Цифроаналоговый преобразователь

Цифроаналоговый преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистииеских

Республик он 661778 (61) До пол нительное к а вт. с вид- ву— (22) Заявлено 01.06.73 (21) 1924863/18-21 с присоединением заявки Ф-— (23) Приоритет— (51) М. Кл.

Н 03 К 13/03

Государственный квинтет ссср оо делам нзооретеннй н открытий

Опубликовано 05.05.79. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 15.05.79 (53) УДК681. .325 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. Ф. Белов и 10. Ю. Доценко (71) Заявитель.(54) ЦИФРОАНАЛОГОВЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области изме рительной и вычислительной техники и может быть использовано в приборах ядерной физики, цифровых вольтметрах, аналоговых преобразователях и многоканальных контрольно-измерительных системах. 5

Известно устройство цифроа налогового преобразователя (ЦАП) на транзисторных делителях тока, которое содержит двухпозиционные токовые ключи, диодные делители напряжения, операционный усилитель, генератор стабильного тока, схему управления ключами (1).Недостатком такого преобразователя является необходимость увеллчения напряжения питания при увеличении разрядов в

ЦАП.

Известен также цифроаналоговый преобразователь, содержащий двухтранзисторные делители тока, первые выходы которых соединены через двухпозиционные токовые ключи с выходами выходного дифференциального операционного усилителя, вторые выходы — с токовыми входами соседних более младших делителей тока, вторые входы делителей тока соединены с соответствующими выходами диодного деЛителя напряжения, генератор стабильного тока, выходом соединенный с токовым входом делителя тока старшего разряда, и устройство управления, выходами соединенное со вторыми входами двухпозиционных токовых ключей (2).

Для повышения надежности и понижения стоимости электронных приборов третьего и четвертого разряда необходимо максимально использовать стандартные функциональные узлы, в том числе и источники питания. Стабилизаторы напряжения в интегральном исполнении обеспечивают стандартный ряд номиналов напряжений, а именно:

6В, 12 В, 24 В, а следовательно, и все ИС конкретной системы функциональных узлов должны разрабатываться с питающим напряжением этого ряда.

Основным недостатком такого преобразователя является невозможность его реализации в рамках стандартных номиналов напряжения, так как с увеличением количества его разрядов необходимо пропорционально увеличивать номинал напряжения питания.

Целью изобретения является сохранение стандартного номинала напряжения пита661778

3 ния преобразователя при увеличении коли- - ои чества его разрядов, П

Это достигается тем, что в предлагаемый с цифроаналоговый преобразователь введено устройство согласования потенциальных 5 ро уровней, вход которого соединен со вторым на выходом младшей ступени деления старшей группы делителей тока, а выход этого уст- со ройства — с токовым входом старшей ступе- ни ни деления последующей группы делителей П. тока. во

Разбиение делителей тока на группы про- ни изводится согласно выражению Щ

m = — )ма с., 15 где N — разрядность разрабатываемого

ЦАП; и — количество разрядов ЦАП;

m — целое число, округленное в сторону большего числа.

Так, например, определим количество 20 групп делителей тока при U< .— — 24 В и числе разрядов разрабатываемого ЦАП, равных 12 и 15

N = 12 N = 15

m=2 m =1 < «. =3.

После определения количества групп делителей тока (ДТ) необходимо проверить выполняется ли условие включения устройства согласования потенциальных уровней.

Этим условием является отсутствие дополнительной погрешности преобразования ЦАП д вследствие включения устройства согласования. Как известно, точность любого ЦАП равна +- 1/2 MP (МР— младший разряд), это условие определяет точность генератора стабильного тока (ГСТ), а каждая последующая ступень деления (ДТ) может иметь точность выходных токов в два раза ниже точности выходных токов предыдущей ступени.

Следовательно, чем дальше устройство согласования расположено от самой стар- 4О шей ступени деления (ДТ, тем оно меньше влияет на точность преобразования ЦАП.

Предлагаемое устройство согласования вносит нестабильность в задание тока (выходного тока) порядка 0,1%. Для 12-ти разрядного ЦАП точность равна 0,02%. От- 45 сюда следует, что устройство согласования должно быть включено за пятой ступенью деления, так как точность задания выходного тока пятой ступени может быть равна

0,2%.

Место расположения устройства согласования зависит от номинала стандартного напряжения питания ЦАП, падения напряжения на ГСТ и величины погрешности, вносимой устройством согласования в задаваемые токи. Тогда, с учетом вышесказанного, 12-ти разрядный ЦАП можно разбить на две группы делителей тока, каждая из которых будет содержать по шесть ступеней (ДТ) . 15-ти разрядный ЦАП можно раз4 ть на следующие три группы 7 — 4 — 4. ри этом условие включения выполняется запасом.

