Способ функциональной подгонки цифроаналоговых преобразователей

 

Изобретение относится к ббласти информационно-измерительной техники и микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении прецизионных цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) в гибридно-пленочном исполнении . Цель изобретения - повышение быстродействия подгонки. Подгонка соответствующих резисторов в каждом разряде преобразователя, при одновременном контроле выходного напряжения , до достижения определяемого по результатам измерений выходных напряжений ЦАП контрольного значения напряжения позволяет уменьшить число операций при подгонке каждого разряда , что приводит к ускорению процесса подгонки. 5 ил. (/) С ОС ее ос ОС ОС «ч

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

yI) 4 Н 03 M 1/10

:-! :ЬЛ ТЕМс, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

) C

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3823527/24-24 (22) 17.12.84 (46) 23.09.87. Бюл, ¹ 35 (72) Г.С.Власов, С.Н.Ситников и В.Е.Гутторов (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 764123, кл. H 03 М 1/10, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1228279, кл. Н 03 M 1/10, 1984. (54) СПОСОБ ФУНК?Ц10НАПЬНОЙ ПОДГОНКИ

ЦИФРОАНАЛОГОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к ббласти информационно-измерительной техники и микроэлектроники и может быть ис„„SU„„1339887 А 1 пользовано при изготовлении прецизионных цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) в гибридно-пленочном исполнении. Цель изобретения — повышение быстродействия подгонки. Подгонка соответствующих резисторов в каждом разряде преобразователя, при одновременном контроле выходного напряжения, до достижения определяемого по результатам измерений выходных напряжений ЦАП контрольного значения напряжения позволяет уменьшить число операций при подгонке каждого разряда, что приводит к ускорению процесса подгонки. 5 ил.

13398

Изобретение относится к области информационно †измерительн техники и микроэлектроники и может быть ис»»ользовано при изготовлении прецизионных цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) в гибридно-пленочном исполнении, Цель изобретения — повышение быстродействия подгонки.

На фиг. 1 приведена эквивалентная схема цифроаналогового преобразователя в момент подгонки 1-го разряда; на фиг. 2 — зависимости токов, протекающих через подгоняемый резистор и через цвухполюсник от относительной величины их разбаланс.а,,(преобразование этих токов в напряжение происходит линейно, подобные зависимости имеют и выходные напряжения преобразователя ток — напряжение при указанном включении разрядов ЦАП); на фиг ° 3 — эквивалентная схема четырехполюсника, где R, R „, R,„ — сопротивления эквивалентного треугольника принятой модели четырехполюсника; на фиг. 4 — эквивалентная схема резисторной декодирующей матрицы при подгонке второго разряда 11АП (первый разряд — ; на фиг. 5 — структурная схема устройства, реализующая способ функциональной подгонки цифроаналоговых преобразователей.

Пифроаналоговый преобразователь содержит четырехполюсник 1, образо- 35 ванный неподогнанной частью резисторной декодирующей матрицы ткпа R-2R, двухполюсник 2, образованный подогнанной частью резисториой декодирующей матрицы, резистор 3 подгоняемого 10

i †-o разряда, преобразователь 4 ток нап»ряжение, входное сопротивление г,.=О, источник 5 напряжения, источник 8 опорного напряжения, подгоняемый ЦАП, в состав 45 которого входит декодирующая резисторная матрица 9.1, коммутатор 9.2, масштабирующий резистор 9.3, операционный усилитель 9.4, задатчик 10 кода,. опорный ЦАП 11, компаратор 12, БО цифровой вольтметр 13, микро-ЭВМ 14, блок 15 управления лазером.

Способ функциональной подгонки ЦАП реализуется следующим образом.

Подгонку начинают с младших разрядов ЦАП. Перед подгонкой i ãî разряда к входу преобразователя 4 ток напряжение подключают вначале одно плечо элементарного делителя, обра—

87 2 зованного разрядным резистором 3 и двухполюсником 2, зятем — другое, находят токи 1», 1, оставляют подключенным к входу преобразователя 4 то плечо, в котором протекает больший ток. При этом считается, что сопротивление резистора изменяется только в сторону его увеличения.

Ток, протекающий через разрядный резистор 3, больше тока, протекающего через двухполюсник 2 (фиг. 2, точки А ! и А ). При этом следует подгонять (увеличивать сопротивление) резистора 3. Сопротивление двухполюсника 2 будет равносильно при этом эталону подгонки для сопротивления резистора 3. Считая, что сопротивление двухполюсника 2, как эталона подгонки резистора 3, равно

2 (=- —, (1)

2» где U — узловое напряжение данного

1 разряда илк падение напряжения на резисторе 3 и на двухполюснике 2, найдем сопротивление R

Ф

R =- — =2R- дк (2) f

Ъ

»» где дК вЂ” есть абсолютная разность сопротивления двухполюсника 2 и сопротивления резистора 3.

Из приведенных выражений найдем относительную величину разбаланса h; Е от включения i-ro разряда и всех предыдущих вместе с дополнительным дК I», -1, U» -Uzi

1007=:-- — -- — 100X= — "- — - 2R I,.

