Цифро-аналоговый кубический преобразователь

Цифро-аналоговый кубический преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) дополнительное к авт. свпд-ву(23) Заавлено 090376(2)) 2333939/24 с присоеаинеииене заявки Ph (23) Приоритет (43) Опубликовано 0506.78. Бюллетень. Э(а 21

Союз Советских

С:оцидяистическин

Респтблик (}ц 6101 36 и.

2 (5l) N. КЛ. 06 Ю 1/00

06 Ст 7/20

Гасудоротеенный комнтет

Вааото Инннстров СССР ао делом нзооретеннй н отнрытнй (53) УДК 681.335 (088 .8) (45) Дата опубликования описания 110578

В.Б.Смолов и И.В.Герасимов

P3) Заявитель

Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. 3.И.ульянова (Ленина) (54) ЦИФРО-АНАЛОГОВЫЙ КУБИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области гибридной вычислительной техники, из.мерительной техники и может найти применение в устройствах автоматического управления и других областях техники„ где требуется выполнение кубического преобразования над величинами, представленными в двоичном коде, с выдачей результата в виде напряжения постоянного тока.

Известен цифро-аналоговый преобразователь, содержащий операционный усилитель с квадратичной цифро-управляемой проводимостью на входе (1) . Однако этот преобразователь осуществляет де- 1В кодирование только по квадратичному закону.

Наиболее близким техническим Реше" нием к изобретению является преобразователь, который содержит операцион- я0 ный усилитель с параллельно включенны-. ми резистором и усредняющим конденсатором в цепи обратной связи, выход которого является выходом устройства, генератор импульсов, подсоединенный к 25 счетному входу двоичного счетчика, последовательно включенные источник опорного напряжения и широтно-управляемый ключ, цифровой управляемый резистор, управляющие входы которого сое- 30 динены с входными кодовыми шинами преобразователя и первой группой входов блока сравнения, подключенного второй группой входов к разрядным шинам.двоичного счетчика (2(.

Однако этот преобразователь не . обеспечивает декодирования по кубическому закону и не обладает достаточной точностью преобразования код-аналог.

Целью изобретения является повышение точности работы преобразователя.

Эта цель достигается тем, что преобразователь содержит импульсно-управляемый резистор, дополнительный источник опорного напряжения, шунтирующий резистор, времязадающий конденсатор, однополюсный ключ и коммутирующий триггер, установочные, входы которого соединены соответственно с выходом переноса старшего разряда двоичного счетчика и с выходом блока сравнения.

Один из выходов триггера подключен к управляющему входу однополюсного ключа, а другой - к управляющим входам широтно-управляемого ключа и импульсно-управляемого резистора, включенного в цепь между дополнительным источником опорно напряжения и входом операционного усилителя. Шунтирующий резистор подсоединен параллельно цифро810138 устройство работает следующим образом

Генератор 10 запускается .в момент поступления входного кода И1 преобразуемой цифровой величины (Фйг.2,а,б).

Приход каждого очередного счетного импульса изменяет на единицу младший разряд кода Кф в счетчике 11(фиг.2б), которому соответствует очередное возбужденное состояние его выходных разрядных шин. При этом триггер 13 находится н единичном состоянии (фиг.2,в), вызывая замыкание ключа 3 и электронного аналогового однополюсного ключа резистора 9. Ключ 4 разомкнут под воздействием нулевого сигнала, снимаемого с инверсного выхода триггера 13, В момент наступления равенства)((+) К1(Я(Ц текущее значение кода счетчика 11) блок сравнения 12 выдает короткий импульс (фиг.2.,д)„ который устанавливает триггер 13 н нулевое состояние(фиг.2в), При этом состояния ключа 3, электрон:ного аналогового однополюсного ключа резистора 9 и ключа 4 изменяются на противоположные. При переполнении счетчика 11 на выходе переноса его старшего разряда формируется короткий импульс (фиг.2,r) переноса, под воз действием которого триггер 13 воэвра30 щается в единичное состояние (фиг.2в), и цикл работы повторяется с периодом

T (фиг. 2 б) На Фиг.1 приведена Функциональная схема цифро-аналогового кубического преобразователя; на фиг.2 - временные диаграммы его работы.

Преобразователь содержит операционный усилитель 1, источник опорного .Напряжения 2, широтно-управляемый ключ 3, однополюсный ключ 4, цифровой управляемый резистор 5, шунтирующий резистор б, времязадающий конденсатор

7, источник опорного напряжения 8,- импульсно-.управляемый резистор 9, генератор импульсон 10„- двоичный счет=«ик

11, блок сравненил 12, коммутирующий триггер 13, резистор 14 и усредняющий конденсатор 15.

Во нходнуЮ цепь усИЛитЕлл 1 нключе .» ны две цепи, Оцна иэ которых представляет собой последовательно соединенные источник опорного напряжения 2„ ключ 3 и ключ 4. Объединенные зажимы этих ключей соединены с шиной нулевого потенциала через последовательно соединенные резистор 5, эашунтиронанный резистором б, и конденсатор 7.

Вторая цепь представляет собой последовательно соединенные источник опорного напряжения 8 и резистор 9. Выход 8я генератора импульсов 10 соединен со счетным входом счетчика 11, выходные разрядные шины которого подключены к первым входам блока сравнения 12 двоичных кодов. Вторые входы блока срав- 40 нения 12 объединены с управляющими входами резистора -5 и с вход -:ы1 -: кодовыми шинами Й» преобразователя. ЕдиС ничный и нулевой установочные вхоцы триггера 13 соедине-:û соответственно

45 с выходом переноса старшего разряда счетчика ll и с ныходом блока сранР ния 12. Прямой и инверсный выходы триггера 13 подключены соответственно к объединенным управляющим входам резистора 9„ ключа 3 и управляющему входу ключа 4, B цепь обратной связи усилителя 1 постоянного тока включен резистор 14, зашунтнронанный конденсатором 1.5. Выход усилителя 1 являет" ся выходом устройства.

