Преобразователь код-напряжение

Преобразователь код-напряжение

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополиительиое к авт. свид-ву (22) Заявлено 110477 (21) 2474065/18-21

Н 03 К 13/05 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 050579.бюллетень М 17 (53) УДК 681.325 (088. 8) Дата опубликования описания 05.05.79

Н,Н,Алешин, О.Н.Свистунова, Г.П.Шлыков и В.N.Ønÿíäèí (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Пензенский политехнический институт (54) ПРЕОБРЛЗОВАТЕЛБ КОД-НАПРЯЖЕНИЕ

Изобретение относится к области измерительной техники и приборостроения и может быть использовано в качестве самостоятельного блока и как составная часть различного рода аппаратуры измерительной и вычислительной техники.

Известен преобразователь кода в напряжение (ПКН), содержащий "подключенные последовательно и параллельно транзисторным ключам выравнивающие сопротивления, а также устройство компенсации, выполненное в виде сум матора напряжения, осуществляющее коррекцию остаточных параметров двухпо- 5 зициойных ключей 111.

Недостатком такого преобразователя является необходимость специального подбора резисторов сумматора напряжения для каждого отдельного звездообразного потенциометра и высокие требования по точности к .резисторам.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является преобразователь кода в напряжение, содержащий кодоуправляемый делитель напряжения (КУДН), источник опорного напряжения (ИОН) и двухпоэиционные ключи в каждом разряде (21.

2 ,Недостатком Факого преобразователя является влияние на функцию преобразования-ПКН остаточных параметров двухпоэиционных ключей.

Целью изобретения является повышение точности ПКН.

Поставленная цЕль достигается тем, что в преобразователь код-напряжение, содержащий источник питания, первый выход которого соединен с общей шиной, а второй — с первым входом регулирующего элемента, второй вход которого подключен к выходу элемента сравнения, а выход — к одноименным входам двухпозиционных ключей, другие одноименные вхоДы кбтсрах ссединены с общей шиной, опорный элемент, один полюс которого соединен с первым входом элемента сравнения, а другой полюс с инвертирующим входом дифференциального операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к выходу кодоуправляемого делителя напряжения, входы которого соединены с выходами двухпозиционных переключателей, введены два усредняющих устройства и дЬполнительные двухпозиционные переключатели, входы которых соединены с соответствующими входами кодоуправляемого делителя напряжения, а од3 661 ноименные выходы — с соответствующими входами весовых усредняющих устройств, выход одного из которых соединен со

" вторым входом элемента сравнения, а выход другого — с инвертирующим входом дифференциального операционного усили теля.

На фиг.1 приведена функциональная схема преобразователя код-напряжение, где:

1 — кодоуправляемый делитель напряжения;.

2 — дифференциальный операционный усилитель««

3i4 . — двухпозиционные переключатели;

5 — источник питания ИОН;. б — регулйрующий элемент ИОН;

7 — элемент сравнения ИОН;

8 — опорный элемент ИОН;

9,10 — весовые усредняющие устрой- ства;

11 — источник опорного напряже10

15,"Работу схемы поясним íà примере,.. 48 одноразрядного ПКН, эквивалентная функциональная схема которого приведена на фиг.2. Схема включает в себя

Я„,R — разрядные резисторы КУДН, -остаточные сопротивления щ двухпозиционнйх переключателей; остаточные напряжейия двухпозиционных переключателей; :- -- : 55

11р — напряжение ИОН ПКН..

Обычно функцию преобразования для такого ПКН определяют бтносительно полюсов ИОН

BbIK Ч„ = 1„К „кИ:," 59 где U>b>> — выходное напряжение

ПКН, 1 якн " „ А„+ 11"коэффициент деления

ПКН, значение которого складывается иэ коэффициента деления КУДН К к „ 65

Р ния.

Входы КУДН1 при помощи двухпозиционных переключателей 3 подсоединены к разноименным полюсам ИОН, в зависимости от управляющего кода, кроме того, вхОды КуДН1 при помощи дополнительных двухпозиционных пере-. ключателей 4 подсоединены к соответствующим входам весовых усредняющих устройств 9,10, выход весоэогО усредняющего устройства 9 соединен с управляющим входом элемента сравнения, 7, выход весового усредняющего ус" тройства 10 соединен с одним из полю- 85 сов опорного элемента 8 ИОН, а также с инвертирукиаим входом дифференци— - алъного операционного усилителя 2, с неинвертирующим входом которого соединен выход КУДН1, а общая шина диф- 40 ференциального операционного усилителя 2 соединена с общей шивой источника питания 5.

781 4 и погрешности коэффициента деления

ПКН-hK „ вызванной эквивалентным действием остаточных параметров подключающих элементов.

Выходное напряжение ПКН при условии, что на Выходе ПКН нагрузка бесконечно большой величины, можно представить в следующем виде 1ьых="с5 = а КЧДН=< о с К ДН

dU — напряжение, определяемое эквивалентным действием остаточных параметров подключающих элементов, Это напряжение приводит к искажению функции преобразования.

