Цифроаналоговый преобразователь

Изобретение относится к средствам обработки информации и может быть использовано при создании высокоскоростных функциональных цифроаналоговых и аналого-цифровых преобразователей и преобразователей частоты. Технический результат заключается в расширении арсенала средств того же назначения. В заявленном цифроаналоговом преобразователе, содержащем весовые двоично-взвешенные сопротивления 1 и аналоговые ключи 2, причем управляющие входы аналоговых ключей 2 соединены с соответствующими цифровыми управляющими выходами цифрового регистра 5, к точке объединения весовых двоично-взвешенных сопротивлений 1 подключены источник опорного тока Io 6 и вход повторителя напряжения 7, при этом аналоговые выходы аналоговых ключей 2 соединены с общей шиной схемы. 2 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике, автоматике и схемотехнике сопряжения цифровых и аналоговых сигналов в электронных схемах обработки информации и может быть использовано при создании простых высокоскоростных функциональных цифроаналоговых и аналого-цифровых преобразователей небольшой разрядности, в схемах преобразования частоты следования низкочастотных сигналов в напряжение в различных тахометрических и подобных им устройствах в области геофизического приборостроения, а также в схемах, требующих мгновенного вычисления функции 1/х.

Из существующего уровня техники широко известен классический параллельный цифроаналоговый преобразователь с использованием весовых двоично-взвешенных сопротивлений и аналоговых ключей, управляемых входным цифровым двоичным кодом (см. «Управляющие ЭВМ и комплексы. Раздел: Программно-технические комплексы (ПТК)», Доцент каф. ИУ-1 Суханов Владимир Александрович, материалы к лекциям, гл. 3.2, рис. 3.1, http://iul.my1.ru/_fr/0/_3_2011.pdf). Данное техническое решение принято в качестве прототипа.

Функциональная схема цифроаналогового преобразователя-прототипа приведена на фиг. 1 (см. прототип).

Принятые обозначения:

1 - n весовых двоично-взвешенных сопротивлений,

2 - n аналоговых ключей (S(0) - S(n-l)),

3 - источник опорного напряжения Uo,

4 - выходной суммирующий каскад на операционном усилителе,

5 - цифровой регистр.

Схема содержит n весовых двоично-взвешенных сопротивлений 1, n ключей (S(0) - S(n-l)) 2, управляемых входным цифровым двоичным кодом D = (d(n-1), d(n-2), … d(1), d(0)) с выхода n-разрядного цифрового регистра 5, источник 3 опорного напряжения Uo и выходной суммирующий каскад 4 на операционном усилителе. Одни концы весовых двоично-взвешенных сопротивлений 1 объединены в общую точку. К этой же точке подключен источник опорного напряжения Uo 3. Другие концы весовых двоично-взвешенных сопротивлений 1 подключены к аналоговым входам аналоговых ключей 2. Аналоговые выходы аналоговых ключей 2 присоединены к суммирующей шине, что обеспечивает параллельное соединение весовых двоично-взвешенных сопротивлений 1. Управляющие входы аналоговых ключей 2 соединены с соответствующими выходами цифрового регистра 5.

Схема работает следующим образом.

Каждый i-й ключ аналоговых ключей 2 подключает соответствующее сопротивление весовых двоично-взвешенных сопротивлений 1 к суммирующей шине цифроаналогового преобразователя, когда значение d(i) = 1, и отключает его от нее, когда значение d(i) = 0. Сопротивления Ri весовых двоично-взвешенных сопротивлений 1 таковы, что обеспечивается пропорциональность протекающего в них тока двоичному весу соответствующего разряда входного цифрового двоичного кода. При этом i = 1, 2, …, (n-1), где Ro - сопротивление самого старшего значащего разряда d(n-1) (наименьшее по величине), сопротивление следующего равно 2*Ro и т.д. до сопротивления в младшем значащем разряде, значение которого равно В точку объединения весовых двоично-взвешенных сопротивлений 1 подается опорное напряжение Uo от источника 3 опорного напряжения. Выходной ток в суммирующей шине цифроаналогового преобразователя при этом определяется соотношением

а напряжение на выходе схемы -

где

d(i) = 0 или 1 - значение i-го значащего разряда входного цифрового двоичного кода.

