Нелинейный цифро-аналоговый преобразователь

Нелинейный цифро-аналоговый преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

657605 (61) Дополнительное к авт. свид-вуг (5I) М, Кл (22) Заявлено 28.0 .7< (21) 2366471/18-21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Н 03 К 13/02

Государстеенный иомитет ссср оо делан изобретений и открытий

Опубликовано 15.04.79. Бюллетень № 14

Лата опубликования описания 19,04.79 (о3) $ Д) á81.325 (0 11, ) (72) Авторы изобретения

В, Б. Смолов, A. 8. Анисимов и И. И. Герасимов

Ленинградский ардена Ленина электротехнический институт им. В. И, Ульянова (Лешина) (71) Заявитель (54) НЕЛИНЕЙНЫЙ ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ П1 ЕОБРАЗОБАТЕЛЬ

{.) = КС 2 (И „1 т (4 1

Изобретение относится к вычислительной технике, измерительной технике, можст найти применение в устройствах автоматического управления и других областях техники, где требуется выпалпе цифроаналогового преобразования по закону гиперболического косинуса, т.е. 5 где N — двоичный код преобразуемой цифровой величины;

0 — выходное напряжение постоянного тока; 1О

К вЂ” коэффициент пропорциональности.

Известен нелинейный цифроаналоговый преобразователь, содержащий суммирующий и иивертирующий усилители, цифровые у1травляемые проводимости. Однако такай преобразователь не позволяет выполнять преобразование "коданалог" по закону гиперболического косинуса (1).

Наиболее близким по технической сущности является преобразователь, нелинейное цифроаналоговое преобразование в ко-ором обеспечивается за счет последовательного включения во входную цепь операционного усилителя, линейной цифровой проводимости и исто пгика опорного напряжения пас1аянного тока, содержащий опе1эаш10нный усилитель пастоятшого тока с усрсдняюгцсй RC-цепью в обратной связи, линейную цифровую проводимость, электронный аналоговый однополюсный ключ, источник опорного напряжения постоянного тока, генератор счетных имнульсав, двоичный счетчик и схему сравнения двои шых кодов (21.

Недостатком этага устройства является невозможность декодирования по закону гиперболического косинуса.

С целью расширения функщгональных возможностей и повышения точности преобразования код" аналог В нелипейнь1Й цифроаналоговый преобразователь, содержащий операционный усилитель постоянного тока с управляемой линейной цифровой п1авадимостью во входной цепи, сигналыгый вход которой через источник опорного напряжения соединен с обшей шиной, а управляюпщй вход саед птен с выходом двоичного счетчика, первый вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, устройство сравнения двоичных кадая, одни входы которога саедтяены с выходами цвоичнага счетчика, 657605 ности;

Во входную цепь операционного усилителя 1 . постоянного тока (фиг. 1) включены последова.тельно соединенные линейная цифровая проводимость 2 и источник 3 опорного напря>кения пос. тоянного тока. В цепь обратной связи операционного усилителя 1 включены последовательно соединенные резистор 4,7-образный RC-фильтр, состоящйй из двух последовательно соединенных конденсаторов 5 и 6, общий выход которых че- 4О рез резистор 7:подключен к, общей шине, и резистор 8. Конденсаторы 5 и 6 эашунтированы соответственно однополюсными ключами 9 и 10, управляющие входы которых объединены и подключены к первому :выходу устройства 11 сравнения двоичных кодов, второй выход которого соединен с управляющим входом однополюсного ключа 12. Выход фиксатора 13 у1>овня напряжения соединен с первым входом аналогового сумматора 14, второй вход которого подключен к выходу источника 15 напряжения смещения постоянного тока. Выход сумматора является выходом устройства в целом. Третий выход устройства 11 соединен с входом запуска генератора 16 ц. f Y+Y « ) CzY (Y «Yó)«C

1 1 1 2 4 2 1 2 (4) а другие — с шинами цифрового входа преобразователя, первый вход устройства сравнения ко. дов подключен ко входу обнуления двоичного счетчика, второй выход соединен со входом генератора счетных импульсов, и первый ключ, дополнительно введены два ключа, Т-образный

