аргумента, а выхо"дами к дополнительной групее информационных входов младших,разрядов бло-".ка сдвига1 1027Изобретение относится к автоматикеи вычислительной технике, в частностик устройствам преобразования цифрового кода М в аналоговый сигнал Цвь 1 Хпо степенной характеристике аида 5(А =+ б),По основному авт. св, И 907562 известен цифроаналоговый функциональныйпреобразователь 1 со степенной характеристикой, содержащий регистр аргумента, сумматоры, блок памяти, коммутатор, цифроаналоговый преобразова"тель с линейной характеристикой, управляемый делитель напряжения, выходкоторого является выходом преобразователя, и блок сдвига, информацион"ные входы младших разрядов которогоподключены к выходам блока памяти,соединенного входом с выходами младших регистров аргумента, подключенного выходами старших разрядов к первойгруппе информационных входов коммутатора, вторая группа информационныхвходов которого соединена с выходамиразрядов первого сумматора, причем ЗОуправляющие входы управляемого делителя напряжения подключены к выходампереносов сумматоров и к управляющимвходам коммутатора, а сигнальныйвход - к выходу цифроаналогового пре-обраэователя с линейной характеристикой, соединенного цифровыми входамис выходами блока сдвига, информацион.ный вход старшего разряда которогоподключен к шине логической единицы,1а управляоцие входы - к выходам ком.мутатора, соединенного третьей группой информационных входов с выходамиразрядов второго сумматора, причемсумматоры подключены первыми группамиинформационных входов к выходам стар 45,ших разрядов регистра аргумента, вторыми группами информационных входовк шинам соответствующих опорных кодов, а входами переносов разрядовк шине логической единицы1),Основным недостатком устройства . является резкое возрастание абсолютной погрешности преобразования приувеличении входного кода, Относитель 55ная погрешность при этом не хуже заданной, а абсолютная погрешность Ьможет превышать величину кванта примененного линейного цифроаналоговогопреобразователя, Рассмотрим возрастание абсолютной погрешности, Пусть,например, входной код М = 10, 0= 64 кванта линейного цифроаналогового преобразователя, например, для12-ти разрядного линейного преобразователя при ОВС 1 у= 4096 м 8, величина кванта равнамВ, (1+сГ) == 2 /32 = 1,021897. Тогда из таблицыследует, что теоретическое выходноенапряжение степенной шкалы должнобыть 79,48 мВ. С точностью до одногокванта О иых теор = 79 мВ. С помощьюблока памяти на 6 разрядов выходноенапряжение преобразователя равно79 мВ, т.е. ошибки здесь нет. Ошибкапоявляется при увеличении М32, т,е.когда выходное напряжение Формируется за счет сдвига в блоке сдвига.При этом за счет отбрасывания дробнойчасти кванта и умножения сигнала прикаждом сдвиге на 2 абсолютная ошибкаможет существенно превысить квант линейного цифроаналогового преобразователя, При сдвиге на 5 разрядов и округлении на 0,5 кванта максимальнаяошибка будет равна 16 квантам, а приокруглении до 1 кванта максимальнаяошибка будет равна 32. В таблице приведены значения выходного напряженияустройства и его отличие от теоретического значения по выражению (1)при различных значениях М входногокода,Цель изобретения - повышение точности функционального преобразования,Указанная цель достигается тем,что в цифроаналоговый Функциональныйпреобразователь со степенной характеристикой, введен дополнительный блокпамяти, подключенный входами к выходам младших разрядов регистра аргумента, а выходами к дополнительнойгруппе информационных входов младшихразрядов блока сдвига,На фиг, 1 изображена блок-схема цифроаналогового Функционального преобразователя со степенной характеристикой для случая - 9 разрядного регистра аргумента; на Фиг. 2 - возможный вариант реализации блока сдвига.