Цифроаналоговый преобразователь

Цифроаналоговый преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЦИФРОАНАЛОГОВЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий источник опорного напряжения, первый кодоуправляемый делитель, операционный усилитель с резистором в цепи обратной связи и входной регистр, входы которого являются входными шинами, прямые выходы которого соединены соответственно с управляющими входами первого кодоуправляёмого делителя, аналоговый вход которого подключен . к выходу источника опорного напряжения , первый вькод - к инвертирующему входу операционного усилителя, а второй выход - к шине нулевого потенциала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и устойчивости работы преобразователя , в него введены второй кодоуправляемый делитель, выполненный аналогично первому, и дополнительный резистор, первьй вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала , а второй - с неинвертирующим входом операционного усилителя, инвертирующий вход которого подключен к первому выходу второго кодоуправляёмого делителя, управляющие входы которого соединены с соответствующими инверсными выходами входного регистра, а аналоговый вход объединен с вторым выходом и подключен к шине нулевого потенциала, причем сопротивление дополнительного резистора определяется по формуле i . СО Рос Рэкв1.-«экв, Р,лп сопротивление дополни Ог: РОСтельного резистора; сопротивление резистора обратной СВЯЗИ; . сопротивление кодоуправэкв , ляёмого делителя со стороны первого выхода при входном коде 1000 ... (режим включения одного старшего разряда)-, ЗКйл сопротивление кодоуправляёмого делителя со сто-роны первого выхода при входном коде 0111 ... (режим включения всех разрядов кроме старшего) .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„Л0„„1192143

»511 4 Н 03 М 1/6Ь

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ный резистор, первый вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала, а второй — с неинвертирующим входом операционного усилителя, инвертирующий вход которого подключен к первому выходу второго кодоуправляемого делителя, управляющие входы которого соединены с соответствующими инверсными выходами входного регистра, а аналоговый вход объединен с вторым выходом и подключен к шине нулевого потенциала, причем сопротивление дополнительного резистора определяется по формуле гд

pañ эк6, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3632113/24-24 (22) 09.08.83 (46) 15.11.85. Бюл . У 42 (72) Г.С.Власов и M.È.Ãîëóáåâ (53) 681.325(088.8) (56) Балакай В.Г. и др. Интегральные схемы аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей. Г1.: .Энергия, 1978, с. 30, рис. 1-6.

Гитис Э.И. Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств. M.: Энергия, 1975, с. 280, рис. 7 2. (54)(57) IIH<9POAHAПОГ0ВЫЙ IIPEOSPA30ВАТЕЛЬ,. содержащий источник опорного напряжения, первьп» кодоуправляемый делитель, операционный усилитель с резистором в цепи обратной связи и входной регистр, входы которого являются входными шинами, прямые выходы которого соединены соответственно с управляющими входами первого кодоуправляемого делителя, аналоговый вход которого подключен . к выходу источника опорного напряжения, первый выход — к инвертирующему входу операционного усилителя, а второй выход — к шине нулевого потенциала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и устойчивости работы преобразователя, в него введены второй кодоуправляемый делитель, выполненный аналогично первому, и дополнительRoc экь1 1 экв2

Р*б,1

Roc+ R3KB .+ экю

2 сопротивление дополнительного резистора; сопротивление резистора обратной связи; сопротивление кодоуправляемого делителя со стороны первого выхода при входном коде 1000 (режим включения одного старшего разряда); сопротивление кодоуправляемого делителя со стороны первого выхода при входном коде 0111.. . (режим включения всех разрядов кроме старшего).

1 11921

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к цифроаналоговым преобразователям и может быть.использова. но в аналого-цифровых системах конт- роля и управления.

Цель изобретения — повышение точности и устойчивости работы преобразователя за счет стабилизации эквивалентного выходного сопротивления 1О кодоуправляемого делителя и оптимизации параметров входных цепей операционного усилителя.

На чертеже представлена функциональная схема устройства. .15

Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, первый кодоуправляемый делитель 2, операционный усилитель (ОУ) 3 с резистором 4 в обратной связи, входной регистр 5, 20 входы которого являются входными шинами, второй кодоуправляемый делитель 6 и дополнительный резистор 7.

Выход источника 1 опорного напряжения (ИОН) подключен к аналоговому входу 8 первого кодоуправляемого делителя (КУД) 2, первый выход 9 которого подключен к инвертирующему входу ОУ 3 и через резистор 4 обрат30 ной связи с выходом ОУ 3. Второй выход 10 первого КУД 2 соединен с шиной нулевого потенциала. Прямые выходы входного регистра соединены с управляющими входами первого КУД 2, а инверсные — с управляющими входами второго КУД 6. Аналоговый вход 11 второго КУД 6 подключен к шине нулевого потенциала, а первый выход l2— к инвертирующему входу ОУ 3, неинвертирующий вход которого соединен с первым выводом дополнительного резистора 7, второй вывод которого как и второй выход l3 соединен с шиной нулевого потенциала. Ц

Устройство работает следующим образом.

