Преобразователь код-напряжение

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОД-НАПРЯЖЕНИЕ , содержащий аналого-цифровой преобразователь; усилитель, выход которого является выходнрй шиной, блок вычитания и цифроаналоговый преобразователь, выход которого через , усилитель соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, первые выходы которого соединены с первыми входами блока вычитания, вто рые входы которого являются шинами входного кода, отличающийс я тем, что, с целью повьш1ения надежности и точности путем расширения диапазона компенсации погрешностей ,в него введен накапливающий сумматор , выполненный на формирователе импульса сброса, последовательно соединенных сумматорах комбинационного типа и регистрах, выходы которых соединены с входами цифроаналогового преобразователя и с вторыми входами сумматоров, третьи входы которых подключены к соответствующим первым выходам блока вычитания, второй выход которого соединен с первым входом формирователя импульса сброса, второй вход которого подключен к выходу переноса сумматора комбинационного типа старших разрядов, а выход к входу установки в О регистров, i входы разрешения записи которых соединены с вторым выходом аналого-циф (Л рового преобразователя, а информационные входы - с соответствующими информационными выходами сумматоров комбинационного типа, первый вход сумматора комбинационного типа младших разрядов соединен с шиной нулевого потенциала, при этом третий вход формирователя импульса сброса CD соединен с шиной постоянного потенциала . Х 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (Я) 4 Н 03 И 1 66

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3778348/24-24 (22) 14.06.84 (46) 07.12.85. Бюл. Р 45 (72) И.Л.Шаповалов, А.К.Савчук, Ю.Н.Бутейко и В.Н.Чуков (53) 681.325(088.8) (56) Патент Франции Ф 2386939, кл. Н 03 К 13/02, 26.10.78.

Патент ФРГ У 3003099, кл. Н 03 К 13/02, 31.07.80. (54)(») ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОД-НАПРЯ-.

ЫЕНИЕ, содержащий аналого-цифровой преобразователь, усилитель, выход которого является выходной шиной, блок вычитания и цифроаналоговый преобразователь, выход которого через усилитель соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, первые выходы которого соединены с первыми входами блока вычитания, вто рые входы которого являются шинами входного кода, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности и точности путем расширения диапазона компенсации погрешнос-. тей,в него введен накапливающий сумматор, выполненный на формирователе импульса сброса, последовательно соединенных сумматорах комбинационного. типа и регистрах, выходы которых соединены с входами цифроаналогового преобразователя и с вторыми входами сумматоров, третьи входы которых подключены к соответствующим первым выходам блока вычитания, второй выход которого соединен с первым входом формирователя импульса сброса, второй вход которого подключен к выходу переноса сумматора комбинационного типа старших разрядов, а выход— к входу установки в "0" регистров, входы разрешения записи которых соединены с вторым выходом аналого-цифрового преобразователя, а информационные входы — с соответствующими информационными выходами сумматоров комбинационного типа, первый вход сумматора комбинационного типа младших разрядов соединен с шиной нулевого потенциала, при этом третий вход формирователя импульса сброса соединен с шиной постоянного потенциала.

1197084 ряжения.

1

Изобретение относится к информацйонно-измерительной технике, в част ности к измерительным преобразователям цифрового слова в аналоговый выходной сигнал.

Целью изобретения является повышение надежности и точности преобра,зователя код-,напряжение путем упрощения устройства и расширения диапазона компенсации погрешностей,обусловленных изменением элементов схемы °

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого преоб. разователя.

Входной параллельный двоичный код поступает на второй вход блока

3 вычитания, на первый вход которой с выхода АЦП поступает код, соот5 ветствующий величине выходного напС второго выхода блока 3 вычитания цифровой код, представляющий собой разность этих двух кодов, поступает на третьи (информационные) входы накапливающего сумматора 5. На второй (знаковый) вход накапливающего сумматора 5 подается сигнал знака разности с первого выхода блока 3 вычитания, а на первый 1управляющий) вход накапливающего сумма20

50

Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, усилитель 2, блок 3 вычитания, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 4, накапливающий сумматор 5, Выход ЦАП 4 через усилитель 2,выход которого является выходной шиной, соединен с входом АЦП 1. Первые выходы АЦП 1 подключены к первым входам блока 3 вычитания, вторые входы которого являются шинами входного кода.