Цифроаналоговый функциональный преобразователь со степенной характеристикой (Фиг. 1) содержит регистр аргумента, дополнительный блок 2 памяти, блок 3 памяти, первый и второй, сумматоры 4 и 5, коммутатор 6, блок 73 1027742 4сдвига, цифроаналоговый преобразова-Количество разрядов е слова бло, тель 8 с линейной характеристикой, ка 3 памяти должно выбираться из соуправляемый делитель 9 напряжения. . отношенияБлок 7 сдвига подключен информацион- а = (1 од(1/Д , ным.входом старшего разряда к вине: 5 где7 означает ближайшее большее логической единицы, информационными целое число. входами младших разрядов - к выходам . Количество разрядов Ь слова допол блока 3 памяти, дополнительной груп- нительного блока 2 памяти равно Ьпой информационных входов младших ив р ю (щ +1) разрядов к выходам дополнительного 10 где р " число разрядов преобразоваблока 2.памяти. Входы блоков 2 и 3 теля 8. памяти. соединены с выходами младших Количество старших разрядов аргу- разрядов регистра 1 аргумента, под.-. . мента равноключенного выходами старших разрядов 8= 8 ояй - и к первой группе информационных вхо= 15 Сигналы с выхода блока 3 памяти дов коммутатора 6. Вторая группа ин- поступают на. информационные входы формационных входов коммутатора .6 , блока 7 сдвига, а с выхода блока 2 .соединена с выходами разрядов первого памяти - на дополнительную группу сумматора 4, а третья группа инфор- информационных входов блока 7 сдвига, мационных входов коммутатора б под а на управляющие входы блока ч сдвиключена к выходам разрядов второго га подаются сигналы г г г с вы" сумматора 5, Управляемый делитель 9, ходов коммутатора 6, которые опредевыход которого является выходом пре" ляются следующим образом: образователя, подключен управляющими г й (при йМ )о 2. Е. входами к выходам переносов суммато, г = й -й (при й С й С 2 йе ров 4 и 5 ик.управляющим входам ком- г = й -28 (при 2 й с й )е емутатора 6, а сигнальным входом - к где йе " число, записанное в старших выходу цифроаналогового преобразова- разрядах регистра 1 аргумента, а теля 8 с линейной характеристикой. йр - а, т,е, коммутатор б пере" П реобразователь 8 соединен цифровыми З 0 дает на выход сигналы либо со старших входами .с выходами блока 7 сдвига, разрядов регистра 1 аргумента, либо управляющие входы которого подключе- с. выходов соответствующего сумматора, ны к выходам коммутатора 6. Сумма- . Количество групп информационных вхоторы 4 и 5 подключены первыми группа- дов коммутаторов равно числу сумма" ми информационных входов к выходам. : торов, а количество разрядов в каж 35старших разрядов регистра 8 аргумен-. дой группе равно (8 оц й), причем к та, вторыми группами информационных коммутатору подключаются младшие развходов " к шинам соответствующих ряды чисел г , г , г , так как стар- опорных кодов, а входами переносов вшие разряды этих чисел не изменяются. разрядов -,к.шине логической единицы Возможная реализация коммутатора 640Преобразователь работает следующим , может иметь много вариантов, напри- образом. мер может быть собрана на элементахИладшие разряды входного кода ар- , в .И-ИЛИ или на мультиплексорах. умента. поступают с регистра 1 аргумента на входы блоков 2 и 3 памяти, На втоРы 4 входы сУмматоРа М подает . При этом на выходе блока 3 появляют ся инверсный код числа й, на вторые ся коды, соответствующие степеннойвходы сумматора 5 подается инверсный шкале преобразователя., а на выходе код числа й щ 2(р - а), а на входы блока 2 - коды коррекции шкалы пре-. переноса с йредыдущего разряда пода" образователя при сдвигах, Для умень- ется логическая единица. При этом на шения объема памяти степенная акала . выходах разрядов 92, ф, д сум"50выбирается такой, чтобы выполнялось матора Ь появляются коды, соответстусловиевующие разности кодов числа йр и(1 + К) 2,. числа й,1, на выходах разрядов Я,, , сумматора 5 появляются коды, где О - относительная погрешность55 соответствующие разности й -Й ае я.