Цифроаналоговый преобразователь
ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий источник опорного напряжения, источники разрядного тока, каждый из которых выполнен на резисторе и ключе, управляющий вход которого соединен с первым входом источника разрядного тока и соответствующей шиной входного кода, a выход ключа - с общей шиной и с первьм выходом источника разрядного тока, второй выход которого подключен к пер-г вому вьгооду резистора и соответствующему , входу сумматора токов, выход которого соединен с выходной шиной, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности преобразования , в каждый источник разрядного тока введены источник питающего напряжения и усилитель, входы питания которого соединены с выходами .соответствзтощего источника питающего напряжения, выход усилителя - с входом ключа, неинвертирующий вход - с нулевой П1ИНОЙ источника питающего напряжения и вторым выводом резисто (Л . ра, a инвертирующий вход - с вторым входом источника разрядного тока и выходом источника опорного напряжения ..
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН ае (uj
ЗСЮ Н 03 К 02
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCHOVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ1;ЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3610442/24-21 (22) 25,04.83 (46) 07.12.84. Бюл. N- 45 (72) Б.М. Мешков и В.Г. Заболотских (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
У 706927, кл. Н 03 К 13/02, 10.04.78.
2. Гитис Э.И. Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств. M., "Энергия", 1975, с. 278, рис. 7-1а (прототип) . (54) (57) ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий источник опорного напряжения, источники разрядного тока, каждый иэ которых выполнен на резисторе и ключе, управляющий вход которого соединен с первым входом источника разрядного тока и соответствующей шиной входного кода, а выход ключа — с общей шиной и с первьм выходом источника разрядного тока, второй выход которого подключен к пер-, вому выводу резистора и соответствующему,входу сумматора токов, выход ко-. торого соединен с выходной шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в каждый источник разрядного тока введены источник питающего напряжения н усилитель, входы питания которого соединены с выходамй .соответствующего источника питающего напряжения, выход усилителя — с входом ключа, неинвертирующий вход - с нулевой шиной источника питающего Я напряжения и вторым выводом резисто.ра, а инвертирующий вход — с вторым входом источника разрядного тока и выходом источника опорного напряже1 ния, 4 %
1128382
Изобретение относится к автомати- ке и вычислительной технике и может . быть использовано в аналого-цифровых преобразователях и высокоточных измерительных устройствах автоматики и вычислительной техники.
Известен цифроаналоговый преобразователь, содержащий сумматор токов, источник опорного напряжения, разряд» ные ключи и разрядные источники то- 10 ков с входящими в их состав весовыми резисторами. Компенсация ухода параметров токовых транзисторов осущест- вляется за счет отслеживания этих уходов на специальном контрольном 15 транзисторе, однотипном с разрядными токовыми транзисторами и работающим в аналогичном электрическом и температурном режимах j1) .
Однако вследствие разброса пара- 20 метров разрядных транзисторов и контрольного транзистора такую компенсацию нельзя считать полной, что ограничивает точность преобразователя. Кроме того, при построении разрядных источников тока на биполярных транзисторах, характеризуемых относительно высокой величиной начального тока коллектора и его температурной нестабильностью, неизбежно З0 ухудшение разрешающей способности таких преобразователей.
Известен также цифроаналоговый преобразователь, содержащий источник опорного напряжения, источники разрядных токов, каждый из которых вы полнен на резисторе и первом ключе, управляющий вход которого соединен с первым входом источника разрядного тока и соответствующей шиной входного кода, выход ключа - с общей шиной и первым выходом источника раз-, рядного тока, второй выход которого подключен к первому выводу резистора и соответствующему входу сумматора токов, выход которого соединен с выходной шиной, а выход источника опорного напряжения через второй ключ — с вторым выходом резистора f2) .
Недостатком известного устройства Я1 является ограниченная точность, обусловленная напряжениями на остаточных сопротивлениях ключей и изменением этих напряжений под действием дестабилизирующих факторов (температуры, влажности и др.)..
Цель изобретения - повышение точности преобразования.
