Дифференциальный цифроаналоговый преобразователь

 

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ЦИФРОАНАЛО . ГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий входной регистр, первые п информационных входов которого подключены к соответствующим входным шинам преобразуемого кода, п первых и п вторых выходов - к соответствующим управляющим входам п трехпозиционных ключевых элементов, входы которых подключены к соответствующим выходам блока источников эталонных токов, первые выходы - к входу первого преобразователя тока в напряжение, вторые выхо-. ды - к входу второго преобразователя тока в напряжение, третьи выходы - к общей шине, выход первого преобразователя тока в напряжение подключен к щине прямого выхода, выход второго преобразователя тока в напряжение подключен к шине инверсного выхода, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей , в него введены п входньрс инверторов, блок управления, элемент И, генератор синхросигналов, элемент И-НЕ, источник эталонного напряжения установки нулевой зоны, инвертор, первый и второй компараторы , первые входы которых подключены к выходу первого преобразователя тока в напряжение, вторые входы - к выходу второго преобразователя тока в напряжение , третьи входы - к выходу источника эталонного напряжения установки нулевой зоны, выход первого компаратора подключен к входу инвертора , выход которого подключен к пер (Л вому входу элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу второго компаратора, а выход - к шине контрольного выхода и к первому входу блока управления, второй вход которого подключен к шине управления, первый выход - к первому управляющему входу входного регистра, второй выход - к первому входу элемента И, 00 второй вход которого подключен к 00 :о ( выходу генератора синхросигналов, а выход - к второму управляющему входу входного регистра, п вторых информасо ционных входов которого подключены к выходам соответствующих входных инверторов, входы которых подключены к соответствующим входным шинам преобразуемого кода.

СО)ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (! 9) (11) 4(ь)) Н 03 M 1/66

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTI44 (21) 3653610/24-21 (22) 24.10.83 (46) 07.02.85. Бюл. ¹ 5 (72) А. П. Стахов, В. П. Иарценюк и А. Д. Азаров (53) 621.325(088.8) (56) 1. Патент США № 4092639, кл. 340/347, 30.05. 78.

2. Лаврентьев В. Н. и Клочан П. С.

Аналого-цифровые преобразователи двустороннего уравновешивания. Киев, 1982, с. 15, рис. 4 (прототип). . (54)(57) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ЦИФРОАНАЛО. ГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий входной регистр, первые п информационных входов которого подключены к соответствующим входным шинам преобразуемого кода, и первых и и вторых выходов — к соответствующим управляющим входам и трехпозиционных ключевых элементов, входы которых подключены к соответствующим выходам блока источников эталонных токов, первые выходы — к входу первого преобразова— теля тока в напряжение, вторые выхо-. ды — к входу второго преобразователя тока в напряжение, третьи выходы — к общей шине, выход первого преобразователя тока в напряжение подключен к шине прямого выхода, выход второго преобразователя тока в напряжение подключен к шине инверсного выхода, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены и входных инверторов, блок управления, элемент И, генератор синхросигналов, элемент И-НЕ, источник эталонного напряжения установки нулевой зоны, инвертор, первый и второй компараторы, первые входы которых подключены к выходу первого преобразователя тока в напряжение, вторые входы — к выходу второго преобразователя тока в напряжение, третьи входы — к выходу источника эталонного напряжения установки нулевой зоны, выход первого компаратора подключен к входу инвертора, выход которого подключен к первому входу элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу второго компаратора, а выход — к шине контрольного выхода и к первому входу блока управления, второй вход которого подключен к шине управления, первый выход — к первому управляющему входу входного регистра, второй выход — к первому входу элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора синхросигналов, а выход — к второму управляющему входу входного регистра, и вторых информационных входов которого подключены к выходам соответствующих входных инверторов, входы которых подключены к соответствующим входным шинам пре" образуемого кода.

1 l l 38

Изобретение относится к цифровой измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в преобразователях код — аналог и аналог— код в качестве основного или вспомогательного узла.

Известен цифроаналоговый преобразователь, содержащий рези"тивную матрицу, транзисторные ключи и выходное устройство, обеспечивающее получение !О симметричного двухполярного выхода с целью управления балансной нагрузКой

И.

