Цифро-аналоговый преобразователь
ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий входной регистр, информационные входы которого подключены к шинам преобразуемого кода, управляющий вход - к шине записи, счетчик, вход которого подключен к шине тактовых импульсов, а выходы п разрядов - к первым п входам блока сравнения, вторые п входов которого подключены к п выходам входного регистра, а выход - к S-входу триггера и к входу первого инвертора, выход которого подключен к первому R-вхсду триггера, второй Е-вход которого подключен к выходу одновйбратора , вход которого подключен к выходу п-го разряда счетчика, источник опорного напряжения, выход которого подключен к входу первого ключа, управляющий вход которого подключен к выходу триггера, выход - к первому выводу первого резистора, второй ключ, первый конденсатор, первая обкладка которого подключена к общей шине, операционный усилитель, вьход которого подключен к выходной шине, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены второй инвертор, второй и третий резисторы, третий ключ, второй конденсатор, первая обкладка которого подключена к инвертирующему входу операционного усилителя и к первому выводу третьего резистора, вторая обкладка - к выходу операционного уси- S лителя и к первому выводу второго (Л резистора, второй вывод которого подключен к второму.выводу первого резистора и к входу второго кгаоча, выход которого подключен к входу третьего ключа и к второй обкладке первого конденсатора, управляющий вход - к выходу П+1-ГО разряда счетчика и к входу второго инвертора, выход которого подключен к управляющему входу ел третьего ключа, выход которого подключен к второму выводу третьего резистора , при этом неинвертирующий Ьо вход операционного усилителя подклю Г ) к общей шине. эо
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
09) (П
3(50 Н 03 К 13 02
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 «»;" -»:,:.:,. .ь.» ° °
»
1 (21) 3430356/18-21 (22) 18.02.82 (46) 23.02.84. Бюл.В 7 (72) A.Н._#_apoa (53) 681.325(088.8) (56) 1. Балакай В.Г. и др. Интегральные AIIII и ЦАП. Под ред. Л.И.Лукьянова. И., "Энергия", 1978, с.10-38.
2. Балакай В.Г. и др. Интегральные АЦП и ЦАП. Под ред, Л.N.Ëóêüÿíoва. й., "Энергия", 1978, с.39-42, рис.1-11 (прототип). (54)(57) ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий входной регистр, информационные входы которого подключены к шинам преобразуемого кода, управляющий вход — к шине записи, счетчик, вход которого подключен к шине тактовых импульсов, а выходы и разрядов — к первым и входам блока сравнения, вторые и входов КОТорого подключены к и выходам входного регистра, а выход — к S-входу триггера и к входу первого инвертора, выход которого подключен к первому
Н-входу триггера, второй R-вход которого подключен к выходу одновибратора, вход которого подключен к выходу n-ro разряда счетчика, источник .опорного напряжения, выход которого подключен к входу первого ключа, управляющий вход которого подключен к выходу триггера, выход - к первому выводу первого резистора, второй ключ первый конденсатор, первая обкладка которого подключена к общей шине, операционный усилитель, выход которого подключен к выходной шине, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены второй инвертор, второй и третий резисторы, третий ключ, второй конденсатор, первая обкладка которого подключена к инвертирующему входу операционного усих.ителя и к первому выводу третьего резистора, вторая обкладка - к выходу операционного уси- ф лителя и к первому выводу второго резистора, второй вывод которого под фИ ключен к второму. выводу первого рези- стора и к входу второго ключа, выход С, которого подключен к входу третьего ключа и к второй обкладке первого и конденсатора, управляющий вход - к выходу и+1-го разряда счетчика и к входу второго инвертора, выход кото-. рого подключен к управляющему входу третьего ключа, выход которого подключен к второму выводу третьего резистора, при этом неинвертирующий вход операционного усилителя подключен к общей шине.