Однако, если отслеживать это изменение выходного напряжения стаби-" лизатором ИОН, то есть изменять величинУ Uo так, чтобы 0 б-все вРемЯ оставалось постоянным и равным какомуто Uo „ то можно получить истинное значение функции преобразования ПКН, впсочне определенное для соответствую, щего кода на входе ПКН.

На фиг-. 3 приведена эквивалентная фуйкциональная схема одноразрядного

ПКН с ИОН, отслеживающим изменение потенциала точки а относительно точки б .

Схема включает в себя:

R,R> — разрядные резисторы КУДН1

r „г — остаточные сопротивления двухпозиционных переключателей; е„,е — остаточные напряжения двухпозиционных переключателей;

Оя — йсточник питания ИОН; ,Con, — опорный, элемент ИОН;

РЭ - регулйрующий элемэнт ИОН;

СС вЂ” сравнивающий элемент ИОН.

Для этой схемы при нагрузке бес-конечно большой величины функция преобразования имеет вид Вых cd к к Дн 1 6 к к дн ор где Я и - напряженке опорного элемента ИОН.

I.

По вышеописанной структуре одноразрядного ПКН (фиг.3) можно построить и П-раэрядный ПКЙ, если использовать способ преобразования коэффициента деления КУДН в отношение напряжений," при котором возможно полное исключение влияния остаточных параметров двухпозиционных переключателей, заключающийся в усреднении с учетом веса разряда потенциалов входов КУДЙ, соединенных с одноименными полюсами источника опорного напряжения, и в определении коэффициента деления КУДН на его выходе относительно этих усредненных с учетом веса разряда потенциалов.

Возможность устранения влияния остаточных параметров подключающих элементов на коэффициент деления

КУДН рассмотрим на примере двухразрядного двоичного КУДН (фиг.4).

На фиг.5 приведена его эквивалентная схема, соответствующая коду 01 или включенному первому разряду и выключенному второму (старшему) разряду. Схема содержит

1 т .r. .r — остаточные сопротивле/ 4 2 ния токовых переключаю- щих элементов; остаточные ЭДС токовых переключающих элементов;

R4 =R, 2 l5 — — разрядные сопротивления;

Я, г„, г — сопротивления дополнительных резисторов, включенных в цепь потенциальных подключающих элемен- 20 тов.

661781

Формула изобретения торого подключен к выходу элемента

25 сравнения, а выход — к одноименнным с общей шиной, опорный элемент, один полюс которого соединен с первым:

ЭО входом элемента сравнения, а другой

При выполнении этих условий из схемы фиг,5 следует, что

ПФС Н14: R(12

Ucd 2 1 о или

; od= 2

Нетрудно показать, что cd Ж (12+ > э Иго 2 гд )

При выполнении отношения

2 то есть такого же, как и отношение разрядных сопротивлений, коэффициент деления КУДН, определяемый как отношение

cd

К od. будет зависеть лишь от значения разрядных сопротивлений и для рассматриваемой комбинации кода равен

% 55

- и

3 я 12 тз. Причем значения сопротивлений

rp, г, r2 значительно больше, чем

I 1 эначейия остаточных сопротивлений потенциальных переключающих элементов, поэтому последние на чертеже не показаны, кроме того остаточные

ЭдС потенциальных подключающих " элементов должны быть намного меньше, чем напряжение источника ()o а на выходные клеммы а, с, б подключена бесконечно большая нагрузка.

Аналогичные рассуждения можно провести и для других комбинаций кода рассматрйваемого КУДН, а также для любого числа разрядов и любых кодов (двоичных, двоично-десятичных, десятичных и т.д.).

Необходимо отметитЬ, что степень исключения, влияния остаточных параметров двухпозициойных переключателей на коэффициент деления КУДН зависит от точности-выполнения условия отношения значений добавочных coIlpoTHBлений, такого же как и отношение разрядных сопротивлений. Применяя в качестве добавочных сопротивлений резисторы с разбросом номинальных значений + 1ОЪ, возможно повысить точность коэффициента деления кУДн примерно на порядок.

Преобразователь код-напряжение, содержащий источник питания, первый выход которого соединен с общей шиной, а второй — с первым .входом регулирующего элемента, второй вход ковходам двухпозиционных ключей, другие одноименные входы которых соединены полюс — с инвертирующим входом дифференциального операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к выходу кодоуправляемого делителя напряжения, входы которого соединены с выходамн двухпозиционных переключателей, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены два усредняющих устройства и дополнительные двухпозиционные переключатели, выходы которых соединены с соответ-. ствующими входами кодоуправляемого делителя напряжения, а одноименные выходы †. с соответствующими входами весовых усредняющих устройств, выход одного из которых соединен со вторым входом элемента сравнения, а выход другого †. с инвертйрующим входом дифференциального операционного усилителя, ° Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 188579, кл. Н 03 К 13/02, 1966.

2. Смолов В.Б, и др. Микроэлектронные цифроаналоговые и аналогоцифровые преобразователи информации, "Энергия", 1976, с.144.

661781

Ры.1 Ьг. 2

„t

Фиг. 4

Аа.S

ЦНИИПИ Заказ 2510/64 Тираж 1059 Подписное

Филиал ППП Патент, г.Ужгород,ул.проектная,4