Цифро-аналоговый преобразователь

Цифро-аналоговый преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

«ц738155 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 030376 (21) 2329247/18-21 с присоединенИем заявки ¹

Н 03 К 13/20

Государственный комитет

СССР по делам нзобретеннй н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 3005,80. Бюллетень ¹

Дата опубликования описания 3005.80 (53) УДК 681. 325 (088. 8) (72) Авторы изобретения

И.М.Данилевич и Г.Р.Круль

Научно-исследовательский и проектный институт по комплексной автоматизации нефтяной и химической промышленности (71) Заявитель (54) ЦИФРОАНАЛОГОВЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для, использования в цифровых измерительных приборах.

Известен цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) с промежуточной широтно-импульсной модуляцией (МИМ), содержащий генератор импульсов, выход которого через импульсный ключ подключен к счетному входу счетчика, кодовые входы счетчика соединены с выходами импульсных ключей, на входы которых поданы сигналы параллельного преобразуемого кода, выходы счетчика через элемент ИЛИ соединены с управ- 1з ляющими входами импульсного и аналогового ключей, аналоговый вход последнего соединен с источником стабильного напряжения, а выход этого ключа,— с входом фильтра нижних частот (1). 20

Недостатками этого преобразователя является необходимость постоянного наличия сигналов преобразуемого кода на входах импульсных ключей и повышенное требование к точности аналоговых элементов.

Известен также ЦАП с ШИМ, содержащей генератор импульсов стабильной частоты, подключенный к входу вспомо-3О гательного счетчика который вь есте с основным счетчиком соединен с первой и второй группами входов блока сравнения, причем выход последнего связан с нулевым установочным входом, а выход вспомогательного счетчика— с единичным установочным входом триггера формирования широтно- модулированных импульсов, Выход триггера подключен к управляющему входу аналогового ключа, который на время длительности управляющего импульса подключает вход фильтра нижних частот к источнику стабилизированногО напряжения. Выделяемая фильтром постоянная составляющая напряжения является выходной величиной ЦАП, т .е. аналоговым эквивалентом цифрового показания основного счетчика (2).

Недостатком этого ЦАП является отсутствие возможности коррекции характеристики цифроаналогового преобразования, В связи с этим повышаются требования к линейности характеристик всех аналоговых элементов и узлов gAII.

Целью изобретения является повышение точности преобразования и снижение требований к линейности харак1738155 теристик составляющих элементов ЦАП.путем линеаризации его градуировочной характеристики, заключающейся в управлении частотой заполнения вспомогательного счетчика в соответствии с показаниями основного счетчика. 5

Цель достигается тем, что в предлагаемый OAO введены импульсный ключ и элемент ИЛИ, причем вход синхронизации программного блока соединен с импульсным входом импульсного ключа и выходом генератора импульсов, выход блока сравнения соединен с первым управляющим входом программного блока, второй управляющий вход которого соединен с выходом вспомогательного 15 счетчика, управляющий выход программного блока соединен с управляющим входом импульсного ключа, выход последнего объединен с импульсным выходом программного блока элементом 20

ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом вспомогательного счетчика.

На Фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого ЦАПу на фиг. 2 — диаграмма, иллюстрирующая работу ЦАП.

ЦАП содержит генератор импульсов

;1 стабильной частотыу импульсный ; алюч 2, элемент ИЛИ 3, программный ;блок 4, основной счетчик 5, блок сравнения б, вспомогательный счетчик

7, триггер 8 формирования широтно- ЗО модулированных импульсов; аналоговый ключ 9, источник 10 стабильного на тряжения; фильтр 11 нижних частот. ЦАП работает следующим образом.

Преобразуемый код последователь- З5 ио или параллельно вводится в основной счетчик 5. На вспомогательный счетчик 7 непрерывно поступают ezные импульсй. Триггер 8 перебрасывается в состояние 1 импульсом переполнения со счетчика 7 каждый раз, как только последний устанавливается в состояние 0 . Блок б сравнивает преобразуемое число в счетчике 5 с нарастающим числом в счетчике 7 и в момент их равенства перебрасывает триггер 8 по:нулевому установочному входу в состояние 0 . На время

Пребывания триггера 8 в состоянии 1 ключ 9 подключает вход фильтра .lI к источнику 10 стабильного напряжения U .

