Преобразователь код-ток

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОД-ТОК, содержащий первый резистор, стабилитрон, первый вывод которого подключен к шине источника питания, второй вывод к неинвертирующему входу операционного усилителя, первый резистивный делитель тока, л выходов которого подключены соответственно к первым входам п источников тока, вторые входы которых соединены между собой, первые выходы подключены соответственно к П выходам второго резистивного делителя тока, вторые выходы - к входам П переключателей тока, первые аналоговые выходы которых подключены к общей шине, вторые аналоговые выходц к шине выходного тока, цифровые входы - соответственно к п шинам преобразуемого кода, отлич ающийс я тем, что, с целью повышения точности преобразования в широком миапазоне температур, в него введен второй резистор, первый вывод которого подключен к вторым входам п источников тока, второй вывод - к первому выводу первого резистора и к инвертирующему входу операционного усилителя, б неинвертирующий вход которого подключен к входу первого резистивного делителя тока, выход - к входу второго резистивного делителя тока, при этом второй вывод первого резистора подключен к шине источника питания.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 59 А

ЗСЮ ВОЗ К 0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОАОНОВУ ОВНВВТВВВОТВУ (2 I) 3436279/18-21 (22) 06.05.82 (46) 30.03.84. Бюл. Ф 12 (72) А.В.Водеников (53) 681.325(088.8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (56) 1. "Электроника", 1977, И - 23, с. 48-54, рис.2.

2. "Измерительная техника", 1980, N 7, с. 56-58, рис.2 (прототип). (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОД-ТОК, содержащий первый резистор, стабилитрон, первый вывод которого подключен к шине источника питания, второй вывод— к неинвертирующему входу операционного усилителя, первый реэистивный делитель тока, и выходов которого подключены соответственно к первым входам A источников тока, вторые входы которых соединены между собой, первые выходы подключены соответственно к выходам второго резистивного делителя тока, вторые выходы — к входам

П переключателей тока, первые аналоговые выходы которых подключены к общей шине, вторые аналоговые выходы— к шине выходного тока, цифровые входы — соответственно к и шинам преобразуемого кода, о т л и .ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности преобразования в широком диапазоне температур, в него введен второй резистор, первый вывод которого подключен к вторым входам и источников тока, второй вывод — к первому выводу первого резистора и к инвертирующему входу операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к входу первого резистивного делителя тока, выход — к входу второго реэистивного делителя тока, при этом второй вывод первого резистора подключен к шине источника питания. О8 ЗЗ

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и предназначено для использования в аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователях. 5

Известен преобразователь код-ток содержащий токозадающий резисторный делитель, включающий тетрады взвешенных по двоичному закону резисторов R, 2R, 4К, 8К и резистор термо- tO компенсации, тетрады транзисторов ге— чераторов и переключателей токов с транзистором термокомпенсации, выходной резисторный делитель тока, источник стабильного тока и операци- 5 онный усилитель, инвертирующий вход ! которого подключен к земляной шине, выход — к входу резисторного токозадающего делителя, а неинвертирующий вход — к коллектору транзистора тер- 20 мокомпенсации, эмиттер которого подключен к резистору термокомпенсации, а база — к источнику напряжения смещения и к базам транзисторов тетрад генераторов токов, коллекторы транзисторов в тетрадах которых объединены между собой и подключены к соответствующим входам выходного делителя тока, а эмиттеры подключены к соответствующим резисторам разрядов ЗО токозадающего делителя и к соответствующим аналоговым входам переключателей токов разрядов, аналоговые выходы которых подключены к земляной шине, а цифровые входы — к шинам

35 включения данных разрядов, причем с целью уменьшения погрешности преобра зователЯ, вызванной Различием Пбз транзисторов соседних разрядов из-за разных значений токов в них, .площади эмиттеров транзисторов в тетрадах взвешены по двоичному закону пропорционально токам, протекаюшим через них j)).

Я

Недостатком способа компенсации различий Б является го что он при-аэ

У водит к усложнению технологии, а для гибридных схем оказывается часто неприемлемым, так как термокомпенсация

Г проводится для:старшей те-.рады источ-

Ников токов, а поэтому для хорошей термокомпенсации изменений Б тран9 зисторов остальных тетрад источников токов необходимо их размещение на од= ном кристалле со старшей тетрадой.

Кроме того, в данных преобразователях требуется выходной делитель тока из прецизионных резисторов, имеющих ма;1ый ТКС и изготовленных с высокой точностью.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь код-ток, содержащий первый резистор, стабилитрон, первый вывод которого подключен к шине источника питания, второй вывод — к неинвертирующему входу операционного усилителя, первый резистивный делитель тока, ц выходов которого подключены соответственно к первым входам и источников тока, вторые входы которых соединены между собой, первые выходы подключены соответственно к и выходам второго резистивного делителя тока, вторые выходы — к входам и переключателей ток- первые аналоговые вьгходы которых подключены к общей шине, вторые аналоговые выходы к шине выходного тока, цифровые входы — соответственно к A шинам преобразуемого кода.

Температурная стабилизация тока каждого разряда осуществляется индивидуально, что позволяет хорошо компенсировать погрешности преобразователя, вызванные токами базы транзисторов генераторов токов и различием транзисторов генераторов токов разных разрядов (21.

Недостатком известного преобразователя является то, .что в нем первый ,целитель должен быть изготовлен из прецизионных резисторов, имеющих малый ТКС и высокую точность изготовления. Кроме того, в преобразователе с ществует погрешность из-за изменения базовых токов транзисторов источников разрядных токов и изменения напряжения на стабилитроне при изменении напряжения питания.

