Цифро-аналоговый преобразователь

Цифро-аналоговый преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ф г Д F> . f f p p

ОП И" Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Й.

I (ii) 69()624

С А-Н"И

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.02.77 (21) 2447914/18 — 21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (5!) М. Кл

Н 0З К 1З/02

Государственный комитет

СССР но делай изобретений н открытий (53) УДК 681.325 (088.8) Опубликовано 05.10.79, Бюллетень № З7

Дата . опубликования описания 05.10,79 (72) Авторы изобретения

В. С. Гутников, В. А. Михненков, А. И. Портянкин и В. С. Палкин (71) Заявитель

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт имени М. И. Калинина (54) ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области измерительной техники и может найти применение при построении цифроаналоговых и аналогоцифровых преобразователей.

Известна структурная схема преобразователя кода во временной интервал, содержащего генератор импульсов, регистр кода, выход которого через ключи записи соединен с входом счетчика, элемент сравнения, триггер управления, соединенный со входами двух

О-триггеров, другие входы которых через элемент коммутации подключены к генератору импульсов, а выходы — через элементы И соединены с элементом ИЛИ, подключенным вы;ходом к счетному входу счетчика импульсов (11.

Недостаток такого преобразователя заключается в относительной сложности цифровой части, содержащей генератор импульсов стабильной частоты, ключи переписи в счетчик импульсов. Кроме того, такая структура не позволяет передавать информацию о знаке преобразуемого кода.

Известен также преобразователь код-ШИМ энакопеременного кода, содержащий регистр со знаковым и числовыми разрядами, выходы которого связаны с ячейками счетчика, генератор импульсов, выход которого подключен к входу счетчика, выход которого соединен со входом триггера, дополнительный триггер, при5 чем выход знакового разряда регистра соединен со входом первого элемента И непосредственно и через элемент НŠ— со входом второго элемента И, друтие входы элементов И подключены к выходу элемента ИЛИ н к входу "пуск" генератора импульсов, а входы элемента ИЛИ соединены с выходами числовых разрядов регистра, которые через элементы НЕ подключены к соответствующим ячейкам счетчика, выходы элементов И соединены с соот1>. ветствующими входами основного и дополнительного триггеров (21.

Недостаток такого преобразователя заключается в том, что, во-первых, усложняется как цепь связи выхода ШИМ-преобразователя, с последующим преобразователем ШИМ-напряжение (это особенно существенно при необходимости гальванического разделения выходных цепей от цифровой части устройства), так и

0624

4 заема в реверсивном счетчике 2, а выход weмента ИЛИ 6 соединен с шиной переписи кода этого счетчика. Прямой выход дополнительного AS-триггера 5 соединен со счетным входом триггера 7, с шиной управления прямого счета реверсивного счетчика 2 и с четвертым входом элемента И вЂ” ИЛИ 8. Выход счетного триггера 7 подключей к третьему входу, а выход триггера знака 3 — ко второму входу зле о мента И вЂ” ИЛИ 8, Выход элемента И вЂ” ИЛИ 8 соединен с импульсным делителем 9, содержащим двухпозиционный ключ, переключающий образцовые напряжения, и фильтр нижних частот. Фильтр необходим для усреднения выходного напряжения с двухпоэицнонного ключа.

Работа цифроаналогового преобразователя (ЦАП) происходит циклически следутощим об. разом. Пусть в исходный момент в реверсивный счетчик 2 записан код N и пусть допол20 нительный RS-триггер 5, счетный триггер 7 и триггер знака З.находятся в единичном состоя. нии. При этом на выходе элемента И-ИЛИ 8 присутствует единичный потенциал и ключ импульсного делителя 9 находится в верхнем

25 положении, подавая на фильтр образцовое напряжение Uq. Поскольку дополнительный RSтриггер 5 находится в единичном состоянии, то счет в реверсивном счетчике 2 проивводится в обратном направлении (вычитание).