RC-фильтр, фиксатор уровня напряжения, аналоговый сумматор и источник напряжения смещения, причем выход операционного усилителя постоянного тока подключен через первый ключ к входу фиксатора уровня напря>кения, выход которого соединен с первым входом аналогового сумматора, второй вход которого через источник напряжения смещения подключен к общей шине, а выход — к выходной шине преобразователя, вход операционного усилителя постоянного тока через последовательно соединенные первый резистор, первый и второй коммутаторы и второй резистор Г-образного RC-фильтра подключен к его выходу, причем общие обкладL ки конденсаторов через третий резистор соединены с общей шиной, а первый и второй конденсаторы зашунтированы вторым и третьим ключами. управляющие входы которых соединены с первым выходом устройства сравнения кодов, третий выход которого соединен со входом управления первого ключа.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы его работы. счетных импульсов, выход которого соединен с счетным входом двоичного счетчика 17, причем вход сброса в ноль последнего подключен к первому выходу устройства 11. Выходные разрядные шины двоичного счетчика 17 соединены с объединенным управляющим входом линейной цифровой проводимости 2 и первым входом устройства сравнения 11 двоичных кодов, второй вход которого является кодовым входом устрой.

10 ства в целом.

Принцип работы устройства состоит в следующем, Декодирование по закону гиперболического косинуса осуществляется с методической ошиб15 кой, не превышающей 0,03% в результате воспроизведения зависимости вида

U = K(0)999 7+0,03208+0)442Z8 -ь0 088949 ), (21 где & = - — относительная величина входно М )

N лчикс

20 ro кода преобразуемой цифровой величины (0 9 1);

N „— текущее значение кода преобразуемой цифровой величины;

N< ), — максимальное значение кода

«>5 преобразуемой цифровой величины;

К вЂ” коэффициент пропорциональ0 — выходное напряжение устройства.

Генератор 16 счетных им1тульсов запускается в момент поступления входного кода Й,1 сигналом управления от устройства 11.Приход аждого очередного счетного импульса на счетный вход двоичного счетчика 17 приводит к линейному изменению во времени значения линейной цифроЗ5 вой проводимости 2

lAO K0 МО!КС где 1)1 (t) — текущее значение управляющего кода (фиг. 2, б); гй „„е- максимальное значение управляющего кода;

М„,о„к — максимальное значение проводимости линейной цифровой проводимости 2;

1 о, — частота счетных импульсов (фиг. 2, а); — текущее время.

Линейное во времени изменение проводимости

2 вызывает линейный во времени ток.во входной цепи операционного усилителя 1, что в результате отработки по цепи обратной связи, содержащей RC-элементы 4, 5, 6, 7, 8, приводит к формированию на его выходе напряжения (фиг. 2, в) ) ) п V«)1 )мапп

< «пс c пп )) пп мси ко где У,1 — проводимость. резистора 4;

Y — проводимость резистора 8;

5 657605 б (Л вЂ” проводимость резистора 7; сбрасывает в нуль счетчик 17 и замыкает ключ

ф— емкость конденсатора 5; 12, через который на фиксатор 13 уровня напряС г — емкость конденсатора 6; жения передается значение выходного напряжеГ „, — напряжение источника 3 опорного ния операционного усилителя 1 в момент, времени напряжения постоянного тока. 5 Hq

При достижении выходным кодом К {;Е) счет Г= — (5)

Х сц чика 17 значения входного кода М л устройство Таким образом, на выходе сумматора 14 бу11 сравнения двоичных кодов вырабатывает дет сформировано напряжение, которое с учетом управляющий импульс А> (фиг. 2, е), который выражений (4) и (5) можно записать в виде

Чмакс(Чл Ул Уг) (С2У (Yл+Чг +С1тг((л+ (1ф4 Ч (z 1 л мсвс мс кс 3

8 e „+1< е, Сь2 .1 г сц

1 2 1 2 сЧ м(у мг е =0 О8894К, 6C„c g

К2@ñì О 9997К

Решение этой системы уравнений приводит к следующим соотношениям между параметрами устройства г

-o + О -a ä

2(112) где

1 сц

"макс

ci хсч

СлСг 11 3 006894-+ßл2О

0=2 л г

Кл г к Еоп"макс(С1 Сг) г

Кл

2

С12= .OP 889+ )С С вЂ” e, y ñè 1мсвс) 1 г К оп маКс.

