Цифро-аналоговый преобразователь
Патент 748866
Авторы
Классы МПК
Цифро-аналоговый преобразователь
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАНИЕ(1748866
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
1 ,/б =-. ФГ (6l ) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 14,06.76 (21) 2371424118-21 (51) Ч. К.п. с присоединением заявки J%—
H 03 К 13/20
Гасударственный комитет (23) ПриоритетОпубликовано 15,07.80. Бк>ллетень № 26 ио делвм изобретений и вткрьпий (53) k Ä К681.325 (088.8) Дата опубликования описания 18.07.80 (72) Авторы изобретения
И. М. Данипевич и Г. Р. Круль
Научно исследовательский институт по комплексной автоматизации в нефтяной и химической промышленности "Нефтехимавтомат"
I (71) Заявитель (54) 11ИФРОА НАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
Изобретение относится к цифроаналоговой преобразовательной технике и предназначено, в частности, для использования в цифровых измерительных приборах.
Известен цифроаналоговый преобразователь (UAn) с промежуточной широтноимпульсной модуляцией (ШИМ), содержащий генератор, выходом соединенный со счетным входом счетчика, выходы которого соединены с первыми входа10 ми блока сравнения, вторыми входами соединенного с входами преобразуемого кода. Выход нулевого положения счетчика и выход блока сравнения соединены со
15 входами блока управления аналоговым ключом, выходом соединенного с управлякхпим входом аналогового ключа, который соединяет выход источника образцово го напряжения с входом фильтра нижних частот, выход последнего является выходом преобразователя (1), Недостатком этого преобразователя является то, что в нем осуществлена кор2 рекция погрешностей только фильтра нижних частот, Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ЦАП, содержащий генератор импульсов, подключенный к счетному входу вспомогательнс»го счетчика, который вместес основным счет» чиком соединен с блоком сравнения, выход последнего соединен с нулевым установочным входом, а выход вспомогательного счетчика с единичным установочным входом триггера формирования широтно-модулированных импульсов. Выход триггера подключен к ключевой схеме, которая на времч длительности импульса подключает вход фильтра нижних частот к источнику стаби. лизированного напряженйя. Выделяемая фильтром постоянная составляющая напряжения пропорциональна преобразуемому коду (21.
Недостатком известного UAIT c UIHM является отсутствие возможности линеа-. риэации характеристики цифроаналогового преобразователя. В связи с этим ужесто
3 7488 чаются требования к линейности всех
"«анапоговых узлов БАП и к -временным характеристикам дискретных элементов.
Цепью изобретения является повышение точности преобразования и снижение требований к линейности характеристик составляющих элементов.
Поставленная цель достигается тем, что цифроаналоговый преобразоватетть, содержащий генератор импульсов, соединенный выходом со счетным входом вспомогательного счетчика,. выходы которого соединены с первыми входами основного блока сравнения, вторыми входамисоединенного с выходамиосновного счетчика и входами программного блока, вы-; ходосновногоблокасравнениясоединенснулевымустановочным входом триггераформирования широтно-модулированных импульсов, выходом соединенного с управляющим входом 20 ктцоча, соединяккцего выход источника стаби- лизированного напряжения со входом фильтра нижних частот, введены реверсивный сче1 чик и дополнительный блок сравнения, причем выход программного блока соеди- 25 нен с шиной реверса реверсивного счетчика, выходами соединенного с первыми вхо дами дополнительного блока сравнения, вторые входы которого соединены с выходами вспомогательного счетчика, а выход 30 дополнительного блоке сравнения с нулевым установочным входом вспомогатель- ного счетчика и единичным установочным входом триггера формирования широтномодулированных импульсов.