Roc - сопротивление обратной связи.

Недостатком описанного цифроаналогового преобразователя-прототипа является невозможность преобразования входного цифрового двоичного кода в аналоговую величину, обратно-пропорциональную значению этого кода.

Техническим результатом изобретения является возможность преобразования входного цифрового двоичного кода в аналоговую величину, обратно-пропорциональную значению этого кода.

Технический результат достигается тем, что цифроаналоговый преобразователь, содержащий n весовых двоично-взвешенных сопротивлений, одни концы которых объединены, а другие подключены к аналоговым входам n аналоговых ключей, причем управляющие входы n аналоговых ключей соединены с соответствующими цифровыми управляющими n выходами цифрового регистра, к точке объединения n весовых двоично-взвешенных сопротивлений подключены источник опорного тока Io и вход повторителя напряжения, при этом аналоговые выходы n аналоговых ключей соединены с общей шиной схемы, а напряжение на выходе повторителя напряжения определяется выражением

где:

- падение напряжения на сопротивлении самого младшего значащего разряда цифроаналогового преобразователя,

Io - ток источника опорного тока,

Ro - сопротивление самого старшего значащего разряда цифроаналогового преобразователя,

n - разрядность цифроаналогового преобразователя,

d(i) = 0 или 1 - значение i-го значащего разряда входного цифрового двоичного кода.

Функциональная схема заявленного цифроаналогового преобразователя представлена на фиг. 2. Принятые обозначения:

1 - n весовых двоично-взвешенных сопротивлений,

2 - n аналоговых ключей (S(0) - S(n-1)),

5 - цифровой регистр.

6 - источник опорного тока Iо,

7 - повторитель напряжения.

Схема содержит n весовых двоично-взвешенных сопротивлений 1, n ключей (S(0) - S(n-l)) 2, управляемых входным цифровым двоичным кодом D = (d(n-1), d(n-2), … d(1), d(0)) с выхода n-разрядного цифрового регистра 5, источник 6 опорного тока Io и повторитель 7 напряжения.

Схема работает следующим образом.

Одни концы весовых двоично-взвешенных сопротивлений 1 подключены к аналоговым входам аналоговых ключей 2, управляемых входным цифровым двоичным кодом с цифрового регистра 5. Другие концы весовых двоично-взвешенных сопротивлений 1 объединены в общую точку. Каждый i-й разряд цифрового регистра 5 управляет ключом Si аналоговых ключей 2, который подключает Ri весовых двоично-взвешенных сопротивлений 1 к общей шине схемы, когда значение d(i) = 1, и отключает его, когда значение d(i) = 0. Сопротивления Ri весовых двоично-взвешенных сопротивлений 1 таковы, что обеспечивается обратная пропорциональность падения напряжения на них двоичному весу соответствующего разряда входного цифрового двоичного кода. При этом i = 1, 2, …, (n-1), где Ro - сопротивление самого старшего значащего разряда d(n-1) (наименьшее по величине), сопротивление следующего равно Ro*2 и т.д. до сопротивления в младшем значащем разряде, значение которого равно В точку объединения весовых двоично-взвешенных сопротивлений 1 подается опорный ток Io от источника 6 опорного тока. В качестве результата преобразования при этом используется падение напряжения на суммарной проводимости весовых двоично-взвешенных сопротивлений 1. Это напряжение подается на выход схемы через повторитель 7 напряжения на операционном усилителе. Суммарная проводимость параллельно включенных весовых двоично-взвешенных сопротивлений 1 определяется следующим соотношением:

или через проводимости,

где Go = 1/Ro,

или

или

или

Напряжение на выходе ОУ с учетом (1) определяется соотношением:

или в окончательном виде

где

- падение напряжения на сопротивлении самого младшего значащего разряда цифроаналогового преобразователя,

Io - ток источника опорного тока,

Ro - сопротивление самого старшего значащего разряда цифроаналогового преобразователя,

n - разрядность цифроаналогового преобразователя,

d(i) = 0 или 1 - значение i-го значащего разряда входного цифрового двоичного кода.