Импульсы с генератора 4 с частотой следования Fg c код Йg за время < My/ о

При этом на входе счетчика 2 появится импульс заема, который опрокинет триггер 5 из единичного состояния в нулевое и через элеЗ мент ИЛИ б цоступит на шину переписи в счетчик 2. Благодаря этому в счетчик 2 вновь запишется код йх, ио посколысу триггер 5 изменил свое состояние, то и направление счета изменилось с обратного (вычитание) на пря4в мое (сложеиие), Теперь импульсы с генератора 4 с частотой следования Fo, поступая нэ вход счетчика; дополняют его код до максимального значения за время . тз-"(1чо->x)/"о где йо — полная емкость счетчика 2.

В момент переполнения счетчика на его выходе появится импульс переноса, который опрокинет ЯВ.триггер 5 из нулевого состояния в единичное-и одновременно поступит на шину переписи счетчика 2. При этом код йх в счетчике 2 вйовь" вос4тэновится, а направление счета станет обратным. Перепад выходного напряжения RS-триггера 5 поступит на счетный вход триггера 7 и установит его в нулевое состояние. Далее, по истечении времени т1=йх/Fo на т- выходе заема счетчика 2 снова появится им69 сам преобразователь ШИМ-напряжение, что обусловлено тем, что выходной ШИМ-сигнал в зависимости от знака преобразуемого кода снимается с выходов одного из двух триггеров, во-вторых, усложняется устройство генефйтора импульсов, поскольку длительность ,выходного импульса ШИМ-преобразователя прямо зависит от частоты и требует ее стабилизации.

Целью настоящего изобретения является упрощение устройства и повышение точности цифроаналогового преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в цифроаналоговый преобразователь, содержашнй генератор импульсов, выход которого со единен с триггерным .делителем частоты, установочные входы которого через цепь переписи подкюпочены к регистру входного кода, а выход переноса соединен с одним входом дополнительного триггера, счетный триггер, элемент И-ИЛИ, один вход которого подключен к шине знака преобразуемого кода, и импульсный делитель образцового напряжения, допол- нительно введен элемент ИЛИ, а триггерный

- делитель частоты выполнен в виде реверсивного счетчика, второй выход переноса которого соединен со вторым входом дополнительного

-: триггера, выходы которого подключены к шинам управления прямым и обратным счетом .триггерного делителя соответственно, а входы ...соединены со входами элемента ИЛИ, выход

;кОторого подключен к шине переписи кода тржтерного делителя, с шиной управления :прямым счетом которого соединены второй вход элемента И вЂ” ИЛИ и вход счетного триг гфа, выход которого подключен к третьему входу элемента И вЂ” ИЛИ, четвертый вход которого соединен с шиной управления обратным счеФЬм триггерного делителя, а выход подключен i® Вхбду импульсного делителя образцового йэиряжения.

Стфуктуриая зэлектрическая схема преобразователя представлена на фиг. 1. На фиг. 2 показаны диаграммы, поясняющие работу преобразователя.

Преобразователь "состоит из регистра кода 1 реверсивного счетчика 2, триггера знака 3, генератора заполняющих импульсов 4, дополнительного RS-триггера 5, логического элеыента

ИЛИ 6, счетного триггера 7, логического элемента И вЂ” ИЛИ 8 и импульсного делителя 9, .

Установочные входы реверсивного счетчика 2 соединены с выходом регистра кода 1, а счетный вход этого счетчика с выходом генератора заполняющих импульсов 4. Установочные входь дополнительного RS-триггера 5 обьединены соо ветС 1венйо с первым и вторым входом элемента ИЛИ б и соединены с шйнами -переноса и пульс. Он опрокинет RS-триггер 5 из единично;

ro "состояния в нулевое, при этом на выходе

690624

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе элемента И вЂ” ИЛИ 8 установится нулевой потенциал, а импульсный делитель 9 переключится с шины образцового напряжения U2 к шине образцового напряжения U2,. .Таким образом, устройство пройдет снова все те состояния, с кото- 5 рых мы начали рассмотрение его работы. Сле довательно, с выхода RS.триггера 5 непрерывI но будут следовать импульсы с периодом

Т= 1+ 2= p/" О+("- 0-"4)/Fo NO/"0 ю а с выхода элемента И-ИЛИ 8 будут caeno- to вать импульсы с периодом гт = ги,/ ..