Поставленная цель достигается тем, что в цифро-аналоговый преобразователь, содержащий источник опор ного напряжения, источники разрядного тока, каждый иэ которых выполнен на резисторе и ключе, управляющий вход которого соединен с первым входом источника разрядного тока.и соответствующей шиной входного кода, выход ключа — с общей шиной и первым выходом источника разрядного тока, второй выход которого подключен к первому выводу резистора и соответст. вующему входу сумматора токов, выход которого соединен с выходной шиной, в каждый источник разрядного тока введены источник питающего напряжения и усилитель, входы питания которого соединены с выходами соответствующего источника питающего напряжения, выход усилителя — с входом ключа, неинвертирующий вход — с нулевой шиной источника питающего напряжения и вторым выводом резистора, а
I инвертирующий вход — с вторым входом источника разрядного тока и выходом источника опорного напряжения.
На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого цифроаналогового преобразователя.
Выход источника 1 опорного напряжения соединен с .вторыми входами источников 2 разрядного тока, первые выходы которых подключены к общей шине, вторые выходы — к входу сумматора 3 токов. Каждый источник 2 разрядного тока выполнен на ключах 4, резисторах 5, усилителях 6 и источниках 7 питающего напряжения, выходы которых подключены к входам питания усилителя 6. а нулевая шина — к неинвертирующему входу усилителя 6 и через резистор 5 к второму выходу источника 2 разрядного тока. Инвертирующий вход усилителя 6 соединен с вторым входом;источника 2 разрядного тока. Выход усилителя 6 через ключ 4 подключен к общей шине, а управляющий вход ключа 4 соединен с первым"входом источника 2 разрядного тока и соответствующей шиной 8 входного кода.
Устройство работает следующим образом.
По шине 8 на вход ключа 4 поступает сигнал, пропорциональный входному коду, который устанавливает его либо в открытое, либо в закрытое состояние.
U - 1 гб +?-R"! 6 1 (2) 3 11283
При открывании ключа 4 от нулевой шины "О" источника 7 питающего напряжения через резистор 5, нулевую шину устройства, открытый ключ 4 с сопротивлением r0 выход усилителя 6 на клемму "-" источника 7 потечет разрядный ток I 1 (где i — 1, 2 ..., и, n — йомер соответствующего разряда входного кода). При этом напряжение
0, образующееся на выходе усилите- 10 ля 6 относительно нулевой шины источника 7 составляет
U = (Е -I ° R )К, (1)
15 где Š— величина опорного напряжения выходного источника 1;
R — величина сопротивления ре1 зистора 5 в соответствующем источнике 2 разрядного 2б тока;
К вЂ” статический коэффициент усиления усилителя 6.
Напряжение U; уравновешивается суммой падений напряжений на внеш- 25 них относительно усилителя 6 элементах цепи протекания тока I;
Из (1) и (2) получаем
82 4 или, учитывая, что Ri + r cc KR,, с погрешностью, близкой к 1/К можно утверждать, что Ii =Е „ /R„, т. е.. практически не зависит от вариаций сопротивления г открытого ключа 4, так как Ъеличина К исчисляется обыч . но десятками тысяч. При закрытом ключе 4
Ц =?г + I1R,; где r — сопротивление эакрытогО ключа.
Величина .выходного напряжения усилителя 6 U не может превышать напря( жения насыщения усилителя 6 U ". щ 1 r + R. 4 и при r - оо I ° -+ О. Последнему требовайию наиболее полно отвечают ключевые элементы на ИДП транзисторах, которые имеют в запертом состоянии высокое сопротивление, близкое к сопротивлению диэлектриков. Таким образом, предложенное устройство позволяет преобразовывать цифровой код в аналоговый сигнал с большей точностью чем извеотное устройство благодаря исключению погрешности, обусловленной остаточны .ми параметрами насыщенных ключей. 1 l 28382 Составитель А. Симагин Редактор В. Данко Техред А. Ач Корректор M. Демчик Заказ 9083/43 Тираж 861 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий,. 113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