35 На фиг. 1 представлена блок-схема
ЦАП; на фиг. 2 - диаграмма, иллюстрирующая работу БАП, БАП содержит основной счетчик 1, вы40 ходами соединенный с первыми входами основного блока 2 сравнения, вторые входы которого соединены с выходами вспомогательного счетчика 3, соединенйого нулевым установочным входом с единич-45 ным установочным входом триггера 4 формирования широтнО -модулированных импульсов. Счетный вход счетчика 3 соединен с выходом генератора 5 импульсов. Выход триггера 4 соединен с управляющим вхо50 дсм ключа 6, соединяющего выход источника 7 стабилизированного напряжения и вход фильтра 8 нижних частот. Выход счетчика 1 соединен также со входами программного блока 9, входом соединен- ното с шиной реверса введенного реверсивного счетчика 10, выходами соединенного с первыми входами дополнительного блока
1l сравнения, вторые входы котс рого сое66 4 аиненьт с выходами счетчика 3. Выход блока 11 соединен с единичным установоч-, ным входом триггера 4, нулевой установочный вход которого соединен с выходом блока 2.
Работа предлагаемого БАП аналогична работе известных UAII и ШИМ и заключается в преобразовании числа в основном счетчике 1, вводимого в него последовательно ипи параллельно, в длительность импульсов стабильного напряжения с псспедутощим выделением постоянной составляющей. В известных IIAH с ШИМ длительность импульсов формируется выходным сигналом с основного блока сравнения 2 и импульсом переполнения от вспомогательного счетчика 3, поступиощими соответственно на нулевой и единичный установочные входы триггера 4.
Период Т формируемой импульсной последовательности определяется соотношением между емкостью вспомогательного счетчика и частотой заполнения его импульсами, поступающими от генератора
5. В предлагаемом БАП, как и в иэвест ных БАП с ШИМ, .на время длитепьности импульса t„, сформированного триггером 4, ключ 6 подключает источник 7 стабилизированного напряжения ко входу фильтра 8 нижних частот, выходное.напряжение которого является выходным параметром БАП. ï»
"ЬЬтХ="о т « î g,i о где Ц - напряжение источника 7 стабилизированного напряжении о - показания основного счетчика 1
- емкость вспомогателЬного счет чиха 3
1 т .р - частота генератора 5 импульсов.
Выражение (1) можно записать так
Ор
ОЬЫХ=И „4Р =ha. (2)
В реальных условиях иэ-эа неидеапьности фронтов формируемых импульсов напряжения, нелинейных характеристик анапоговых узлов (кпюча 6, фипьтра 8 нижних частот) коэффициент преобразования (К)
IIAll не постоянен во всем диапазоне преобразования, что приводит к возникновению погрешностей нелинейности, т. е. к снижению точности преобразования. Иэ (2) следует, что при неизменном числе . тт в основном счетчике 1 выходное напряжение БАП можно регулировать, изменяя емкость вспомогательного счетчика 3.
Этот принцип положен в основу линеари5 74 8866 6 эации градуировочной характеристики Таким образом, в формированиидлитель предлагаемого ИА П, которая осуществпя- i; ности периода поспедовательностй широтно- ется по командам программного блока 9 модулированных импульсов участвует перес помощью реверсивного счетчика 10 и менная емкость вспомогательного гательного счет- блока 11 сравнения. Сущность применив.- чика 3 т е в отличи о
5 т ь отличие т известного мой линеаризации характеристик КАП ЕИП, в предлагаемом ЦАП осуществляется, заключается в том, чта на стадии градуи- регулировка длительности периода импульсровки ЦАП устанавливается функциональ- ной последовательности. Это позволяет ная зависимость, связывающая емкость И осуществить линеариэацию реальной хараквспомогательного. счетчика 3 с числом и, теристики ЦАП, что иллюстрирует фиг. 2. записанным в основном счетчике 1, т. е. Из фиг. 2а видно, что для линеаризаИ -f. (n, j, обеспечивающая условие ции характеристики LIAfl на участке OA
Kconst во всем диапазоне преобраэова- с цепью уменьшения выходного напряжения ний. В связи с тем, что диапазон измене - Ц необходимо увеличивать емкость