преобразователя; на выходах переносов Я" и " суми - чйсло младших разрядов. аргу- маторов М и 5 появляются сигналы, ин"мента. формирующие о том, что коды старших40 разрядов входного числа превышают М: или М .Если входной код находится в пределах 0+2 П, то логические уровни на выходам а( с 6, с(1, Ыстарших раз рядов регистра 1 равны нулю, логи" ческие уровни на выходах переносов . сумматоров 4 и 5 также равны нулю. Следовательно коммутатор 6 соединяет соответственно выходы о(,о, оу с управляющими входами блока 7 сдвиДо этого момента работа Функционального цифроаналогового преобразователя не отличается от работы про тотипа.Когда входной код превышает 2 но меньше 2 2 , то на входес появляется "1". Эта "1" йроходит через коммутатор 6 и вызывает смещение всех кодов, поступающих на информационные входы блока 7 сдвига, на один разряд вправо, что соответствует умножению кодов на два, при этом напряжение на выходе преобразователя 8 25 также возрастает в два раза. При этом на освобождающийся при сдвиге младший разряд преобразователя 8 блок 7 сдвига подает старший разряд корректирующего кода, поступающего на дополнительную группу информационных входов с дополнительного блока 2 памяти. Коэффициент деления делителя 9 должен быть равен номинальному значению К 4 . При дальнейшем увеличении входного кода будет увелииваться и выходное напряжение. Соответственно при каждом сдвиге блок 7 подает на освобождающийся младший разряд преобразователя 8 следующий разряд корректирующего кода, снимаемого с выхода блока 2 памяти. Пусть, например, в младших разрядах входного кода записано число 17 (см. таблицу), После 5-го сдвига мы получим число квантов шкалы 2944, в то время как теоретическое рассчитанное число квантов преобразователя 8 должносоставлять 2960. Получаем ошибку в16 квантов,. которая корректируетсяподачей на младшие разряды преобразователя 8, освободившихся при сдвигах, корректирующего кода, снимаемогос выхода блока 2 памяти через блок 7сдвига. В данном случае корректирующий код равен 10000 (см. таблицу).При превышении М) М.1 на выходепереноса . сумматора 4 появляетсялогическая "1", которая изменяет,коэффициент передачи делителя 9. Ондолжен стать равным К 4 /2 М". При этомкоммутатор б соответственно подключает выходы разрядов сумматора 4 куправляющим входам блока 7 сдвига.При дальнейшем увеличении входногокода работа цифроаналогового функционального преобразователя происходит аналогично вышеописанному,При дальнейшем увеличении входного кода ивыполнения условия Мр) Мна выходе переносов сумматора 5 появляется логическая "1", которая изменяет коэффициент передачи делителя9 до величины К/2 М 1. Коммутатор бсоответственно подключает выходы разрядоа сумматора 5 к управляющим входам блока 7 сдвига и далее работабудет происходить аналогично вышеописанному. Конструктивная реализацияблока 7 сдвига может быть выполненапо различным схемам, В частности, нафиг. 2 изображена схема блока 7, выполненная на двух группах мультиплексоров 10, в качестве которых могутбыть использованы микросхемы 155 КП 7Таким образом, предлагаемый преобразователь по сравнению с прототипомпозволяет получить выходное напряжение, изменяющееся по степенному закону в динамическом диапазоне2/1 +(Гс абсолютной погрешностью,не превышающей одного кванта используемого в нем цифроаналогового преобразователя с линейной характеристикой.1027742 ВЬХ г ЬЬЗХР 1-й сдвиг О еыХ т ЭЫх и е и е ю е ЬЫхп Ошибка Теоретическоезначение Прототип Ошибка й +32 О ВЫХт 0,48 158,96 158 162,44 162 166 166169,63 169 173,34 172 177,14 176 181,02 180 184,98 184 0,22 0,82 0,67 0,51 0,49 Продолжение таблицы1027742 4-й сдвиг 5 й сдвиг ее Ошибка ейод+128 й:+160 О ЭЬ 1 Х Ов 0вйх 126 00111 1328 1344 1376 00000 110 10 10010 1 8 417,1 448,2 4799 40 44 143 144 1:45 8 0 10000ееее 141 1357 142 1386,81027742 Ффт АракРи Р писно 1/5 Зэка аж илиал ППП ".Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4.