Цифроаналоговый преобразователь

Цифроаналоговый преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при построении прецизионных цифроаналоговых преобразователей, а также контрольно-измерительной аппаратуры. Цель изобретения - повышение точности. Цифроаналоговый преобразователь содержит источник 1 опорного напряжения, основной кодоуправляемый делитель 2, два дополнительных кодоуправляемых делителя 3,4, выходной 11, первый 12 и второй 13 преобразователи ток-напряжение, два масштабирующих элемента на резисторах 20 и 21, входную 22 и выходную 23 шины. Положительный эффект достигается за счет инверсного включения кодоуправляемого делителя 3 и соединения выхода преобразователя 13 через масштабирующий элемент с инвертирующим входом преобразователя 12. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ, РЕСПУБЛИК

09) (1I) (51) 5 Н- 03 М 1/66

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к авто скомусвидетвльСтвЬ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4379724/24-24 (22) 19.02.88 (46) 15.02.90. Бюл. Р 6 (71) Пензенский политехнический институт (72) А.А. Данилов и Г.П. Шлыков (53) 681.325(088.8) (56) Шлыков Г.П. Аппаратурное опреде.-. ление погрешностей цифровых приборов.

N.: Энергоатомиздат, 1984;

Авторское свидетельство СССР

Ф 1463151, кл. Н 03 М 1/66, 25.03.87. (54) ЦИФРОАНАПОГОВЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при построении прецизионных цийроаналого2 вых преобразователей, а также контрольно-измерительной аппаратуры. Цель изобретения — повышение точности.

Цифроаналоговый преобразователь содержит источник i опорного напряжения, основной кодоуправляемый делитель 2, два дополнительных кодоунравляемых делителя 3, 4, выходной 11, первый

12 и второй 13 преобразователи токнапряжение, два масштабирующих элемента на резисторах 20 и 21 входную

22 и выходную 23 шины. положительный эффект достигается за счет инверсного включения кодоуправляемого делителя 3 и соединения выхода преобразователя

13 через масштабирующий элемент с инвертируюшим входом преобразоватепя 12.

1 ил °

1543546

R«

СМ

U,„ ц;

2R (2) де R

SblX

5ЫХ 4

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при построении прецизионных цифроаналоговых преобразователей, а также контрольноизмерительной аппаратуры, 5

Цель изобретения — повьппение точности.

На чертеже представлена функциональная схема цифроаналогового пре- 10 бр аз ов ателя.

Цифроаналоговый преобразователь одержит источник 1 опорного напряения, основнобп-разрядный кодоуправяемый делитель КУД) 2, два дополнитель 5 ных и-и (и-1) — разрядных1 УД Зи 4 соот ветственно, каждыйКУД выполненв виде езистивной матрицы (5-7) и группы перелючателей (8;10), выходной 11.,первый

2 и второй 13..преобразователи ток- 20 апряжение, каждый из которых выполен в виде операционного усилителя

14-16) и резистора (17-19) обратной . вязи, два масщтабирующих элемента а резисторах 20 и 21, а также вход- 25 ую 22 и выходную 23 шины. к

Резистивная матрица 6 выполнена фа резисторах 24 и резисторе 25, резифтивная матрица 7 — на резисторах 26, З0 резисторе 27 и резисторах 28.

Цифроаналоговый преобразователь аботает следующим образом.

Переключатели 8 подключают выходы езистивной матрицы 5 типа R 2R то к 35

/ бщей шине, то к суммирующей точке выодного преобразователя 11 ток — наряжение в зависимости от управляюа(его кода (a,, ..., а,,;... аа) аа п1ине 22, где à g (0; 1) .. 40

Выходное напряжение преобразоват еля формируется на выходе операционного усилителя 14 (шина 23) в соответствии с выражениями

45 (1) 3, = à I I = — (U -ф)-I М!Х к — — 2R «!

1" 1 50 сопротивление резистора 17 обратной связи операционного усилителя 14;. выходной ток основного КУД

2;

55 выходное напряжение первого преобразователя 12 токнапряжение; сопротивление первого масштабирующего элемента на резисторе 20; напряжение смещения нуля операционного усилителя 14; ток i-ro разряда основного

КУД 2; потенциал i-го .узла КУД 2 и потенциал на выходе i-ro разряда резистивной матрицы

5 типа R-2R; сопротивление разрядного резистора основного КУД 2; — составляющие i-го разрядного тока основного КУД 2, которые ответвляются в дополнительные КУД 3 и 4.