Принцип работы устройства состоит в преобразовании входной циФровой величины н периодическую последовательность модулированных как.по ширине, так и по уровню,- импульсон тока и усреднения этой последовательности с помощью активного BC:-Фильтра с выдачей результата преобразования по кубическому закону в виде напряжения постоянного тока.

При определении тока 3 н установив1, шемся режиме работы преобразователя (задается цепью í- c,ñ:íoâe резистора 5, зашунтированного резистором б) будем пренебрегать пульсациями напряжения на конденсаторе 7, что возможно при достаточно большой емкости этого конденсатора. условием динамического равновесия рассматриваемой .цепи является равенство приращений заряда на конден60 саторе 7 при его заряде, когда ключ 3 замкнут, а ключ 4 разомкнут, и заряде, когда ключ 4 замкнут, а ключ 3 разомкнут. Ключи 3 и 4 работают в противофазе. Поскольку заряд протекает в те65 -iение прОмежутка времени »1 а разряд ному управляемому резистору, Один ьыВОд кОТОр01 о подклю -хен чере э время" задающий конденсатор к шин е ну !еБОГО потенциала, а другой к выходу широтно-упранляемого ключа и через однополюсный ключ ко входу операццонного усилителя„

Ток (., и;ванный в суммирующую точку усилителя . -с стороны входнои це= пн„. Определяется как

- «»

Где

« -«1 (1; .1РУ f17»" (i47+91

3;1 .ИР«»; l« и (ЛИ Т(И«О)k,2...} (задается цепью на основе резистора 9) >.

С1 — максимах1ьнОе значение СОпрОтивления резистора 9;

-U - напряжение источника опорного напряжения 8. б10136 в течение Т вЂ” t то условие можно зау писать в виде (U UC)9(1<8>1)4= 9(t+@ )(> <) гдеЪ вЂ” напряжение источника опорного напряжения,2l

Uq- среднее значение напряжения на конденсаторе 7;

Ci максимальное значение сопротивления резистора 5, равное максималь-(0 ному значению сопротивления резистора 9 и резистора 6;

8g1- относительная длительность периодически повторяющихся прямоугольных импульсов (фиг.2 в), равная

1сц 1 (М1

8g =-= y

1макс где Й - длительность i.ариадически повторяющихся прямоугольных импульсов, Формируемых триггером 13 (фиг.2,в); период повторения переполнения счетчика 11 (фиг.2, б,г);

1 — период повторения счетных импульсов (фиг.2,а);

М1- двоичный код преобразуемой цифровой величины;

М „ — максимальный двоичный кад преобразуемой цифровой величины; и — порядковый номер периода повторения широтно-модулированных импуль- 30 сов (Фиг.2,в) .

Иэ выражения (1) находим среднее значение напряжения на конденсаторе 7 6,=0, 8g).

Отсюда непосредственна следует, чта ь () при иТ 1 ).гТ» (-. 1Ф и,Е„р(1а„,прйить . (И+1)Т(„ео(rg )

Де ь"

Среднее значение тока J „ за период 41

Т равно

: в,-, ),- о .,Ж1- и, - о :, Выходное. напряжение 1) устройства, если пренебречь пульсациями n/× (и = 1 2 3...)

45 после усреднения на выходе усилителя определяется как — - з Ъ 1овй1 х 1(о (1 т где  — сопротивление резистора 14, причем

С,-k/Ч, 50

a -„†в,1- коерфиииени пропороионель1Макс! ности.

Формула изобретения

Цифра-аналоговый кубический преобразователь, содержащий операционный усилитель с параллельно включенными резисторам и усредняющим конденсаторам в цени обратной связи, выход которого является выходом устройства, генератор импульсов, подсоединенный к счетному выходу двоичного счетчика, последовательно включенные источник опорного напряжения и широтно-управляемый ключ, цифровой управляемый резистор, управляющие входы которого соединены с входными кодовыми шинами преобразователя и первой группой входов блока сравнения, подключенного второй группой входов к разрядным шинам двоичного счетчика, о т л и ч а ю шийся тем, чта, с целью повышения точности преобразования, ан содержит импульсно-управляемый резистор, дополнительный источник опорного напряжения, шунтирующий резистор, время» задающий конденсатор, однополюсный ключ ч коммутирующий триггер, установочные вход: которого соединены соответственна с выходом перекоса старшего разряда двоичного счетчика и с выходам блока. сравнения; один иэ выходов. триггера подключен к управляющему входу однополюсного ключа, а другой — к управляющим, входам широтно-управляемога ключа и импульсна-управляемого резистора, включенного в цепь между дополнительным источником опорного напряжения и входом операционного усилителя; шунтирующий резистор подсоединен параллельна цифровому управляемому резистору, один вывод которого подключен ереэ времязадающий конденсатор к шио не нулевага потенциала, а другой к выходу широтно-управляемого ключа и через однополюсный ключ ка входу опера." ционнага усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1-. Смолов В.Б., Фомичев В.С. Аналого-цифровые и цифра-аналоговые нелинейные вычислительные устройства. й., Энергия, 1974, с. 142, рис: б„ 2.

2. Авторское свидетельство СССР

9 421117,кл. Н 03 к 13/04, 1972.

6101 36

Составитель Г.Сорокин

ТехредН.Андрейчук Корректор Н,яцемирская

Редактор Л.утехина

Заказ 3013/39 Тираж 826 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

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