Многоканальный цифроаналоговый преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 119) 111) А 03 М 1/66 ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ЭОБРЕТЕНИЯ И ЕЛЬСТВУ КИ ОПИС И нныисомол осударст нского к СССР 981.340 тельст 13/02 кл. ЦИФ ОГОВ осится к тома технике и моК АВТОРСКОМУ(57) Изобретение оттике и вычислительн жет быть использовано в многоканальных измерительных цифроаналоговыхсистемах, Изобретение позволяет расширить функциональные возможностиустройства, содержащего источникопорных напряжений, первый, второй .и третий ключи, первый и второй элементы И, блок управления, триггер,регистр памяти, интегратор, преобразователь кода во временной интервал,за счет введения в него дифференцирующего блока, двух аналоговыхкоммутаторов, счетчика адресов, блока интегрирующих усилителей, токоограничивающего элемента. 1 з.п. ф-лы,ники,40 45 50 55 Изобретение относится к автаматике и вычислительной технике и мажетбыть использовано в многоканальныхизмерительных цифроаналоговых системах автоматики и вычислительной техЦель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет многоканальной обработки информации.На фиг, 1 представлена функциональная схема многоканального цифроаналогового преобразователя; на фиг. 2 - блок-схема блока управления; на фиг, 3 - диаграммы поясняющие работу преобразователя. Г 1 реабразователь состоит из регистра 1 памяти, входные шины которого являются входными шинами 2, а выходные шины соединены с преобразователем 3 кода во временной интервал (ПКВИ) и с информационным входом триггера 4, Вход ПКВИ соединен с тактовым генератором 5, а его выходы соединены с первым и вторым входами блока б управления, второй выход которого соединен с тактовым входом триггера 4 и тактовым входом ПКВИ 3, Первый выход блока 6 управления соединен с входами элементов И 7 и 8, вторые входы которых соединены с.прямым и инверсным выходами триггера 4, а выходы - с управляющими входами ключей 9 и 10 соответственно, соединяющих положительный и отрицательный выходы источника 11 опорных напряжений через интегратор, выполненный на токозадающем элементе на резисторе 12, усилителе 13 и элементе обратной связи выполненном на конденсаторе 14, третий ключ 15, дифференцирующий блок 16, содержащий усилитель 17, резистор 18, интегрирующий усилитель 19 с конденсатором 20. Усилитель 19 через резисторы 21 и 22 включен в цепь обратной связи усилителя 17. Выход дифференцирующега блока 16 через токоограничивающий элемент, выполненный на резисторе 23 и второй аналоговый коммутатор 24 соединен с входами блока 25 интегрирующих усилителей, выходы которого являются выходными шинами устройства, первый аналоговый коммутатор 26 через токозадающий элемент на резисторе 27 соединен с вторым входом интегратора, Устройство содержит также счетчик 28 адресов. Блок 6 управления выполнен на трех 10 15 20 25 30 35 триггерах 29-31, элементе 32 задержки и ждущем однанибраторе ЗЗ,Устройство работает следующим образом.В регистроперативной памяти по каждому адресу заносится информация, подлежащая преобразованию в постоянное напряжение на соответствующем выходе ЦАП. Управляющие числа поочередно по команде с второго выхода блока 6 управления переписываются в ПКВИ 3, а состояние разряда, несущего информацию о знаке переписывается в триггер 4, Тактовая частота Г (диаграмма 1, фиг. 2) с выхода тактового генератора 5 поступает на вход ПКВИ, в котором образуется последовательность импульсов с частотой Г, (диаграмма 2) путем деленияввходной частоты 1 на 2 (Г 1-разрядность управляющих чисел).Эта последовательность поступает на вход блока б.управления и после деления триггером на два поступает через второй выход блока управления (диаграмма 3) на счетчик 28 адресов, на тактовый вход триггера 4 и на дополнительный вход ПКВИ, где управляет работой дополнительного реверсивного счетчика, На интервале времени Т интервал коррекции) в этот счет- Кчик загружается управляющее число из регистра оперативной памяти, а на интервале времени Ти (интервал измерения) эФот счетчик считает входную частоту Г в реверсивном режиме. Когда на его вход поступает количество импульсов, равное управляющемучислу, загруженному в него, на еговыходе появляется импульс заема, ко-.торый всегда лежит внутри интервала Т и отстоит от его начала на время т равное (в периодах частотыГ ) управляющему числу, записанномув ПКВИ на предыдущем интервале коррекции (диаграмма 4). Этот импульспоступает на второй вход блока 6 управления, где из входных импульсовформируется логический сигнал длительностью 1(диаграмма 5), поступающий на первый выход блока управленйя. Далее этот сигнал проходит через элемент И 7 или 8 в зависимости от состояния триггера 4, которое определяет знак выходного напряжения. Положительному выходному напряжению соответствует состояние 0 на выходеи(1)выходе усилисостояние 1 на выходе Я при этомуправляющий сигнал проходит на выходэлемента 8 и далее на управляющийвход ключа 10, коммутирующего отрицательный источник опорного напряжения и включает его. При отрицательном выходном напряжении включаетсяключ 9, коммутирующий положительныйисточник опорного напряжения.