Такой преобразователь имеет сложный метрологический контроль, прово- 15 димый на специальных стендах с длительным прерыванием процесса преобразования, Наиболее близким к изобретению по технической сущности является 20 дифференциальный цифроаналоговый преобразователь, содержащий входной регистр, первые и информационных входов которого подключены к соответствующим входным шинам преобразуе- 25 мого кода, и первых и и вторых выходов — к соответствующим управляющим входам и и трехпозиционных ключевых элементов, входы которых подключены к соответствующим выходам блока источ- gp ! ников эталонных токов, первые выходы — к входу первого преобразователя тока в напряжение, вторые выходы — к входу второго преобразователя тока в напряжение, третьи .выходы — к общей шине, выход первого преобразователя тока в напряжение подключен в шине прямого выхода, выход второго преобразователя тока в напряжение подключен к шине инверсного выхода 4О (21 .

Проведение метрологического контроля выходной характеристики линейности известного преобразователя требует специального эталонного оборудования 45 и может выполняться только в полуавтоматическом режиме. Вследствие этого сужаются функциональные возможности преобразователя.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в дифференциальный цифроаналоговый преобразователь, содержащий входной регистр, первые и информаци- 55 онных входов которого подключены к соответствующим входным шинам пре" образуемого кода, п первых и и вторых

949 выходов — к соответствующим управляющим входам и и трехпозиционных ключевых элементов, входы которых подключены к соответствующим выходам блока источников эталонных токов, первые выходы — к входу первого преобразователя тока в напряжение, вторые выходы — к входу второго преобразователя тока в напряжение, третьи выходы — к общей шине, выход первого преобразователя тока в напряжение подключен к шине прямого выхода, выход второго преобразователя тока в напряжение подключен к шине инверсного выхода, введены и входных инверторов, блок управления, элемент И, генератор синхросигналов, элемент И-НЕ, инвертор, источник эталонного напряжения установки нулевой зоны, первый и второй компараторы, первые входы которых подключены к выходу первого преобразователя тока .в напряжение, вторые входы — к выходу второго преобразователя тока в напряжение, третьи входы — к выходу источника эталонного напряжения установки нулевой зоны, выход первого компаратора подключен к входу инвертора, выход которого подключен к первому входу элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу второго компаратора, а выход — к шине контрольного выхода и к первому входу блока управления, второй вход которого подключен к шине управления, первый выход — к первому управляющему входу входного регистра, второй выход — к первому входу элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора синхросигналов, а выход — к второму управляющему входу входного регистра, и вторых информационных входов которого подключены к выходам соответствующих входных инверторов, входы которых подключены к соответствующим входным шинам преобразуемого кода.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого преобразователя.

Она содержит входные шины 1 преобразуемого кода, на которые поступает преобразуемый код, входные инверторы 2, инвертирующие входной код, входной регистр 3, шину 4 управления, блок 5 управления, элемент И 6, генератор 7 синхросигналов, трехпоэиционные ключевые элементы 8, блок 9

3 11389 источников эталонных токов по числу разрядов кода, первый и второй преобразователи 10 и ll тока в напряжение, источник 12 эталонного напряжения установки нулевой зоны, первый компаратор 13, второй компаратор 14, инвертор 15, элемент И-НЕ 16, шину 17 прямого выхода, шину 18 контрольного выхода, шину 19 инверсного выхода.

Входные шины l преобразуемого ко- 10 да соединены с первыми и информационными входами входного регистра 3 и входами и входных инверторов 2, выходы которых подключены к вторым п информационным входам входного ре- 15 гистра 3, и первых и п вторых выходов которого подключены к соответствующим управляющим входам и трехпозиционных ключевых элементов 8, входы которых подключены к соответствующим выходам блока 9 источников эталонных токов, первые выходы — к входу первого преобразователя 10 тока в напряжение, вторые выходы — к входу второго преобразователя 11 тока в 2S напряжение, третьи выходы — к общей шине, выход первого преобразователя

10 тока в напряжение подключен.к шине 17 прямого выхода и первым входам компараторов 13 и 14, выход второго преобразователя 11 тока в напряжение подключен к шине 19 инверсного выхода и вторым входам компараторов

13 и 14, третьи входы которых подключены к выходу источника 12 эта35 лонного напряжения установки нулевой эоны. Выход первого компаратора 13 подключен к входу инвертора 15, выход которого подключен к первому входу элемента И-НЕ, второй вход которого 4О подключен к выходу второго компаратора 14, выход — к шине 18 контрольного выхода и к первому входу блока 5 управления, второй вход которого подключен к шине 4 управления, первый выход — к первому управляющему входу входного регистра 3, второй выход к первому входу элемента И 6, второй вход которого подключен к выходу генератора 7 синхросигналов, выход — 5О к второму управляющему входу входного регистра 3, Цифроаналоговый преобразователь работает в двух режимах: режиме преобразования и-разрядного кода в пара-55 фазное аналоговое напряжение и в режиме контроля линейности выходной характеристики, причем работа уст49 4 ройства начинается с метрологического контроля.

