Цифро-аналоговый преобразователь

 

ЦИФРО-АНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий генератор тактовых импульсов, счетчик, выход которого соединен с первым входом блока формигрования кодового импульса, второйвход которого подключен к шинам входного кода, источник образцового напряжения , аналоговый ключ, усредняющий блок и блок управления, первый вход которого соединен с выходом генератора/ т актовых импульсов и входом счетчика, второй вход - с выходом блока формирования кодового импульса, выход блока управления - с первым входом аналогового ключа; второй вход которого подключен к источнику образцового напряжения, а выход через усредняющий блок - к выходу всего устройства , отличающийся тем, что, с целью повьаиения линейное ти выходной характеристики, в него введен блок временного сдвига, вход которого соединен с.выходом счетчи (Л ка, а выход подключен к третьему входу блока управления аналоговым ключом. с ± 1Г 4 О2 Ф1Л1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК зван 03К13 ог

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ

OllHGAHNE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3309012/18-21 (22) 24 ° 06.81 (46) 23 04 83. Бюл. Р 15 (72) P.-В.П.Ребане и Э A. -А.Рюстерн (71) Специальное конструкторское. бюро вычислительной техники Института кибернетики AH Эстонской ССР (53) 681. 325(088. 8) (56) 1. Гитис Э.И. Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств. М., "Энер- . гия", 1975, с. 278, рис. 7-1а.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 458096, кл. Н 03 К. 13/03, 13.07.73 (прототип). (54)(57) ЦИФРО-АНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий генератор тактовых импульсов, счетчик, выход которого соединен с первым входом блока форми-еования кодового импульса, второй.,SU„„1014143 A вход которого подключен к шинам входного кода, источник образцового на- . пряжения, аналоговый ключ, усредняющий блок и блок управления, первый вход которого соединен с выходом генератора»тактовых импульсов и входом счетчика, второй вход — с выходом блока формирования кодового импульса, выход блока управления — с первым входом аналогового ключа, второй вход которого подключен к источнику образцового напряжения, а выход через усредняющий блок — к выходу всего устройства, отличающийся тем, что, с целью повыаения линейхос ти выходной характеристики, в него введен блок временного сдвига, вход Я которого соединен с.выходом счетчика, а выход подключен к третьему входу блока управления аналоговым ключом.

1014143

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах, в системах автоматического регулирования.

Известен цифро-аналоговый преобразователь, содержащий ключи, реэистивную матрицу и операционный усилитель (1) .

Однако он характеризуется ограни ченной точностью, обусловленной качес 10 твом подгонки резисторов в матрице.

И з в е ст е н т акж е цифро- ан алого вый преобразователь, содерж щий генератор тактовых импульсов, счетчик, выход .которого соединен с первым входом 15 блока формирования кодового импульса, второй вход которого подключен к шинам входного кода, источник образцового напряжения, аналоговый ключ,усредняющий блок и блок управления, первый вход которого оединен с выходом генератора тактовых импульсов и входом счетчика, второй вход — с выходом блока формирования кодового импульса, выход, блока управления с первым входом аналогового ключа, второй вход которого подключен к источнику образцового напряжения, а выход через усредняюший блок — к выходу всего устройства (2)..

Недостатком известного устройства является то, что паразитные параметры его схемы (задержки при включении. и выключении логических устройств и ключей неодинаково влияют на выходное напряжение преобразователя при различных комбинациях управляющего кода. Это не позволяет получить линейную выходную характеристику, Цель изобретения — повышение ли- 40 нейности выходной характеристики устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в цифро-аналоговый преобразователь, содержащий генератоР такто. 45 вых импульсов, счетчик, выход которого соединен с первым входом блока формирования кодового импульса, второй вход которого подключен к шинам входного кода, источник образцового напряжения, аналоговый ключ, усредняющий блок и блок управления, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и входом счетчика, второй вход блока — с выходом блока формирования кодового импульса, выход блока управления — с первым входом аналогового ключа, второй вход которого подключен к источнику образцового напряжения, а выход через усредняющий блок — к выходу всего устройства, введен блок времен-. ного сдвига, вход которого соединен с выходом счетчика, а выход подключен к третьеМу входу блока управления аналоговым ключом. 65

На фиг.1 представлена структурная схема устройства, на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Цфиро-аналоговый преобразователь (ЦАП) состоит из генератора 1 тактовых импульсов, счетчика 2 емкостью

Я, блока 3 формирования кодового импульса, блока 4 временного сдвига, аналогового ключа 5, блока 6 управления, источника 7 образцового напряжения и усредняющего устройства 8 °

Выход тактового генератора 1 соединен с входом счетчика 2, а также с первым синхронизирующим входом блока 6 управления. Кодовый выход счетчика 2 подключен к первому входу блока 3 формирования кодового импульса, а на второй вход блока 3 подается управляющий (преобразуемый) код

N . Выход счетчика 2 соединен также с входом блока 4 временного сдвига.