В случае идеальных переключателей

8 и операционного усилителя 14 потенциалы Ср; на выходах резистивной матрицы 5 типа R-2R должны быть.равны нулю. Из-за остаточных сопротивлений переключателей 8, напряжения смещения нуля и напряжения ошибки статизма операционного усилителя 14 потенциалы И отличаются от нуля и

11 определяются выражением ф=а;I;r;+a;(I,r;+U„+U ), где а =1-а - инверсное значение раз.! рядной цифры кода;

r r, — остаточные сопротивления переключателей 8

i-..ro разряда соответственно нри а 0 и а;=.1;

Пст =-Пьых К " напряжение ошибки ста. тизма операционного усилителя 12;

К --коэффициент усиления усилителя 14 без обратной связи.

Под действием этих потенциалов узловые потенциалы КУД 2 изменяются на величину ДБ . Поэтому выходной

1 ток основного КУД 2 и его погрешность

Ь1 ы„ можно представить в виде

Е п . 2

Х = - > и — — +ДХ (3)

sblx 2 „ 2 а! ebix! 1=1

1 11! и

Д 81)1Х:" Ц (Е

ie! i l

h n-1 1 —,7,а I -,0 а I = (;-- + ---)»

K!1 1 K«Я 2Я

1= =1 3

1 1 1 х, а ДП, — (-- + — + — -) а;(; —, 2R R, -(-- + — ) а С, 1 1

2R Rg (4) 5 15435 где R,, R< — сопротивления резисторов

24 младших и резистора

25 старшего разрядов

КУД 3;

R — сопротивленйе разрядного резистора 28 дополнительного КУД 4;

Š— напряжение источника 1 опорного напряжения.

Для компенсации первого члена выражения (4) дополнительный КУД 4 осуществляет весовое суммирование потенциаловЯ;(з. = 1, п-1), аналогичное такому же весовому суммированию потен- 15 циалов в основном КУД 2, при этом потенциал i-го узла КУД 4 равен П; /2.

Поэтому при подсоединении выходов резистивной матрицы (значение сопротивлений резисторов 26-28 которой удов-- 20 летворяют условию К =. 2Ro>= 4R

2В при помощи переключателей 10. или к общей шине, или к суммирующей точке первого преобразователя 12 ток-напряжение, в суммирующую точку второго 25 операционного усилителя 15 с выхода

КУД 4 поступает ток

1 и-1

< d4 2R

Э 1=1

Дпя компенсации второго члена вы- 30 ражения (4) переключатели 9 подсоединяют выходы резистивной матрицы

6 то к общей шине, то к суммирующей

1 точке второго преобразователя 13 токнапряжение. Под действием выходного 35 напряжения UBb,x < третьего операционного усилителя 16 в суммирующую точку второго операционного усилителя 15 поступает ток

Usaix 2 Rocz 1 - 1 40 где R — сопротивление резистора 19 обратной связи третьего операционного усилителя 16;

R — сопротивление второго масш- 5 табирующего элемента на резисторе 21.

В результате выходное напряжение первого преобразователя 12 ток-напряжение 50

8 1 ос кУА4 2 2Р + a; и-

3; 1

+ R - --(--, а;q + -- à q ), (5) 55

Re< 1 1

ociRì R R x h 1 I; l где Roc — сопротивление резистора 18 обратной связи второго операционного усилителя 15.

46 6

С учетом (1)-(5) справедливо

Roc

U = -Е ---,, а — — + U (1+ — -)+

sblx oR с I 2 1 см к

j el Alt

1 К 1 1

2R RM(2Rg 2R ос 2R R< КЗ R> м1 R ма (1 1 1 Roc Rock ) 2R Rg R2 м R м алЯ„°

При обеспечении косi - мi Roe< RocL

Ri = 2R — — — — (--- — — — - 1); ос1 +R„R> Rag (К >с Кос

1 Км(К мс

R =R(— ---1)

R ac<

R < выходное напряжение цифроаналогового преобразователя и

Roo

U = -Е --""" а - — — + U (t+ — -) °

6ых ОЯ, 12 0 см

)=l .м

Таким образом, по сравнению.с известным предлагаемый преобразователь при том же быстродействии обладает более высокой линейностью функции преобразования, поскольку (при компенсации погрешностей .от остаточных сопротивлений ключей, напряжения смещения нуля и напряжения ошибки статизма- выходного усилителя) методическая кодозависимая составляющая погрешности выходного напряжения ЦАП не возникает.