Выходным сигналом ЦАП является выделяемая Фильтром постоянная составляющая последовательности широтно-модулированных импульсов напря- 55 жения со стабильной амплитудой Uy

0 О, 001 ö

Bblx îТ g +g где „- длительность импульса, рав- 40 ная времени нахождения триггера 8 в состоянии 1 ;

t„- длительность паузы, равная времени нахождения триггера

8 В состо .нии 0 65

Т - период широтно-модулированных импульсов, равный времени заполнения счетчика 7.

Выражейие (1) можно представить в следующем виде: . п » и вью ой/т„т(йБдц () где п — число, записанное s счетчике 5;

N — емкость счетчика 7;

f частота заполнения счетчика 7 за время t„>

fn — частота заполнения счетчика 7 за время

Из выражения (2) следует, что при неизменном числе и в счетчике 5 напряжение на выходе ЦАП можно менять регулировкой соотношения частот fu u

f Этот принцип положен в основу линеаризации градуировочной характеристики ЦАП, которая осуществляется по командам программного блока 4.

Регулировка f„ è f„ îñóòàåñòâëÿåòся двумя способами: первый — по командам программного блока 4 ключ 2 не пропускает часть импульсов от генератора

1; второй — программный блок 4 генерирует дополнительные импульсы во время пауз между импульсами от генератора 1. Вход синхронизации программного блока 4 соединен с генератором

1 для синхронизации с импульсами последнего команд программного блока

rro запрету прохождения импульсов через ключ 2 или генерации дополнительных импульсов. Для проведения необходимых регулировок f и f„ ao и время „и „выходы блока б и вспомогательного счетчика 7 соединены с управляющими входами программного блока 4.

При градуировке ЦАП определяются величины погрешностей нелинейности для различных чисел, введенных в основной счетчик 5. Для линеаризации характеристики ЦАП по определенным величинам погрешностей нелинейности ойределяются необходимые поправки для изменения частот Е„ и f„ . Функциональная связь между числом в счетчике 5 и поправками частот Еи. и f„ записывается в программный блок 4, Совместная регулировка Яя и fz за время Т позволяет в широком диапазоне компенсировать погрешности не- линейности.

Основным преимуществом предлагае мого ЦАП являет-я использование элементов дискретной техники для линеаризации градуировочной характеристики ЦАП, при этом снижаются требования к линейности аналоговых узлов

ЦАП, например анаяогового ключа 9, фильтра 11 нижних частот (обычно активного), усилителей мощности, включаемых на выход ЦАП (на фиг, 1 не показаны).

738155

Формула изобретения

Еаа, а

ЦиФроаналоговый преобразователь, содержащий генератор импульсов, вспомогательный счетчик, выходы триггеров которого объединены с первой группой входов блока сравнения, ос роеной счетчик, выходы триггеров которого соединены с второй группой входов блока сравнения и с кодовыми входами программного блока, выход блока сравнения соединен с нулевым установочным входом триггера формирования широтно-модулированных импульсов, единичный установочный вход которого соединен с выходом вспомогательного счетчика, а выход 15 триггера соединен с управляющим входом аналогового ключа, аналоговый вход которого соединен с источником стабильного напряжения, а выход этого ключа — с входом фильтра 2О нижних частот, о т л и ч а ю щ и й,с я тем, что, с целью повышения точ1ности преобразования и снижения требований к линейности характеристик составляющих его элементов, в него введены импульсный ключ и элемент ИЛИ, причем вход синхронизации программного блока соединен с импульсным входом импульсного ключа Й выходом генератора импульсов, выход блока сравнения соединен с первым управляющим входом программного блока, второй управляющий вход которого со-. единен с выходом вспомогательного счетчика, управляющий выход программного блока соединен с управляющим входом импульсного ключа, выход последнего объединен с импульсным вьахоцом программного блока элементом ИЛИ выход которого соединен со счетным входом вспомогательного счетчика. Источники-:информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Клебанский P.Б. Преобразователи кода в напряжение. И., Энергия, 1973, с. 33, рис, 1-15.

2, Патент Франции 9 1484701, кл. G 01 R, 1967 (протатип).,ЦНИИПИ Заказ 2829/37

Тира к 995 Подписное

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