1075398
Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах преобразования цифровой информации в аналоговую, Известны цифроаналоговые преобра- 5 эователи, содержащие резистивные матрицы ключи, операционные усилители (1
Недостатком этих устройств является большое число прецизионных айало- 10 говых элементов в их составе.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является цифроаналоговый преобразователь, содержащий входной ре- 5 гистр, информационные входы которого подключены к шинам преобразуемого кода, управляющий вход †к шине записи, счетчик, вход которого подключен к шине тактовых импульсов,.а выходы и разрядов — к первым и входам блока сравнения, вторые и входов которого подключены к и выходам входного регистра, выход — к S-входу триггера и к входу первого инвертора, выход которого подключен к первому В-входу триггера, второй R-вход которого подключен к выходу одновибратора, вход которого подключен к выходу n-ro раз.ряда счетчика, источник опорного напряжения, выход которого подключен З0 к входу первого ключа, управляющий вход которого подключен к выходу триггера, выход — к первому выводу первого резистора, второй ключ, первый конденсатор, первая обкладка которо- 35 го подключена к общей шине, операционный усилитель, выход которого подключен к выходной шине.
Преимущество известного преобразователя состоит в отсутствии прецизионных аналоговых элементов .f2) .
Однако известные преобразователи обладают низким бщстродействием.
Целью изобретения является повышение быстродействия.
Поставленная цель достигается тем, что в цифроаналоговый преобразователь, содержащий входной регистр,информационные входы которого подключены к шинам преобразуемого кода, 50 управляЮщий вход - к шине записи, счетчик, вход которого подключен к шине тактовых импульсов, а выходы и разрядов - к первым и входам блока сравнения, вторые и входов которого подключены к и выходам входного регистра, а выход — к 8-входу триггера и к входу первого инвертора, выход которого подключен к первому R-входу триггера, второй R-вход которого ,подключен к выходу одновибратора, 60 .вход которого подключен g выходу и-го разряда счетчика, источник опорного напряжения, выход которого подключен .:к входу первого) ключа, управляющйи вход которого подключен к выходу триггера<,;65 выход — к первому выводу первого ре-. зистора, второй ключ, первый конден- . сатор, первая обкладка которого подключена к общей шине, операционный усилитель, выход которого подключен к выходной шине, введены второй инвертор, второй и третий резисторы, третий ключ, второй конденсатор, первая обкладка которого подключена к инвертирующему входу операционного усилителя и к первому выводу третьего резистора, вторая обкладка - к выходу операционного усилителя и к первому выводу второго резистора, второй вывод которого подключен к второму выводу первого резистора и к входу второго ключа, выход которого подключен к входу третьего ключа и к: второй обкладке первого конденсатора, управляющий вход - .к выходу и+1-ro разряда счетчика и к входу второго инвертора, выход которого подключен управлякщему входу третьего ключа, выход которого подключен к второму выводу третьего резистора, при этом неинвертирукщий вход операционного усилителя подключен к общей шине.
На чертеже приведена структурная схема устройства.
Устройство содержит входной регистр 1,гинформационные входы которого подключены к шинам преобразуемого кода, управляющий вход к шине записи, счетчик 2, вход которого подключен к шине тактовых импульсов, а выходы и разрядов — к первым и входам блока 3 сравнения, вторые и входов которого подключены к и выходам. входного регистра 1, выход — к
8-входу триггера 4 и к входу первого инвертора 5, выход которого подключен к первому R-входу триггера 4, объединенному по И с вторым R-входом триггера 4, который подключен к выходу одновибратора б, вход которого подключен к выходу и-го разряда счетчика 2, источник 7 опорного напряжения, выход которого подключен к входу первого ключа 8, управлянкций вход которого подключен к выходу триггера
4, второй ключ 9, управляищий вход которого подключен, к выходу и+1-гo разряда счетчика 2, выход — к входу третьего ключа 10, первый резистор
11, первый вывод которого подключен к выходу первого ключа 8, второй вывод — к входу второго ключа 9, второй резистор 12, третий резистор 13, первый конденсатор 14, первая обклад-. ка которого подключена к общей шине, а вторая - к выходу второго ключа 9, второй, конденсатор 15, вторая обкладка которого подключена к выходу операционного усилителя 1б и к выходной шине, первая обкладка - к инвертирующему входу операционного уситилеля
16 и к первому выводу третьего резистора 13, второй вывод которого под-, 1075398
65 ключен к выходу третьего ключа 10,, управляющий вход которого подключен к выходу второго инвертора 17, вход которого подключен к выходу и+1-го разряда счетчика 2, при этом неинвертирующий вход операционного усилителя 16 подключен к общей шине, а выход - к первому выводу второго резистора 12, второй вывод которого подключен к второму выводу первого резистора 11. 10
Устройство работает следукщим образом. . Входной и-разрядный код N записывается в регистр 1 по сигналу "3aпись". Счетчик 2 подсчитывает импуль-15 сы тактовой частоты f . Коды счетчика 2 и регистра 1 сравниваются в блоке 3 сравнения. В момент перехода и-го, разряда счетчика 2 иэ состояния
"1" в "0" на выходе одновибратора 6 появляется импульс "1", который при нахождении первого ннвертора в сотоянии "1", т.е. при неравенстве коов регистра 1 и счетчика 2, устанавивает выход .триггера 4 в состояние l1" соответствующее замкнутому состоянию ключа 8, и подключает источник 7 опорного напряжения к первому резистору 11.