Ьп Х ний емкости вспомогательного счетчика вспомогательного счетчика 3 (фиг. 2 б, 3 в реальных условиях невелик, то участок.OA ), a на участке АВ (фиг. 2. а)о (3) уменьшать емкость счетчика 3 с целью увеличения ОЬыХ (фиг 2 б, участок АВ) где, - емкость счетчика 3 при СЬуществ яемая пинеар уществпяемая пинеариэация поэвотаких аналоговых узлов ЦАП как ключ 6, -A И1- диапазон необходимых PerV- фильтр 8 нижни а тот, ус ли ипьтр нижних частот, усилители мощлировок. ности, включаемые обычно на выходе
Величина ЫЧ;в реальных условиях IJAJ1 и тем самым по гить не пРевосходит -3% от ч, а знак ее п еоб аэо ания определяется знаком погрешности нелинейри этом основным преимуществом, = .ности./ предлагаемого ПАП является то, что все
Особенность работы ИАП заключается операции по линеаризации характеристики в том, что в исходном состоянии в допол- осуществляются на элементах дискретной нительном счетчике 10 устанавливается показание Йо. При записи преобразуемого Предлагаемый цАП может найти прЗО техники. числа и в основной счетчик 1 програм- менение в измерительной технике при мный блок 9 на основе признаков, свяэан соэдании высокоточных источников на ьных с числом И и введенных в него при ряжения О градуировке, осуществляет соответствую- сокол нейн х и- и
mee у ение ипи у еньшение покю ния узлах выгодно отличает предла,е,й цАП в дополнительном счетчике 10. ПРогРам- от и,,вестных ИАП с ШИМ В мный бок 9 по сути своей р бо яв- пол ен„, з, анной нелинейной ж получения заданной нелинейной зависимос разуемого кода типа "код-код» с представлением выход- ивыходнымнапряжениемпозволяетисполь
40 1 ного кода в виде импУльсов, поступающих . эовать предлагаемый UAH для компенсана счетный вход дополнительного сче и ции нелинейности измерительных.прес ра-; ка 10. Кроме то1 о, программный блок 9 зователей. управляет направлением счета в дополнительном счетчике 10 по признакам, свя45 занным с числом rl„ ° формула изобретения
Выходы триггеров вспомогательного
3 и дополнительного 10 счетчиков соединены с дополнительным блоком 11 срав нения, поэтому в момент равенства показаний в этих счетчиках íà выходе блока
11 появляется импульс, устанавливающий вспомогательный счетчик 3 в нулевое состояние, а триггер 4 в единичное состояние. Триггер 4 устанавливается в нулевое состояние импульсам с основного блока 2 сравнения при равенстве показаний в основном 1 ивспомогательном 3 счетчиках. цифроаналоговый преобразователь, со.держащий генератор импульсов, соединен ный выходом со счетным входом вспомогательного счетчика, выходы которого соединены с первыми входами основного блока сравнения, вторыми входами соединенного с выходами основного счетчика и входами программного блока, выход основного блока сравнения соединен с нулевым установочным входом триггера формирования щиротно-модулированных импульсов, выходом соединенного с управляющим
7 748866 8 входом ключа, соединяющего выход источ- которого соединены с выходами вспомоника стабилизированного напряжения со гательного счетчика, а выход дополнительвходом фильтра нижних частот, о т л и - ного блока сравнения соединен с нулевым ч а ю m и и с я тем, что, с целью по- установочным входом вспомогательного вышения точности преобразования и сии- счетчика и единичным установочным вхожения требований к линейности характерис- дом триггера формирования широтно-модутик составляющих его элементов, в него лированных импульсов. введены реверсивный счетчик и дополни- Источники информации, тельный блок сравнения причем выход принятые во внимание при экспертизе программного блока соединен с шиной 1о 1. Патент США No 3646545, реверса реверсивного счетчика, выходами кл. Н 03 К 13/02, 1972. соединенного с первыми входами дополни- 2. Патент франции % 148703, тельною блока сравнения, вторые входы кл. g 01 R, 1967 (прототип).