Структуоная схема предлагаемого цифаналогового преобразователя приведена чертеже, Выход генератсра стабильного тока 1 единен с резисторами 2, 3 старшей ступ:— деления, состоящей из транзисторов 4., 5. ервый выход ступени присоединен f(псрму входу ключа 6, а второй выход ступеприсоединен к токовому входу последуюей ступени деления 7. В свою очередь, первь и выход ступени 7 присоединен к первому входу ключа 8, а второй выход присоединен к токовому входу следующей ступени деления. Первый выход младшей . упени деления делителя тока 9 старшей группы делителей тока соединен с первым входом ключа 10, а второй его выход присоединен к коллектору первого транзистора ll схемы сшивки, у которого эмиттер соединен с шиной положительного потенциала через токозадающий резистор 12 и базой второго транзистора 13. Эмиттер последнего присоединен к базе первого транзистора 11 и через термокомпенсирующий диод 14 и токозадающий резистор !5 — к шине положительного потенциала. Выходной ток младшей ступени деления делителя 9 через коллектор второго транзистора 13 поступает в коллектор третьего транзистора !6 и базу четвертого транзистора 17. Эмиттер третьего транзистора 16 через токозадающий резистор 18, а эмиттер четвертого транзистора 17 через термокомпенсирующий диод 19 и токозадающий резйстор 20 соединены с шиной отриuàòåëüíîãо потенциала. База третьего и эмиттер четвертого транзистора соединены с базой транзистора 21. Эмиттер транзистора 21 соединен с шиной отрицательного потенциала через токозадающий резистор 22, а коллекторы транзисторов 17 и 21 соединены с входами старших ступеней деления соответствующих групп делителей тока. Первый выход старшей ступени деления 23 средней группы делителей тока соединен с первым входом двухпозиционного ключа 24, второй выход ступени 23 соединен с токовым входом последующей ступени деления данной группы, а первый выход младшей ступени деления делителя тока 25 соединен с пер-, вым входом ключа 26. Первый выход старшей ступени деления делителя 27 младшей-.группы токовых делителей соединен с пер-: вым входом ключа 28, а второй выход делителя 27 соединен с последующей ступенью деления этой же группы. Далее первый вы- . ход младшей ступени деления 29 данной группы соединен с первым входом ключа 30,, а второй выход ступени 29 соединен с земляной шиной.

К инверсному входу операционного уси-лителя 31 присоединены первые выходы двух-: позиционных ключей 6, 8, 10, 24, 26, 28, 30, а .

661778

Структура, состоящая из транзисторов

16 и 17, резисторов 18 и 20 и диода 19, работает аналогично вышеописанной структуре, которая построена на транзисторах 11 и 13.

Транзистор 21 совместно с резистором 22 работает как генератор тока (схема с общей базой), причем базовый потенциал задается эмиттером транзистора 17.

Формула изобретения

5 неинверсный вход усилителя 31 через резис тор 32 и вторые выходы всех двухпозицион ных ключей соединен с земляной шиной

Коэффициент преобразования тока в напря жение устанавливается резистором обрат ной связи 33.

Последовательная цепочка диодов 34—

40 и токозадающий резистор 41 устанавли вают необходимь.е потенциалы на базах тран зисторов ступеней деления. Блок управления

42 соединен со вторыми входами двухпозиционных ключей.

- Устройство работает следующим образом.

Генератор стабильного тока 1 создает стабильный постоянный ток J, который поступает на вход старшей ступени деления старшей группы делителей тока для деления его пополам, причем с первого выхода ступеней деления ток, равный 1/2 J передается на вход ключа 6, и в зависимости от управляющего сигнала блока управления 42, этот ток поступает на вход делителя 31 или замыкается на корпус. Со второго выхода старшей ступени деления (коллектор транзистора 5) ток, равный также 1/2 J поступает на вход последующей ступени деления 7, с выходов которой снимаются токи, равные 1/41. После этого процесс деления повторяется необходимое число раз, только в последней младшей ступени деления делителя 9 старшей группы выходной ток через устройство согласования потенциальных уровней поступает на вход следующей группы делителей тока.

Вход устройства согласования соединен с выходом делителя 9. Через это соединение протекает ток определенной величины, который определяется током генератора 1 и суммарным коэффициентом деления старшей группы делителя 9. Кроме того, он в основном протекает через транзистор 11 и резистор 12, и если сопротивления резисторов 12 и 15 равны, то устанавливается равный ему ток, протекающий через транзистор

13, диод 14 и резистор 15 вследствие жесткой обратной связи этих транзисторов.

Цифроаналоговый преобразователь, содержащий двухтранзисторные делители то15 ка, первые выходы которых соединены через двухпозиционные токовые ключи с выходами выходного дифференциального операцион ного усилителя, вторые выходы с токовыми входами соседних более младших делителей тока, вторые входы делителей тока соединены с соответствующими выходами диодного делителя напряжения, генератор стабильного тока, выходом соединенный с токовым входом делителя тока старшего разряда, и устройство управления, выходами соединенное со вторыми входами двухпозиционных токовых ключей, отличаюи1ийся тем, что, с целью сохранения стандартного номинала напряжения питания преобразователя при увеличении количества его разрядов, в него введено устройство согласования потенциальных уровней, вход которого соединен со вторым выходом младшей ступени деления старшей группы делителей тока, а выход этого устройства — с токовым входом старшей ступени деления последующей группы делителей тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 395298, кл. Н 03 К 13/03.

2. Чистяков Б. В. Быстродействующий высокочастотный цифроаналоговый преобразователь. «Приборы и системы управления», № 2, 1972, с. 25.661778

Составитель Д. Голубович

Редактор М. Трофимова Техред О. Луговая Корректор А. Гриценко

Заказ 2511/64 Тираж 1059 Подписное

ЦНИИ ПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

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

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