Таким образом, достигается заявленный технический результат, заключающийся в возможности преобразования входного цифрового двоичного кода в аналоговую величину, обратно-пропорциональную значению этого кода.

Цифро-аналоговый преобразователь, содержащий n весовых двоично-взвешенных сопротивлений, одни концы которых объединены, а другие подключены к аналоговым входам n аналоговых ключей, причем управляющие входы n аналоговых ключей соединены с соответствующими цифровыми управляющими n выходами цифрового регистра, отличающийся тем, что к точке объединения n весовых двоично-взвешенных сопротивлений подключены источник опорного тока Io и вход повторителя напряжения, при этом аналоговые выходы n аналоговых ключей соединены с общей шиной схемы, а напряжение на выходе повторителя напряжения определяется выражением

где Uo=Io*Ro*2^(n-1) - падение напряжения на сопротивлении самого младшего значащего разряда цифроаналогового преобразователя,

Io - ток источника опорного тока,

Ro - сопротивление самого старшего значащего разряда цифроаналогового преобразователя,

n - разрядность цифроаналогового преобразователя,

d(i)=0 или 1 - значение i-го значащего разряда входного цифрового двоичного кода.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для преобразования аналоговых сигналов в цифровой код и регистрации полученного кода в памяти.

Изобретение относится к автоматике, телемеханике и вычислительной технике и может быть использовано в телеметрических системах с времяимпульсной модуляцией (ВИМ).

Изобретение относится к области радиотехники, электросвязи, информационно-измерительной техники и может применяться для нелинейного цифроаналогового преобразования сигналов разной точности и сложности.

Группа изобретений относится к измерительной технике. Технический результат - обеспечение заданной точности аналого-цифрового преобразования за счет обеспечения контролируемого уменьшения или исключения погрешности дискретного представления сигнала путем управления частотой дискретизации.

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники. Техническим результатом является повышение точности преобразования угла в код без использования внешнего эталона.

Изобретение относится к области цифроаналогового преобразования и может быть использовано в устройствах преобразования цифрового кода в аналоговое напряжение. Техническим результатом является повышение точности цифроаналогового преобразования, уменьшение количества слагаемых опорных напряжений, уменьшение диапазона значений опорных напряжений.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к следящим АЦП многоразрядных приращений, и может быть использовано для непрерывного преобразования напряжения в цифровой код для преобразователей сигналов сельсин-код, резольвер-код и магниточувствительных датчиков угла поворота и положения на основе магниторезистивных сенсоров и датчиков Холла.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для преобразования аналоговых электрических сигналов эквивалентно позиционному или модулярному представлению.

Группа изобретений относится к вычислительной технике и может быть использована для калибровки АЦП. Техническим результатом является обеспечение автоматической калибровки АЦП.

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах и приборах с цифровой обработкой информации.

Изобретение относится к измерительной электронной технике и может использоваться для преобразования нескольких аналоговых сигналов в цифровые. Предложенный двухканальный аналого-цифровой преобразователь содержит ключ, одноканальный аналого-цифровой преобразователь, мультиплексор с двумя регистрами на своих выходах, а также формирователь импульсов коммутации, выход которого соединен с управляющим входом ключа и мультиплексора, при этом входами этого двухканального аналого-цифрового преобразователя являются входы каналов ключа, его выходами являются выходы регистров, выход одноканального аналого-цифрового преобразователя соединен с входом мультиплексора. В указанный преобразователь введен формирователь коротких импульсов и дополнительный ключ, включенный между выходом первого ключа и входом одноканального аналого-цифрового преобразователя, при этом второй вход дополнительного ключа закорочен, а управляющий вход этого дополнительного ключа соединен с выходом формирователя коротких импульсов коммутации, вход которого подключен к выходу формирователя импульсов коммутации. Изобретение решает задачу снижения погрешности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может найти применение для аппаратной реализации вычисления функций. Технический результат заключается в расширении арсенала средств для вычисления функциональных зависимостей. Цифровой функциональный преобразователь содержит четыре сумматора, два сдвигающих регистра, блок анализа, блок хранения констант, блок управления, четыре входа и четыре выхода, причем сдвигающие регистры связаны с сумматорами-вычитателями, выходы которых связаны с блоком анализа, а его выходы - с блоком управления и всеми сумматорами-вычитателями. 1 ил.