Ключ 8 замкнут до тех пор, пока коды с выходов регистра 1 и счетчика З0
2 не сравняются.
В момент равенства кодов на выходе блока 3 сравнения устанавливается высокий потенциал "1", который перебрасывает выход триггера 4 в со- 35 стояние "0", соответствующее разомкнутому состоянию ключа 8. Процесс в дальнейшем протекает аналогично и через ключ 8 на резистор 11 от источника 7 поступают изменяющиеся по дли-40 тельности импульсн с частотой следования f = 1)T<= f>/2 "". .Длительность импульсов пропорциональна входному коду N ° Ключи 9 и 10 непосредственно и через инвертор управляются (и+1) разрядом счетчика 2 и замыкаются в противофазе с частотой f,== ) T„=f,/2(и 4), Время замыкания каждого ключа 9 и.10 равно Т®. В установившемся режиме на интервале замкнутого ключа 9 конденсатор 14 заряжается через резистор 12 50 постоянным напряжением с выхода устройства U „„и напряжением от опорного н источника 7 через замкнутый или разомкнутый ключ 8, что создает через резистор 11 импульсный ток, среднее зна55 чение которогэ пропорционально времени замкнутого состояния ключа 8. Выходное напряжение устройства на этом интервале постоянно, так как ключ 10 разомкнут, что эквивалентно подаче 60 .нулевого напряжения на вход интегратора, состоящего из резистора 13, ключа 10, операционного усилителя 16 и конденсатора 15.
На интервале замкнутого состояния ключа 8 (t = Я» ) конденсатор 14 зарядился до значения Мр
Rг 4 g q p on ви х»„,р„(ч гр,а с„=(Я„R(,/R Ä>R,г)) с,4 °
На интервале (т,н -E ) ключ 8 разо, мкнут, конденсатор 14 разряжается до нуля.
О =Q в-(гл- и)/ г (/ (- (м "u)/ill
4 ВЫх 1 (g) да = R Си, Йа следующем интервале Т„, Ug х не меняется, так как ключ 9 разомкнут .и конденсатор 14 не иэменяет своего потенциала, равного нулю, вследствие чего интегратор на резисторе 13,клю че 10, операционном усилителе 16 и конденсаторе 15 подключен к источнику нулевого потенциала и не изменяет свое выходное напряжение. Таким образом в установившемся режиме на выходе устройства напряжение постоянно и пульсации отсутствуют независимо от относительной длительности импульса с» /Т х.
Результатом исследования уравнений (1) и (2) является наличие возможности выбрать элементы схемы, обеспечивающие высокую точность линейного преобразования кода в напряжение
К N при одновременном получении высокого быстродействия и заданного
Х вида переходного- процесса.
Динамические параметры предлагаемого устройства оцениваются в пер вом приближении эквивалентной передаточной функцией колебательного зве на (P)
63 R12c15 "4 йо СИ) К (КИ/R„)
Теоретические и экспериментальные исследования предлагаемого устройства показывают воэможность получить малое время переходного процесса в пределах (2-4) ТМ для скач- . кообразного изменения цифрового кода,;
Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства по сравнению с известным заключается в повышении быстродействия. .Повышение быстродействия определяется тем,что в известном устройства с возрастанием точности (разрядности) преобразования требуется увеличение постоянной времени фильтра пропорционально точности преобразования с тем, чтобы получить величину пуль-. саций на уровне погрешности. В.предлагаемом устройстве выходные пульсации отсутствуют и требуемая точность преобразования не влияет на время переходного процесса устройства, которое определяется только выбором параметров элементов схемы.
1075398
Составитель В. Першиков
Редактор В.Иванова ТехредЛ.Микеш КоррЬкторА.Зимокосов
Заказ 515/49, Тираж 862 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5
Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4