Выходы блоков 3 и 4 формирования кодового импульса и временного сдвига соединены соответственно с вторым и третьим входами блока 6 управления, выход которого подключен к управляющему входу аналогового ключа 5. На второй вход аналогового ключа подается образцовое напряжение с выхода источника 7 ° Выход аналогового ключа подключен к входу усредняющего устройства 8, на выходе которого обра-зуется эквивалентное входному коду

Я выходное напряжение 08ь0 преобраэователя.

Блок 4 временного сдвига выполнен в виде самостоятельного блока, выходной сигнал которого на М целых периодов тактовой частоты о опережает сигнал на выходе блока формирования кодового импульса.

Устройство работает следующим обраэом.

Предположим, что преобразователь находится в исходном положении, т. е. в нулевом положении находится счетчик 2 и блок 6 управления, а аналоговый ключ 5 находится в,разомкнутом выключенном состоянии. При подаче на второй вход блока 3 управляющего кода Sly, =0 счетчик 2 будет считать тактовые импульсы от генератора 1. При заполнении счетчика до кода й-М (фиг.2а)до М-1 на выходе блока 4 временного сдвига и на третьем входе блока 6 управления появляется сигнал "1", по длительности равный произведению периода тактовых импульсов на число М, а на выходе блока 3 формирования кодового импульса сохраняется сигнал "0" ° При поступлении на синхрониэирующий вход блока 6 следующего переднего фронта тактового импульса сигнал "1" с вы хоДа блока 6 переводит аналоговый ключ 5 в замкнутое (включенное ) состояние. Для этого счетчик 2 и блок 6 выполнены таким образом, что они сра

1ОИИ3 батывают соответственно по задним ii передним франтам тактовых импульсов.

При включенном аналоговом ключе 5 напряжение от источника 7 образцового напряжения поступает на вход уст- раняющего устройства . 8. 5

При переполнении счетчика 2 он сбрасывается в нулевое положение.Это происходит после Ф тактовых импульсов. При М= 1 счетчик 2 сбрасывается в нулевое положение импульсом, сле- <0 дующим току, который включил блок 6 управления. В момент переполнения .счетчика 2 коды на первом и втором при К, =О ) входах блока 3 равным и на его выходе на время +е появляет- 15 ся сигнал "1", который передается на второй вход блока 6 управления. В это время на выходе блока 4 появляется сигнал "0". Одновременно с передним фронтом следующего тактового им- 20 пульса на выходе блока 6 Формируется сигнал, размыкающий аналоговый ключ

5, при этом прекращается поступление образцового напряжения на вход усредняющего устройства 8. Следовательно, 25 в случае М =О, на выходе усредняющего устройства 8 формируется напряжение, соответствующее М квантам.

При N=1 на выходе усредняющего устройства формируется напряжение, соответствующее включенному состоянию .аналогичного ключа 5 в течение времени одного такта. В этом выходном напряжении

: уже содержится адцитивная составляю- щая погрешности, обусловленная инерционностью электронных ключей (Фиг. 2а Зэ

При подаче на кодовый вход управляющего кода К» Ф О устройство рабо-. тает в основном аналогично. Включение аналогового ключа 5 происходит. при коде в счетчике 2 равном и -N. Различие заключается B том, что выключе-; ние ключа 5 происходит не при пере- .; полнении счетчика 2, а позже, когда код в счетчике 2 становится равным коду и . В этот момент блок 3 фор мирования кодового импульса выдает на время о сигнал "1", поступающий на второй вход блока 6 управления аналбговым ключем 5, и следующий пе редний Фронт тактового импульса выключает через блок 6 управления аналоговый ключ 5 (Фиг.2б). Из этого видно, чтб включенное состбяние ана- . логового ключа 5 удлинено на время,: которое зависит от числа N (при N=1 . и это время равно +о - периоду тактовых импульсов ).

В разработанной схеме цифро-аналогового преобразователя выходному аналоговому напряжению при любой ве-, личине кода М . (и в том случае, ес- ли Ну. =О) добавляется одинаковый импульс длительностью .Е „, и все величины выходного напряжения в одина- ковой мере содержат аддитивную составляющую погрешности. Такая состав-. ляющая погрешности может быть. уже просто скомпенсирована, известными средствами, находящимися в усредня- . ющем блоке или выполненными в виде отдельного блока коррекции выходного. сигнала устройства. Аналогичная ком-, пенсация невозможна в известном устройстве, которое не содержит блока временного сдвига.

1014143

Выход аенериморо

Выход блока Ф

Выход дрока 3

Выход блока б бьцод аыио гоЮого ключи выход генератора 1

Выход блока 4 оылод

Хлока Л бьцод блока о

Быход пиал годного кляча

Фиг.2

Составитель А.Симагин

Редактор О. Юрко вецк ая Техред Т. Фанта Корректор В. Бутяга

Заказ 3038/б 7 Тираж 934 Подписное

ВНИИПИ Гост царственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, -35, Раушская наб., д.4/5

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