Таким образом, ключи 9 и 10 коммуОтируют опорное напряжение требуемого знака с выхода источника 11 черезмасштабный резистор 12 на вход измерительного интегрирующего усилителя13 в течение временного интервала, 5длительность которого соответствуетпреобразуемому коду х. Одновременно с этим в течение фиксированногоинтервала времени Т, называемогоинтервалом измерения, на вход усилителя 13 через резистор 27 подаетсянапряжение обратной связи с выходасоответствующего канала с помощьюк ммутатора 26. На адресные шиныэтого коммутатора с выхода счетчика 2528 адресов подается тот же адресныйкод, что и на адресные шины регистра1 памяти при перезаписи управляющегочисла х из памяти в ПКВИ. Времявключенного состояния коммутатора26 определяется управляющим сигналомс четвертого выхода блока 6 управления, который подается на дополнительный управляющий вход коммутатора 26,Измерительный интегрирующий усилитель 13 к началу интервала измерения имеет нулевые начальные условия,устанавливаемые ключом 15, которыйна всем интервале измерения разомкнут. В течение интервала измерения 40усилитель 13 интегрирует два напряжения опорное напряжение, поступающеена вход через ключ 9 или 10 и резистор 12,и выходное напряжение одногоиз каналов, поступающее на вход через коммутатор 26 и резистор 27. В,результате к концу интервала измере-ния на выходе интегратора устанавливается напряжение, пропорциональноесредним значениям токов, текущих навход усилителя через масштабные ре-,зисторы 12 и 27,где Б - напряжение на13теля 13; Т,С- длительность интервалов измерения и преобразова 21 12 фС,4 - номиналы резисторов 27 и12 и конденсатора 14;С 1 д - напряжение источника опорного напряжения;Б цх - напряжение на выходе соответствующего канала.Пусть при нулевом напряжении на выходе первого канала в память по первому адресу занесен какой-либо код Х соответствующий положительному напряжению на выходе, не равному нулю. Тогда, когда счетчик 28 ад-. ресов становится в состояние, соответствующее первому адресу, этот код переписывается из памяти в ПКВИ, где преобразуется в соответствующий временной интервал Сп . Управляющий сигнал с первого выхода блока 6 управления, равный по длительности этому интервалу, через элемент И 8 поступит на управляющий вход ключа 10, через который отрицательное опорное напряжение подается на вход интегрирующего усилителя 13 в течение времени С . Так как напряжение обратной связи с выхода 1 равно нулю, то к концу интервала измерения первого канала напряжение на выходе усилителя 13, согласно выражения (1),равно нулю За интервалом измерения следует интервал коррекции ошибки, На этом интервале ключи 9 и 1 О разомкнуты, коммутатор 26 тоже выключен, а ключ 15 и коммутатор 24 включаются после некоторой задержки С , необходимой для затухания. переходного процесса в дифференцирующем блоке.На интервале коррекции, когда ключ 15 разомкнут, напряжение на выходе усилителя 13 неизменно, следовательно, напряжение на. выходе усилителя 17 равно нулю, а напряжение на выходе интегрирующего усилителя 19 постоянно и определяется из выраже- ния 1 - + 1 - =О, (3)Н 8где П, - напряжение на выходе усилителя 19;1 К Н - номиналы резисторов 18 и 22, 18 х 2Если принять Б,п =Б , то тогдаП +П=О. (4)При замыкании к.поча 15 на выходе усилителя 13 устанавливается нулевое напряжение, т.е. напряжение изменяется на величину, равную исходному значению, взятую с обратным знаком14Зто приращение вводит усилитель 10 17 в ограничение, который находится в этом состоянии до тех пор, пока интегрирующий усилитель 19 интегри)руя выходное напряжение усилителя 17, не скомпенсирует это изменение рав ным ему, но противоположным по знаку изменением своего выходного напряжения. Изменение выходного напряжения усилителя 19 с одной стороны из выражения (5) равно206119 = ОЦ 1 1 оп Б С (6)17 1 ФС,цругой стороны это приращение, как результат интегрирования выходного напряжения 17 на интервале Т, 25 равно ьЪ, )8г( гО оНо выходное напряжение усилителя 17 через резистор 23 и замкнутый 30 ключ коммутатора 24 поступает на вход интегрирующего усилителя первого канала, Его выходное напряжение тоже изменится на величинус58 щ -и 88 (8) 55г огде Со - емкость конденсатора выходных интеграторов,Решая совместно выражения (7) и (8), получим40Б г 1 С го СпБ 71 С 70(9)СоЕсли постоянные времени Б,Сг45 и Б, С, равны между собой, а по стоянную Б, С взять равной времени измерения Т, то выходной усилитель первого канала, интегрируя на интервале коррекции ошибки выходное напряжение усилителя 17, изменяет свое напряжение на величинугде х 1 - управляющее число, записанное в первый канал; х- максимальное значение управмахсляющих чисел.