Накапливающий сумматор 5 содержит формирователь 6 импульсов сброса, последовательно соединенные сумматоры 7 комбинационного типа и регистры 8. Выходы регистров соединены с входами ЦАП и с вторыми входами сумматоров 7 комбинационного типа, третьи входы которых подключены к соответствующим первым выходам блока 3 вычитания. Второй выход блока 3 вычитания подключен к первому входу формирователя 6 импульсов сброса, второй вход которого соединен с выходом переноса сумматора.7 комбинационного типа старших разрядов. Выход формирователя 6 подключен к входу установки в "0" регистров

8,входы разрешения записи которых соединены с вторым выходом АЦП 1, Информационные входы регистров 8 подключены к соответствующим выходам сумматоров 7 комбинационного типа. Первый вход (переноса) сумматора 7.3 комбинационного типа младших разрядов соединен с шиной нулевого потенциала. Третий вход формирователя 6 импульса сброса соединен с шиной постоянного потенциала.

Преобразователь код-напряжение работает следующим образом.

45 тора 5 поступает сигнал "Конец преобразования" с второго выхода АЦП 1.

Код разности поступает на информационные входы А малоразрядных сумматоров 7.1 — 7.3 накапливающего сумматора S. На информационные входы В данных сумматоров 7..1-7.3 поступает код с выходов параллельных регистров 8.1-8.3. На второй вход элемента 6.3 в формирователе б.через элементы 6.1 и 6.2 подается сигнал знака разности. С выходов сумматоров

7..2-7.3 полученный код суммы поступа ет на информационные входы D трех параллельных регистров 8.1-8.3. Запись кода суммы в регистры в случае ее положительного знака происходит по управляющему сигналу "Конец преобразования, поступающему do второго выхода АЦП 1. При этом на выходе переноса старших разрядов устанавливается сигнал логический "0".

Если код суммы становится отрицательным, то единичный сигнал на выходе переноса старших разрядов с г сумматора 7.1 установит на выходе формирователя б импульса сброса, выполненного,например на трех двухвходовых элементах ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ на- капливающего сумматора 5, единичный сигнал устанбвки в "0 регистров

8.1-8.3. При этом на выходе данных регистров устанавливаются логические

"0".В ItAII4 цифровой код преобразуется в напряжение, соответствующее коду на входе ЦАП 4. Выходное напряжение ЦАП 4 усиленное по мощности усилителем 2, поступает на выход устройства и одновременно на вход АЦП 1.

Рассмотрим один цикл работы преобразователя код-напряжение.

Допустип, в какой-то момент времени на вход ЦАП 4 поступает разрядный

1197084

На вход преобразователя поступает двоичный паралльный код а,а,. ..а . Этот код поступает на йервый вход блока 3 вычитания. Пусть в этот же момент времени на выходе преобразователя код-напряжение имеем напряжение U . Выходное напряжение

U< поступает .на вход АЦП 1, где преобразовывается в двоичный параллельный код 1,,Ь2,..Ь ц.Этот код поступает с информационного выхода АЦП 1 на 2-й вход блока 3 вычитания. В блоке 3 вычитания находится разйость

С <1,С2 1, С МЕЖДУ ВХОДНЫМ КОДОМ И кодом, соответствующим выходному напряжению

30 с,, с,... c„= а „, а,... а„-bf,b ь„.

Код разности с,с,...,с11 поступает на информационный вход накапливающего сумматора 5., причем четыре, 40 старших разряда поступают на информационный вход А сумматора 7.1, четыре средних разряда — на информационный вход А сумматора 7.2, четыре младших разряда — на информационный вход A сумматора 7.3. Одновременно с второго выхода блока 3 вычитания на знаковый вход накапливающего сумматора 5 (вход элемента 6.1 формирователя импульса сброса) поступает сигнал знака разности. В случае если разность с;,с,...,с отрицательна на вход элемента 6.1 формирователя 6 импульса сброса поступает сигнал логической "1". Если же разность 55 положительна, то — "0" На информационные входы В сумматоров 7.1-7.3 поступает код d,,d2.. .deaf записандвоичный параллельный код d<,d2,...й