Формула изобретения

Цифроаналоговый преобразователь, содержащий источник опорного напряжения, основной .п-разрядный кодоуправляемый делитель, первый (n-1)-разрядный и второй и-разрядный дополнительные кодоуправляемые делители, первый, второй и выходной преобразователи ток-напряжение, последний из которых выполнен в виде первого операционного усилителя и первого резистора обратной связи, включенного между выходом и инвертирующим входом первого операционного усилителя, вы-. ход и неинвертирующий вход которого являются соответственно выходной шиной и шиной нулевого потенциала, первый преобразователь ток-напряжение выполнен в виде второго операционного усилителя и второго резистора об-

1543546 ратной связи, включенного между выходом и инвертирующим входом второго операционного усилителя, выход которого через первый масштабирующий эле5 мент, выполненный в виде первого резИстора, соединен, с инвертирующим входом первого операционного усилител 1, второй преобразователь ток-напряжение выполнен в виде третьего опера- 1О онного усилителя и третьего резистора обратной связи, включенного между выходом и инвертирующим входом третьего операционного усилителя, выхбд и неинвертирующий вход которого срединены соответственно с первым вывЬдом второго масштабирующего элемент, выполненного в виде второго рез 1стора, и с шиной нулевого потенциа 1а, основной и-разрядный кодоуправл емый делитель выполнен в виде перв и группы переключателей и резистивн и матрицы типа К-2К из и-1 послед 1вательно соединенных резисторов связи, и разрядных резисторов и корректирующего резистора, первые выводы п 1 разрядных резисторов, кроме п-го, срединены с первыми выводами соответствующих резисторов связи, первый выврд п-го разрядного резистора объеди- 30 н н с вторым выводом (1т-1 ) -го резистор связи и подключен к первому выход источника опорного напряжения, в орой выход которого соединен с шин и нулевого потенциала, вторые выво- 35 д 1 разрядных резисторов резистивной матрицы типа R-2R соединены с инфорМационными входами соответствующих переключателей первой группы переключателей, первые выходы которых под- 49

/ к11ючены к шине нулевого потенциала» а вторые выходы подключены к инвер.— тирующему входу первого операционного усилителя, корректирующий резистор резистивной матрицы типа -2R вклю- 4 чен между шиной нулевого потенциала ,и первым выводом первого резистора связи резистивной матрицы типа К;2К, первый и-1 разрядный дополнительный кодоуправляемый делитель выполнен на второй группе перекпючателей и первой резистивной матрице, выполненной в виде группы из п-.1 последовательно соединенных резисторов одинакового сопротивления, ll 1 I"рупп Hs pBix IIocJIB 5 довательно соединенных резисторов одинакового сопротивления и дополнительного резистора, первый вывод которого объединен с первым выводом первого резистора группы из и-1 последовательно соединенных резисторов одинакового сопротивления, а второй вывод объединен с первыми выходами переключателей второй группы пердкл@чателей и подключен к шине нулевого потенциала, объединенные первые выводы резисторов i-й, кроме (n-1)-й группы из и-1 групп из двух последовательно соединенных резисторов соединены с вторым выводом I-ro, кроме (n-1)-ro резистора, группы из и-1 последовательно соединенных резисторов одинакового сопротивления, объединенные первые вывсды резисторов (n-i)-й группы из и-1 групп из двух последовательно соединенных резисторов соединены с первым выводом (n-1)ra резистора группы из и-1 последовательно соединенных резисторов одинакового сопротивления, второй вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала, вторые выводы первого и второго резисторов 1-й группы из п-1 групп из двух последовательно соединенных резисторов подключены к информационным входам i-x переключателей соответственно первой и второй групп переключателей, вторые выходы переключателей второй группы переключателей соединены с инвертирующим входом второго операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенциала, второй п-разрядный дополнительный кодоуправляемый делитель выполнен на третьей группе переключателей и второй резистивной матрице, выполненной в виде и резисторов, первые выводы которых соединены с информационными входами соответствующих переключателей третьей группы переключателей, первые выходы которых подключены к шине нулевого потенциала, а соответствующие управляющие входы объединены с управляющими входами соответствующих переключателей первой и второй групп переключателей и .являются входной шиной, о. т и и ч а ю шийся тем, что, с целью повшшения точности, вторые выводы и резисторов второй ре-. зистивной матрицы соединены с информационными входами соответствующих переключателей первой группы переключателей, второй вывод второго резистора соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя, вто1543546

Составитель. Н. Капитанов

Техред М.Ходанич Корректор О. Ципле

Редактор А. Огар

Заказ 408 Тираж .664 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина, 101 рые выходы переключателей третьей группы переключателей соединены с инвертирующим входом третьего операционного усилителя, причем R „ 4 R;; с где i = 1,2,...,(n-1); ʄ— сопротив ление n-ro резистора второй резистивной матрицы, R — сопротивление i-ro

f резистора второй резистивной матрицы.