Преобразуемый код поступает на

j)-входы регистра 5. Ключи в КУД 2 устанавливаются в соответствии с кодом на прямых выходах регистра 5, который соответствует преобразуемому коду, а ключи в КУД 6 устанавливаются в инверсные положения. Ток с выхода 9 КУД 2 преобразуется на ОУ 3 и резисторе 4 обратной связи в выходное напряжение устройства, которое описывается выражением

43 где V. — напряжение на выходе ucbn точника 1 напряжения, Ч вЂ” напряжение статической пог5itl 0 решности, выэыванное неидеальностью операционного усилителя;

ot; — кодовая цифра (О или 1) в

1-ом разрядЕ преобразуемого кода.

Выражение статической погрешности может быть представлено в виде

Р

/ + ос / Р 1 М Ос - йГ „Я где й", R — эквивалентное сопротивление соответствующего входа (+,-) усилителя относительно шины нуле вого потенциала; — сопротивление резистоОс ра 4 в цепи отрицательной обратной связи ОУ 3, см ° Е вх

„- паспортные значения начального напряжения .смещения, входного тока и разности входных токов ОУ 3, Выходное сопротивление КУД 2 (КУД 6) зависит от преобразуемого кода. Обозначим это сопротивление кзкВ.1

В таблице приведены значения

Q для всех кодов четырехразЭК8 + рядного ЦАП.

Расчет Яэ, для каждого из преобразуемых кодов 4-разрядного ЦАП, выполненного на основе КУД-тока

Р-2R, производится с использованием преобразований отдельных ячеек матрицы R -2R из "звезды" в "треугольник и обратно.

Значения Рэ„ „ лежат в диапазоне oo — 0,825R.

Значения сопротивления и „ !(й

Эк81 (таблица, колонка 3) соответствуют

Р для устройства без КУД 6 при

Рс = R и охватывают диапазон

0,452 R .

При этом согласно выражению (1) значение первого слагаемого формулы может меняться более, чем в два раза, а второе слагаемое при Р+ = 0 равно Я сс 7 р„.

Скомпенсировать погрешность от начального смещения, определяемого

1192143

1000.....0

8- =0111.....1 ср.......мр экв

Входной код

0,825R 0,825R

0,452R

0,412R

0,45GR .

0000

0,748R

0,744R

0,658R

0,727R

0,666R

0,627R

0,914R 0,700R

0001

2,977R

2,907R

1,927R

2,666R

1, 541R

1,246R 0,820R

1,143R 0,715R

0,976R 0,715R

1,185R 0,670R

1,249R 0,717R

2,000R 0,755k

0010

0,417R

0,417R

0,402R

0,417R

0,430R

0,430R

0011

0100

0101

0110

1, 684R

1, 213R О, 548В.

0111

1,213К 0,755R

1000

0,666R

2,0OOR

2,249R

2,185R

1001 .

1010

1, 684R

1,541R

0,555R

0,542R

0i717R

0,670R

0,418R

0,402В.

0,417R

0,417R

2,666R 0,715R

1011

О, 976В.

1, 143R 0,493R

1100

0 533R-

0,53М

0,477R

0,452R

1,927R 0,715R

0,450R

2,907R 0,820R

1,146R

1101

0,412R

2,977R 0,700K, 11!О

0,941R

0,825R

0,452R

0,825R первым слагаемым выражения (1) без использования КУД 6 невозможно. Однако при введении дополнительной декодирующей матрицы Ь, подключенной к инвертирующему входу ОУ 3 изменяет. значение Р . При R = R и сопротивлении декодирующей матрицы КУД 6

R, полученном при управлении этои матрицей инверсным значением преобразуемого кода., значения

= экв, II 1 экв приведены в таблице (колонка 6) .

Значения R для устройства с

КУД 6 изменяются в диапазоне

0,402 R -0,0452 R, т.е ° диапазон уже 15 в 10 раз.

Иинимизация второго слагаемого формулы (1) во всем диапазоне преобразуемых кодов происходит, если значение сопротивления резистора 4 установить равным Р(! Я к„ )1 R 3 > при коде

Согласно таблице это значение для 4-разрядного ЦАП равно 0,430R.

При этом максимальная величина

R"- aЬ еакс

lOOX " "57.. Для устR

+ ройства беэ КУД 6 эта величина составляет 1007.

Для АЦП с количеством разрядов 12 изменяется в несколько больэкв1 шем дипазоне — — 0,67R При этом минимальное сопротивление

Р в„в !(Р, соответствующее третьей колойке таблицы, составляет 0,4R,à диапазон изменения Rl(Р „ 1(Р в почти не меняется. Кроме того, сужение диапазона изменения выходного сопротивления КУД и введение резистора 7 благоприятно сказывается на такой характеристике ЦАП как устойчивость, из-за постоянства таких параметров, как Rsbix КУД и С вн (эа счет независимости количества ключей, подключенных к клемме 9, от преобразуемого йода).

1192143

Составитель А.Симагин

Техред М.Надь Корректор А.Обручар

Редактор Т.Парфенова

Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная,,4

Заказ 7174/58 Тираж 871

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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