Изобретение относится к электронным информационным техническим решениям общего назначения. Технический результат заключается в обеспечении устранения взаимовлияния прямого тракта и обратной связи, а также устранение апериодического эффекта от обратной связи. Предлагаемый способ состоит в том, что последовательность импульсов с входа устройства подвергается инверси знака для каждого четного импульса, посредством сохранения в памяти состояния входа на предыдущем шаге с помощью вспомогательного триггера, если на предыдущем шаге уровень сигнала был зафиксирован, то текущий шаг вычислений рассматривается в качестве четного. Последовательность импульсов на входе подвергается инверсии, чтобы обеспечить срабатывание триггера детектора сигнала на предыдущем шаге в противофазе по отношению к основному триггеру, на который и поступает полученная промежуточная последовательность импульсов с инверсией знака для каждого четного импульса, которая перед этим подвергается дополнительной коррекции. 2 н.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного определения положения вала электродвигателя. Абсолютный оптический однооборотный угловой энкодер содержит n оптопар, где n - разрядность энкодера, растровый диск с одной кодирующей дорожкой, состоящей из последовательно расположенных прозрачных и непрозрачных секторов, причем оптопары располагают с одинаковым шагом a, где a, равное 360/2n, - разрешающая способность энкодера, а кодирующую дорожку формируют в соответствии с двоичной последовательностью длиной m=2n, при этом каждой цифре последовательности соответствует угловой размер a, нулю ставится в соответствии непрозрачный сектор, единице прозрачный - или наоборот. Технический результат - максимальное разрешение для разрядности n энкодера. 2 ил., 2 табл.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аналого-цифровым преобразователям, и может быть использовано в цифровых системах для измерения и контроля аналоговых величин. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей, повышении точности и быстродействия и снижении сложности схемы. Расширение функциональных возможностей заключается в обеспечении возможности аналого-цифрового преобразования не только однополярных положительных, но также однополярных отрицательных и двуполярных сигналов. Устройство содержит: делитель опорного напряжения; М мультиплексоров; М компараторов напряжения; регистр; генератор тактовых импульсов; триггер; формирователь кодов, блок определения знака и инвертирования отрицательных напряжений, в состав которого входят аналоговый инвертор, компаратор, два аналоговых ключа. 5 ил., 1 табл.

Изобретение относится к схемотехнике, автоматике, промышленной электронике и аналого-цифровой технике и может быть использовано в устройствах преобразования цифровых величин в пропорциональные аналоговые величины. Техническим результатом является уменьшение значения составляющей погрешности преобразования. Устройство содержит резистивную матрицу R-2R с обратным подключением ее входа и выхода, группу резисторов, источник опорного напряжения, операционный усилитель с резистором обратной связи, источник двух постоянных питающих напряжений положительной и отрицательной полярностей, выводы для подключения параллельного входного цифрового кода и одинаковые блоки управления резистивной матрицей, число которых равно числу разрядов в параллельном входном цифровом коде, каждый из которых содержит два операционных усилителя с резистором обратной связи, четыре управляемых ключа и инвертор. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к средствам обработки информации и может быть использовано при создании высокоскоростных функциональных цифроаналоговых и аналого-цифровых преобразователей и преобразователей частоты. Технический результат заключается в расширении арсенала средств того же назначения. В заявленном цифроаналоговом преобразователе, содержащем весовые двоично-взвешенные сопротивления 1 и аналоговые ключи 2, причем управляющие входы аналоговых ключей 2 соединены с соответствующими цифровыми управляющими выходами цифрового регистра 5, к точке объединения весовых двоично-взвешенных сопротивлений 1 подключены источник опорного тока Io 6 и вход повторителя напряжения 7, при этом аналоговые выходы аналоговых ключей 2 соединены с общей шиной схемы. 2 ил.

Наверх