Цифроаналоговый преобразователь с усреднением выходного напряжения

Цифроаналоговый преобразователь с усреднением выходного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении прецизионных систем цифроаналогового преобразования, а также в устройствах аналого-цифрового преобразования. Цель изобретения - повышение точности преобразования и упрощение устройства. Цифроаналоговый преобразователь с усреднением выходного напряжения содержит источник 1 опорного напряжения, цифроаналоговый преобразователь 2, усредняющее устройство 3, цифровое устройство 4, выполненное в виде первого 5 и второго 6 счетчиков, и генератор 7 импульсов. Повышение точности преобразования достигается за счет подключения группы младших цифровых входов цифроаналогового преобразователя 2 к шине логического нуля, а также за счет выбора соответствующего алгоритма работы цифрового устройства 4. Упрощение устройства достигается за счет исключения кодоуправляемого делителя и второго источника опорного напряжения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил, (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (seeps Н 03 M 1/66

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

©к Ф

ЬЭ

Сл

QO (21) 4668275/24 (22) 27.02.89 (46) 15.04.91. Бюл. М 14 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Морского гидрофизического института АН УССР (72) И.Г.Кирющенко и И,И.Глебов (53) 681.325 (088.8) (56) Балакай В.Г. и др. Интегральные схемы аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей. M.: Энергия, 1978, Микроэлектронные цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи информации /Под ред. В.Б,Смолова, Л.: Энергия, 1976, с. 184, рис. 7-3а. (54) ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С УСРЕДНЕНИЕМ ВЫХОДНОГО

НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении прецизионных

„„5LJ„„1642587 А1 систем цифроаналогового преобразования, а также в устройствах аналого-цифрового преобразования. Цель изобретения — повышение точности преобразования и упрощение устройства, Цифроаналоговый преобразователь с усреднением выходного напряжения содержит источник 1 опорного напряжения, цифроаналоговый преобразо ватель 2, усредняющее устройство 3, цифровое устройство 4, выполненное в виде первого 5 и второго 6 счетчиков, и генератор

7 импульсов. Повышение точности преобразования достигается эа счет подключения группы младших цифровых входов цифроаналогового преобразователя 2 к шине логического нуля, а также за счет выбора соответствующего алгоритма работы цифрового устройства 4. Упрощение устройства достигается за счет исключения кодоуправляемого делителя и второго источника опорного напряжения. 1 з.п, ф-лы, 2 ил, 1642587

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении прецизионных систем цифроаналогового преобразователя, а также в составе устройства аналогоцифрового преобразования, Цель изобретения — повышение точности преобразования и упрощение устройства.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) с усреднением выходного напряжения (фиг.1) содержит источник 1 опорного напряжения, ЦАП 2, усредняющее устройство 3, цифровое устройство 4, выполненное в виде первого и-разрядного счетчика 5 и второго (m+1)-разрядного счетчика 6, и генератор 7 импульсов.

ЦАП с усреднением выходного напряжения (фиг,1) работает следующим образом, Преобразуемый и-разрядный код поступает на информационные входы цифрового устройства 4 и, следовательно, на информационные входы первого и-разрядного счетчика 5. Начало цикла преобразования кода в аналоговый сигнал начинается в момент появления сигнала "лог.1" на выходе(в+1)го разряда второго (m+1)-paap asoro счетчика 6. Этот сигнал, поступая на входы записи первого 5 и второго 6 счетчиков, обнуляет второй счетчик 6, поскольку его информационные входы соединены с шиной "лог.0", и записывает значение преобразуемого кода в первый счетчик 5, По маре поступления импульсов с выхода генератора 7 импульсов на тактовые входы первого

5 и второго 6 счетчиков на выходах последних начинает возрастать значение кода от значений, записанных в них ранее. Процесс формирования аналогового сигнала. на выходе ЦАП 2 иллюстрируется временными диаграммами (фиг.2), где принято m = 3.

Пусть значение N» преобразуемого кода равно О. После занесения этого кода в первый счетчик 5 на выходе ЦАП 2 установится нулевое значение напряжения. По мере поступления тактовых импульсов с генератора 7 импульсов (фиг.2а) напряже ние на выходе ЦАП 2 изменяться не будет, поскольку выходы m младших разрядов первого счетчика 5 не соединены с цифровыми входами ЦАП 2. При поступлении (2 =8)-ro тактового импульса на выходе (гп+1)-го разряда второго счетчика 6 появится уровень "лог.1", что приведет к обнулению обоих счетчиков. В результате в конце цикла преобразования на выходе усредняющего устройства 3 будет сформировано нулевое значение напряжения.