го канала становится пропорциональным коду х записанному в регистр оперативной памяти по первому адресу, с точностью, до которой выполняются перечисленные требования на постоянные времени. На следующем интервале измерения устройство измеряет соответствие выходного напряжения во втором канале кода, записанного по второму адресу., и корректирует его на интервале коррекции и т.д.Аналогично измеряются и корректируются все п каналов и затем цикл повторяется снова.Сигнал ошибки, измеренный интегрирующим усилителем, равен нулю, если в уравнении (1) выражение в скобках равно нулк). ТогдаБгг Сп Б 77П =-Ц ---- =-С 1 - - )кВх оп Б Т оп.хма кс При нулевом сигнале ошибки корректирующий сигнал на интервале коррекции равен нулю так как напряжение на выходе усилитегя 13 не имеет скачка при закорачивании ключа 15, Следовательно, выходное напряжение корректируемого канала остается неизменным.Для того, чтобы процесс установления выходной величины заканчивался за один интервал коррекции, необходимо, чтобы приращение выходной величины из выражения (9) соответствовало выходной величине при нулевой ошибке (из выражения 11)Б 71 СгоГ)(Х ОП Б,г С Б г Са- УБ 77 С ((14) Б этом случае выходная величинаустанавливается в соответствии с входным кодом в каждом канале запервый интервал коррекции с точностью, с которой .выполняется последнееравенство, а также равенства Б 17 С =ТиБ 1 =Бгг . Из этого выражения видно, чтопосле первого измерения ошибки и еекоррекции напряжение на выходе перво 2 б 92 б 9Формула изобретения 1. Многоканальный цифроаналоговый преобразователь, содержащий источник опорных напряжений, первый и второй выходы которого соединены с соответствующими информационными входами первого и второго ключей, управляющие входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго элементов И,первые входы которых объединены и подключены к первому выходу блока управления, а вторые входы соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера, информационный вход триггера соединен со знаковыми разрядом регистра памяти, информационные выходы которсго подключены к информационным входам преобразователей кода во временной интервал, информационные входы регистра памяти являются входными шинами, второй выход блока управления подключен к синхронизирующему входу преобразователя кода во временной интервал, выход тактового генератора подключен к тактовому входу преобразователя кода во временной интервал, а информационные выходы первого и второго ключей объединены и подключены к первому входу интегратора, третий ключ, отличающийся 1 тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет многоканальной обработки информации, в него введены дифференцирующий блок, токоограничивающий элемент, два аналоговых коммутатора, счетчик адресов и блок интегрирующих усилителей, выходы которого являются выходными шинами и подключены к соответствующим входам первого аналогового коммутатора, выход которого через токозадающий резистор подключен к второму входу интегратора, выход которогоподключен к информационному входутретьего ключа и к входу дифференцирующего блока, выход которого че рез токоогранивающий элемент подключен к информационному входу второгоаналогового коммутатора, информационные выходы которого соединены с входами блока интегрирующих усилителей,а адресные входы объединены с адресными входами первого аналоговогокоммутатора и адресными входами регистра памяти и подключены к выходамсчетчика адресов, вход которогообъединен с тактирующим входом триггера и подключен к второму выходублока управления, третий и четвертыйвыходы которого соединены с управляющими входами первого и второго ана логовых коммутаторов соответственно,.входы соединены с выходами преобразователя кода во временной интервал,а пятый выход - с управляющим входомтретьего ключа, выход которого подключен к третьему входу интегратора,2, Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что блокуправления выполнен на трех триггерах, элементе задержки и ждущем одно вибраторе, выход которого подключенк Я-входу первого триггера и является третьим выходом блока, четвертымвыходом которого является выход первого триггера, В-вход которого объеЗ 5 динен с входом элемента задержки,с входом второго триггера, подключенк выходу третьего триггера и является вторым и пятым выходами блока,первым выходом которого является вы ход второго триггера, В-вход которого и С-вход первого триггера являют-ся первыми входами блока, выход элемента задержки соединен с входом ждущего одновибратора.. 6046/58 Тираж 816 ВНИИПИ Государстве по делам изобре 113035, Москва, Ж Подписноего комитета СССРий и открытийРаушская наб д.