Этот код записан в регистрах 8.1-8.3 накапливающего сумматора 5, причем четыре старших разряда записаны в регистр 8.1, четыре средних разряда— в регистр 8.2, четыре младших разряда †. в регистр 8. 3. Этот код в ЦАП

4 преобразуется в напряжение П1, причем напряжение U< пропорционально величине эталонного напряжения в 10

ЦАП 4 и двоичному параллельному .коду

:с11,0,.. >dh Напряжение U1 поступает на вход усилителя 2, где усиливается по мощности и поступает на выход преобразователя код-напряжение. Величину выходного напряжения обозначим через П, 2 У где КУ вЂ” коэффициент передачи усилителя 2 по напряжению. ный в регистрах 8.1-8.3. Причем разряды поступают на информационные входы В сумматоров 7.1-7.3 соответственно с записью кодов в регистрах.

В сумматорах 7.1-7.3 происходит суммирование этих кодов

c1,° c 2» с 1 + 1 1d <» d

BfjP2j ° ° ° je, 11

Полученный код суммы е,е, ...,е z по сигналу разрешения записи, посту пающему на управляющий вход накапли1 вающего сумматора 5 с выхода "Конец преобразования" АЦП 1 переписывается

f в регистры 8.1--8.3; Следует отметиты, что сигнал разрешения записи выдается с учетом времен задержки в блоке 3 вычитания и в сумматорах 7.17.3 накапливающего сумматора 5. Код суммы е, 1е,...,en может иметь как положительный, так и отрицательный знак.

Если знак кода суммы положителен, :то на выходе Р переноса сумматора

7.1 устанавливается сигнал логического "0". Логический "0" устанавли- . вается также на выходе элемента 7 ° 3 формирователя 6 импульса сброса.При этом код суммы е1,е,,...р записы2 вается в регистры 8.1-8.3 беэ изменения

Следует отметить, что наибольшее положительное число на выходе сумма торов 7.1-7.3 имеет вид 01111111111 11

1I 11

Р где 0 является символом знака числа. Поэтому,во избежание переполнения и разрядного сумматора при Сложении двух и-разрядных двоичных чисел мы должны всегда иметь "01 (а1 =О) в старшем разряде входного кода.

Таким образом, преобразователь код-напряжение работает с 11-разрядным входным кодом.

Если же код суммй е,,е ...,е„ отрицателен, то на выходе Р переноса сумматора 7.1 единичный сигнал установит. на выходе элемента 1.3 формирователя: импульса сброса единичный сигнал установки в "0" регистров 8.1-8 ° 3 вследствие чего устраняется возможность записи кода с отрицательным знаком в регистры 8.1-8,3 и обеспечивается совпадение полярности эталон ного напряжения ЦАП 4 и выходйого напряжения U1.

В случае, если код выходного напряжения Пу преобразователя код-напряжение соответствует входному а,,а,. а,а,,а ф Ь,,Ъ,...,Ьд, I

Составитель С.Михиенко

Редактор Г. Волкова Техред З.Палий Корректор Г.Решетник

Заказ 757á/58 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

S 11 ..a>,получаем а,а,...,а„= Ь„,Ь

-„bg-Тогда код разности с„,с,...,с„

Напряжение U на выходе преобразователя остается неизменным.

В случае изменения входного кода а,а,...,а„ или изменения параметров элементов устройства (колебания опорного напряжения ЦАП 4, изменения коэффициента преобразования ЦАП 4 Кп или коэффициента усиления усилителя

Е > получаем

97084 4

Тогда на выходе блока 3 вычитания появляется код разности с,с,...с = а„,а,...,а„ вЂ” Ь,,Ь,...,Ъ„ О.

Далее имеем еi,ед,...,e„= d „,d, ° °, „ + с„,с,...,с„.Код на входе

ЦАП 4 изменяется таким образом, что-. бы компенсировать разность между входным кодом и кодом, соответствующим выходному напряжению преобразо10 вателя U .

Таким образом, преобразователь код-напряжение отслеживает изменения входного кода и компенсирует rtorPe>ности, вызванные колебаниями параметров элементов схемы.