Работа преобразователя в режиме метрологического контроля производится посредством подачи по шине 4 управления сигнала, переключающего блок 5 управления в режим автоматического контроля параметров. При этом первый такт контроля метрологических характеристик любого 2-го разряда содержит команду блока 5 управления, посредством которой регистр 3 входного кода переключается в режим последовательного сдвига. После переключения режима на следующем такте блок 5 управления разрешает подачу через элемент И от генератора 7 синхросигналов на второй управляющий вход регистра 3 синхросигналов, посредством которых в регистр 3 записывается последовательный ряд разрядных коэффициентов а =О.

На третьем и последующих тактах режима контроля блок 5 управления посредством первого и второго входов регистра 3 присваивает младшим pasрядам регистра такие разрядные коэффициенты, что с помощью трехпозиционных ключевых элементов 8 от блока

9 источников эталонных токов на вход первого преобразователя 10 тока в напряжение подключен разряд с весом а, где м, — основание системы счисления; а1= +1 р = О, 1, 2,... параметр кода, при Р=Π— классический двоичный код; р > 1 — коды Фибоначчи и "золотой пропорции"; р= — унитарный код, а на вход второго преобразователя

11 тока в напряжение подключается сумма младших разрядов с весами ш м фa °

<=О где )1, если р = 0

1 0, если р 1.

Выходные сигналы устройства при этом подчиняются соотношениям

v,=<, ..

rI Р-2 (М 1М P(K

2, 9 Р е,<

t, Еслм 4МР - /4 Р (в о

О, ес ла а юс ) < l4 ос Р, S 113894 9 6

20 где „,, В„ — коэффициенты преобразования тока в напряже ние

Аь6„ — величина, пропорциональная разности токов, 5 поступающих на входы преобразователей IO u

11.

Разрядные коэффициенты а регист< ра могут принимать значение а (-1 ! Ф

0;1), что позволяет интерпретировать используемые представления кода в регистре 3 как симметричные варианты двоичного кода, кодов Фибоначчи и

- "золотой пропорции".

Если при контроле P-го разряда сигнал У =1, то это свидетельствует о неисправности (катастрофическом отказе) либо расстройке g-го разряда. Метрологический контроль при этом прекращается, и устройство признается непригодным к эксплуатации. Если же У =О, то блок 5 ут1равления прОиэвОДит КОнтрОль сле- 25 дующего (1+1)-го разряда. Последовательность операций, выполняемых при контроле (2+1)-ro и более старших разрядов, такая же как и при контроле t-го разряда. Метрологический контроль устройства производится от

30 младших разрядов к старшим, начиная с разряда с нОмером 1=р+1. Причем предполагается, что при р=О точными являются разряд с номером i=0 и дополнительный разряд.с таким же весом .11 (Op=1) а прн р> 1 точными являются разряды с номерами от i=0 до i=p.

По окончании выполнения метрологического контроля блок 5 управления переключает устройство в режим непосредственного преобразования входных кодов в аналоговые величины..

При этом регистр 3 переключается в режим параллельной записи и входной код, подлежащий преобразованию по входным шинам 1, поступает на первый и через входные инверторы 2 на второй информационные входы регистра

3 входного кода. Выход регистра управляет подключением источников эталонных токов к выходам устройства таким образом, что токи, соответствующие значащим разрядам кода, подключаются к шине 17 прямого выхода, а токи, соответствующие нулевым разрядным коэффициентам, — к шине инверсного выхода. В этом случае на выходах 17 и 19 устройства формируются парафазные аналоговые величины, которые могут быть использованы для управления балансной нагрузкой.

Технико-экономический эффект заключается в расширении функциональных возможностей преобразователя за счет обеспечения режима самоконтроля, что позволяет обнаруживать в процес— се преобразования как катастрофические, так и метрологические отказы.

1138949

HHHGH Заказ 10706/45 Тираж 878 Ilo tmcsoe

11р I