При значении N» = 1 описанная ситуация будет иметь место до поступления 7-го

5 (от начала цикла) тактового импульса. В момент поступления 7-го импульса на выходе (а+1)-го разряда первого счетчика 5 появится уровень "лог.1" и, следовательно, на выходе ЦАП 2 установится напряжение

10 02 = Л Оцдп = 002 /2k, где k = (и — m +!) — разрядность ЦАП 2;

i — количество младших разрядов ЦАП 2, соединенных с шиной "лог.0".

При поступлении 8-го тактового импуль15 са произойдет обнуление второго счетчика

6, в младший (1-й) разряд первого счетчика

5 запишется "лог.1", а на выходе ЦАП 2 напряжение станет равным нулю (фиг.2б).

При этом на выхода усредняющего устрой20 ства 3 будет сформировано напряжение, равное Оз = ЛОцдп Т/2" Т и пропорциональное значению Ивх, где Т вЂ” период следования тактовых импульсов.

При N» =- 7 напряжение ЛОцдп на вы25 ходе ЦАП 2 появится после поступления 1-го тактового импульса и станет равным нулю после поступления 8-го тактового импульса (фиг,2в), а на выходе усредняющего устройства получим Оз = Л Оцдп(2 -1)/2 . При N»

30 = 8 напряжение на выходе LlAll 2, равное

Л Оцдп, будет сформировано после занесения кода М» в первый счетчик 5 (фиг,2г) и будет неизменным в течение всего цикла преобразования, При К» = 9 на выходе ЦАП

35 2 сформируется напряжение, равное

Л Оцдп, также после занесения й» в первый счетчик 5, после поступления 7-го тактового импульса (от начала цикла) на выходе

ЦАП 2 напряжение возрастет до 2 Л Оцдп, 40 а после 8-ro импульса уменьшится до

Л Оцдп (фиг,2д).

Иэ временной диаграмы (фиг.2е) видно, что при дальнейшем увеличении входного кода íà":ðÿæåHèå на выходе ЦАП 2 за период цикла имеет форму плоской фигуры, состоящей из двух прямоугольников: нижний из которых представляет собой прямоугольник с основанием 2m Т и стороной, определяемой произведением веса младшего используемого разряда ЦАП 2 на целую часть дроби N»/2; а верхний прямоугольник — с основанием, равным произведению периода цикла на остаток дроби Nex/2, и стороной ЛОцдп. При этом напряжение на выходе усредняющего устройства может быть определено из выражения

1.

ОЗ = 3 02 dt = Л ОцдП Nsx/2m, ц

1642587

Если учесть, что вес одного младшего разряда ЦАП 2 пропорционален 2 младших разрядов преобразуемого кода, то мож-. но записать

Оз- ЬО йвх, где Л U = Л Оцдп/2 — вес младшего разряда устройства.

Пусть ЦАП 2 имеет вес младшего разряf да Л U цдп и дифференциальную нелинейность д„.д. Тогда дифференциальная нелинейность всего устройства будет равна

- дл. = йдл.д/2 . Если выполняется условие < 1, что легко обеспечить пухл.

Оцдп тем неиспользования младших разрядрв

ЦАП 2, то дифференциальная нелинейность будет такова, что появление немонотонности в характеристике исключается, Таким образом, все это свидетельствует о повышении точности преобразования устройства, Упрощение устройства обеспечивается за счет исключения кодоуправляемого делителя и второго источника опорного напряжения.

Формула изобретения

1. Цифроаналоговый преобразователь с усреднением выходного напряжения, содержащий усредняющее устройство, последовательно соединенные источник опорного напряжения и цифроаналоговый преобразователь, цифровое устройство, тактовый вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а информационные входы являются входной шиной преобраэу5 емого кода, отличающийся тем. что, с целью повышения точности преобразования и упрощения, выход усредняющего устройства является выходной шиной, а вход подключен к выходу цифроаналогового пре10 образователя, цифровые входы младших разрядов которого соединены с шиной логического нуля, а цифровые входы старших разаядов соединены с соответствующими выходами цифрового устройства.

15 2. Преобразователь по п.1. о т л и ч а юшийся тем, что цифровое устройства выполнено в виде первого и-разрядного счетчика и второго (m+1j-разрядного счетчика, где n > (m+1), информационные входы и

20 выходы n-m старших разрядов первого счетчика являются соответственно информационными входами и выходами цифрового устройства, выход (m+1}-го разряда второго счетчика соединен с входами записи перво25 го и второго счетчиков, тактовый вход последнего из которых объединен с тактовым входом первого счетчика и является тактовым входом цифрового устройства, информационные входы второго счетчика

30 соединены с шиной логического нуля, выход переноса первого счетчика соединен со своим входом переноса, 1642587

Составитель Н,Капитанов

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор ТМалец

Редактор Е.Копча

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1.152 Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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