-о,4422С си макс

ate=36 О,08694

>макс где  — напряжение источника 15 ʄ— коэффициент передачи напряженияОв„,„на выход

ыхл сумматора 14; К г — коэффициент передачи напряжения Есмна выход сумматора 14.

Нетрудно показать, что полученное уравнение (6) приводится,: к уравнению вида (2) при выполнении следующих условий:

Чмс с(Ч„ Члeyг) г г

6 o)О8894 " С1Сг кл к. o (matc .Кл

„Е„Ч „„с((„ Чг) (=

Кл

< <" 2O yz К ЕопЧмакс

0,9997 К

К г. есм

Пр значещ Еоп=-2 В е =+2 В

1"„ асс= 1024, Хс„= 5 10 Гц,У =ЛО сим) и десятивольтовой шкале как напряжения на выходе операционного усилителя 1, так и на выходе устройства в целом, приходим к следующим, значениям параметров RC-элементов цепи, обратной связи операционного усилителя 1.

С1 =10 Ф, Сг=10 Ф, 1 г 4,549 10 сим

Ч„=1,275 10 сим, Ч,, = 3886 10 сим.

По йстечении времени срабатывания фиксатора

13 в момент времени, определяемый условием (5),< т.е. после осуществления нелинейного декодирования, устройство 11 сравнения двоичных кодов вырабатывает короткий импульс (фиг. 2,е)

А 3, замыкающий ключи 9, 10. После разряда конденсаторов 5, 6 устройство подготовлено к следующему такту преобразования, отсчитываемому от момента подачи устройством 11 сравнения двоичных кодов короткого импульса АЛ у (фиг. 2, е) на генератор счетных импульсов 16.

Формула изобретения

Нелинейный цифроаналоговый преобраэ ватель, содержаший операционный усилитель постоянного тока с управляемой линейной цифровой проводимостью во входной цепи, сигнальный вход которой через источник опорного

657605 напряжения соединен с общей шиной, а управляющий вход соединен с выходом двоичного счетчика, первый вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, устройство сравнения двоичных кодов, одни входы которого соединены с выходами двоичного счетчика, а другие — с шинами цифрового входа преобразователя, первый выход устройства сравнения кодов подключен ко входу обнуления двоичного счетчика, второй выхоц соединен со входом генератора счетных импульсов, и первый ключ, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены два ключа, Т -образный RC,-фильтр, фиксатор уровня напряжения, аналоговый сумматор и источник напряжения смещения, причем выход операционного усилителя постоянного тока подключен через первый ключ к входу фиксатора уровня напряжения, выход которого соединен с первым входом аналогового сумматора, второй вход которого через источник напряжения смешения подключен к общей шине, а выход — к выходной шине преобразователя, вход операционного делителя постоянного тока через последовательно соединенные первый резистор, первый и второй конденсаторы и второй резистор Тобразного HC-фильтра подключен к его выходу,.причем общие обкладки конденсаторов через третий резистор соединены с обшей шиной, а первый и второй конденсаторы зашунтированы вторым и третьим ключами, управляющие входы которых соединены с первым выходом устройства сравнения кодов, третий выход которого соединен со входом управления первого ключа. о

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР М 186206, кл. Н 03 К 13/02, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР N 4211117, кл. Н 03 К 13/02, 1972.

Составитель В. Староверов

Техред О.Андрейко Корректор И.Муска

Редактор Н. Каменская

Заказ 1822/57 "a" Тираж 1059

Поднисное

11НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и откръпнй

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

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