Ну фиг. 2 диаграмма 1 показывает вид сигнала, получаемого на выходе триггера 5.

Для передачи информации о знаке преобразуемого кода в схему введены дополнительно счетный триггер 7 и элемент И-ИЛИ 8. Временные соотношения импульсных последовательностей,. поясняющие работу этих элементов также приведены на рис. 2, где на диаг- N рамме 2 показано выходное напряжение триггера 7, на диаграмме 3 — выходное напряжение триттера знака 3, а на диаграмме 4 — выходное напряжение элемента И вЂ” ИЛИ 8. Как видно из временных диаграмм, на выходе элемента 8 единичный потенциал длительностью

T+t2 и нулевой потенциал длительностью Т вЂ” t> ноявятся ииь s том случае, когда на входе элемента 8, соединенном с регистром знака 3, имеется единичный потенциал. В противном слуве, когда с триггера знака будет поступать нулевой потенциал, на выходе элемента 8 еди ничный потенциал будет иметь щтительность

T-т1, а нулевой потенциал — длительность

T+t 35

Если теперь. в качестве управляющих ключом потенциалов в импульсном делителеиспользовать эту временную поеледовательйость нулей и единиц, представляющую собой широтно-импульсный модулированныи сигнал, то на

40 выходе фильтра нижних частот, являющегося выходом всего цифроаналогового преобразователя выделится постоянная составляющая напряжения, определяемая соотношением

Т В 2Т 45

q>(J u,аа+ f u,<к) о - т, Т . Тй1ь. где верхние знаки в суммах T+t> и T g> от50 носятся к случаю положительного знака преобразуемого кода, а нижние — к случаю отрицательного знака этого кода. Если условиться, то Uq = Оа=Ц ) ,то 4/6

u =u,T=u, z, те. информация о знаке преобразуемого кода определяет знак выходного" усредненного напряжения, а величина этого напряжения пропор циональна коду, записанному в регистре 1. Как видно нэ конечной формулы преобразования, величина напряжения совершенно не зависит от частоты генератора заполняющих импульсов, Благодаря использованию цифроаналогового преобразователя расширились функциональные возможности устройства, такие как регистрации. выходного параметра в виде непрерывного унифицированного, гальванически развязанного от корпуса прибора аналогового сигнала. Сигнал может быль представлен в виде тока или напряжения — в зависимости от используемого типа регистрирующего прибор».

Формула изобретения цифроаналоговый преобразователь, содержащий генератор импульсов, выход которого соединен с триггерным делителем частоты, установочные входы которого через цепь переписи подключены к регистру входного кода, а выход

|переноса соединен с одним входом дополнитель. ного триггера, счетный триггер, элемент И вЂ” ИЛИ

1 один вход которого подключен к шике знака преобразуемого кода, и импульсный делитель образцового напряжения, о т л и ч а ю. щ н Йс я тем что с целью упрощения устройства и

t ,повышения точности преобразования, в него

1 дополнительно введен элемент ИЛИ, а триггерный делитель частоты выполнен в виде: реверсивного счетчика, второй выход переноса которого соединен со вторым входом дополнительного триггера, выходы которого подключе,ны к шинам управления прямым и обратным счетом триггерного делителя соответстве1шо, а

,âõîäû соединены со входами элемента ИЛИ, выход которого. подключен к шине переписи кода триггерного делителя, с шиной управления прямым счетом которого соединены второй вход элемента И вЂ” ИЛИ и вход счетного триггера, выход которого подключен к третьему входу элемента И вЂ” ИЛИ, четвертый вход которого соединен с шиной управления обратным счетом триггерного делителя, а выход подключен ко входу импульсного делителя образцового напряжения.

1. Авторское свидетельство СССР М 508924, кл. Н 03 К 13/02, 25.10.74.

2. Авторское свидетельство СССР Р354561, кл. Н 03 K 13/20, 11.05.70 (прототип).

690624 ров. 2

Составитель В. Войтов

Техред М.Петко Корректор Т. Скворцова

Редактор Л. Мепуришвили

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

Заказ 5981/53 Тираж 1060 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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