Цель изобретения — повышение точности преобразования в широком диапаooze температур. указанная цель достигается тем, что в преобразователь код — ток, содержащий первый резистор, стабилитрон, первый вывод которого подключен к шине источника питания, второй вывод — -с неинвертирующему входу операционного усилителя, первый резистивный делитель тока, П выходов которого подключены соответственно к первым входам и источников тока, вторые входы которых соединены между собой, первые выходы подключены соответственно к П выходам второго

1083359 резистивного делителя тока, вторые выходы — к входам переключателей тока, первые аналоговые выходы которых подключены к общей шине, вторые аналоговые выходы — к шине выходного тока, цифровые входы — соответственно к о шинам преобразуемого кода, введен второй резистор, первый вывод которого подключен к вторым входам источников тока, второй вывод — 10 к первому выводу первого резистора и к инвертирующему входу операционного усилителя, неинвертирующий вход которого. подключен к входу первого резистивного делителя тока, выход — к 15 входу второго резистивного делителя тока, при этом второй вывод первого рез,стора подключен к шине источника питания.

На фиг.l приведена структурная 20 схема преобразователя код-ток, на фиг.2 — принципиальная схема источника тока одного разряда.

Преобразователь содержит первый

25 резистор 1, стабилитрон 2, первый вывод которого соединен с вторым выводом первого резистора 1, второй вывод — с неинвертирующим входом операционного усилителя 3 и входом первого резистивного делителя 4 тока.З0

Инвертирующий вход операционного усилителя 3 подключен к первому выводу первого резистора 1, выход — к входу второго резистивного делителя 5 тока Р выходов первого резистивного 35 делителя 4 тока подключены соответст венно к первым входам о источников 6 тока, вторые входы которых соединены между собой, первые выходы подключены соответственно к 1 выходам вто- 40 рого резистивного делителя 5 тока, вторые выходы — к входам П переключателей 7 тока, первые аналоговые выходы которых подключены к общей шине 8, вторые аналоговые выходы— к шине 9 выходного тока, цифровые входы — соответственно к а шинам 10 преобразуемого кода. Первый вывод второго резистора llподключен к вторым входам источников 6 тока, второй 50 вывод — к первому выводу первого резистора 1, второй вывод которого подключен к шине 12 источника питания.

Схема источника тока одного раз- 55 ряда (фиг.2) включает второй выход 13, первый вход 14, первый выход 15, второй вход 16, и транзисторы 17-19.

Преобр".зователь работает следующим образом.

После включения питания опорное напряжение U2 со стабилитрона 2 поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя 3, на выходе которого устанавливается такое напряжение, прикладываемое к входу второго резистивного делителя 5, при котором ток, протекающий через этот делитель, вторые входы и первые выходы источников 6 токов, второй резистор

11 (11) и первый резистор 1 (Rl), вызывает падение напряжения на резисторе 1, равное Бг.

Ток через резисторы 1 и 11 поддерживается постоянным, равным U /Ri, независимо от температурного или временного изменения сопротивлений резистивных делителей 4 и 5 тока и изменения напряжения питания. При этом на резисторе 11 возникает падение на юг пряжения — .Rll которое прикладываR1 ется к вторым входам источников 6 токов, на первых входах которых возникает такое же напряжение, прикладываемое к разрядным резисторам первого делителя 4, в которых при этом протекают разрядные токи, поступающие с выходов источников 6 тока на аналоговые входы переключателей 7 токов и коммутирующие либо на общую шину 8, либо на ыину 9 выходного тока преобразователя в зависимости от нулевого или единичного значения сигнала на шинах 10 преобразуемого кода.

Через стабилитрон 2 также протекает постоянный ток, равный току, протекающему через первый резистивный делитель 4 независимо от изменения напряжения питания.

Выходной ток каждого разряда определяется выражением

Бг — - R11+5U 6.

Бэ

1 R4.-2 - (1+3K. )

1 где U — напряжение на стабилитро2 не 2;

R — сопротивление первого ре1 зистора 1;

Rll — сопротивление второго резистора 11;

R4 — входное сопротивленФ делителя 4

1083359 — номер разряда, ЖК. — погрешность коэффициента

1 передачи резистивного делителя для i-го разряда, hIj — разность токов базы тран- 5 зисторов 1? и 19 i-го разряда, АП . — разность напряжений базабз4 эмиттер транзисторов 17 и

18 i-го разряда.

1Î

Составляющие тока разряда не зависят от напряжения питания, так как токи, протекающие через стабилитрон

2 и транзистор 17, постоянны и не зависят от напряжения питания.

Первый ч и второй 5 резистивные делители могут быть выполнены либо

6- 1 с весовыми резисторами R, 2R,...,2

aR (где и — число разрядов), либо с цепочкой резисторов R 2R* причем 20 точность изготовления второго делителя может быть в 2-5 раз ниже, чем первого. Для хорошей термостабилизации разрядных токов резисторы в делителях должны быть согласованы по

ТКС, что легко достигается при их интегральном исполнении. Резистор 11 должен быть изготовлен совместно с первым резистивным делителем ч тока в интегральном исполнении.

Технико-экономический эффект при использовании изобретения заключается в повышении точности преобразования в диапазоне температур и уменьшении составляющей погрешности, вызванной изменением напряжения питания, так как введение второго резистора с соответству ацнми связями, а также изменение связей внутри преобразователя позволяет применить в нем интегральные резистивные делители с резисторами, имеющими большой, но согласованный ТКС, а также обеспечить постоянство токов, протекающих через стабилитрон, резистор термокомпенсации, источники тока и реэистивные делители при изменениях напряжения питания.!

083359

1083359

Составитель В.Першиков

Редактор Т.Иермелштейн Техред Л. Мартяшова Корректор Ю.Макаренко

Заказ 177б/52 Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4!5

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