>100Х, (3) где U,. — напряжение на выходе преобразователя 4 при включении

i-го разряда; напряжение на выходе преобразователя 4 от включения всех предыдущих младших разрядов вместе с дополнительным.

Указанные соотношения соответствуют фиг. 1 и 2 и определяют случай подгонки разрядного резистора 3. Если ток, протекающий через двухполюсник 2 больше, то необходимо подгонять (увеличивать) его сопротивление путем воздействия подгоночным инструментом на резистор.

При этом формулы (1) — (3) остаются справедливыми,, а эталоном подгонки (2R) для данного разряда является резистор 3. Соответственно ток

1 119887

1, протекает уже через ре.э«< тор 3, г< а напряжение 0; образовывается за счет включения i-го разряда. Из формулы (1) — (3) можно выразить сопротивление R„ как

Ь;

R =(1 — — — ) 2R.

Параметры четырехполюсника 1 (фиг. 3) зависят от номера подгоняе— мого разряда:

2 +2

R =- --- R; (5) «л 2 — 1

2zii-<)

2<л i-г

3 2

2 +!

R (7) э)л << г! э —

Полученные соотношения (5) — (7) позволяют найти коэффициент передачи источника 5 опорного напряжения в узловую точку (фиг. 1), а следовательно, с учетом формул (1) — (4) можно получить следующие соотношения токов

U 100

I (8)

К 2 100 — / ;Ь;

10 (б) 15

20 э5

2 100- 13, Ь

2 100 (12) 50 а для контрольного напряжения, снимаемого с выхода преобразователя 4, эту формулу можно представить в окончательном виде

2 100- 1г; b;

U — — — — - — U ° (13)

2 100 где U — начальное напряжение от

<н включения i-го разряда либо младших относительно

LI 100- Ь;

I (9)

)< 2 100 — p g где ; — коэффициент, зависящий от номера подгоняемого разряда.

1 =.

2 +1 (10)

3 2<-г °

Хотя четырехполюсник 1 предложенной эквивалентной схемы (фиг. 1) при подгонке старшего разряда вырождается, справедливость формул (8) и (9) не утрачивается.

Таким образом, для всех без исклю— чения разрядов ЦАП контрольное значе40 ние тока (напряжения) I „, (U„) можно получить из формул (8) и (9) в соответствии с графиком (фиг. 2) при

Ь,7.=0.

После этого, взяв отношение контрольного тока (напряжения) к току (на45 пряжению) подгоняемой ветви по формуле (8), получим

1 го, опре)1<зл)е<<<< э< до с г<) подгонки

U;„— для ПЛ11 9 (фиг. 4) т< же, что 11<, для эквивалентной схемы (фиг. 1).

В результате подгонки всех разрядов с учетом соотношения (13) происходит подгонка ЦЛП по таким точностным параметрам, как линейность и дифференциальная нелинейность.

После выравнивания ступеней статической характеристики преобразования

ЦАП ее подгоняют по отноше<п<ю к полной шкале преобразования до требуемого значения, изменяя при этом коэффициент передачи преобразователя 4 ток — напряжение.

Устройство, реализующее способ функциональной подгонки, работает следующим образом.

При подгонке 2-го разряда ЦАП 9 включают i-й разряд подгоняемого 9 и опорного 11 ЦАП. Измеряют цифровым

< вольтметром 13 выходное напряжение подгоняемого ЦЛП 9, подсоединяя вход цифрового вольтметра 13 к выходу испытуемого ЦАП 9 через коммутатор 12.

Затем через коммутатор 12 подключают входы цифрового вольтметра 13 в диагональ моста, образованного подгоняемым 9 и опорным 11 ЦАП, его показание переписывают в память микро-ЭВМ 14

Затем подключают все разряды подгоняемого ЦАП 9, младшие i-го, включая дополнительный, не меняя преобразуемого кода на входе опорного ЦАП 11. Новое показание цифрового вольтметра 13, входы которого подключены через коммутатор 12 к диагонали моста ЦАП 9

ЦАП 11, записывают в память микро-ЭВМ

14, которая затем вычисляет разницу

Ь7 и сравнивает полученное значение с допустимым для данного разряда, если величина Ь Е превышает допустимое значение для данного разряда, то микро-ЭВМ 14 дает команду "Разрешение подгонки" блоку 15 управления подгоночным инструментом. При этом микроЭВМ 14, используя выражение (13), определяет контрольное значение напряжения i-ro разряда.

Подгоночным инструментом удаляют часть резистивного материала г.-го разрядного резистора (i-го резистора связи) до достижения на выходе подгоняемого ЦАП 9 рассчитанного контрольного значения напряжения, при этом сравнение производит микро-ЭВМ 14..) 1. 3 1

По достижении на ВН1ходе ЦАП 9 первоначально рассчитанной ко11тро111,НО111 величины микро-ЭВМ 14 дает команду на блок 15 управления лазером "Конец подгонки". После этого слова производится измерение напряжения В диагонали ЦАП 9 — ЦАП 11, оценка величины

hX при помощи микро-3BN. При новом значении а7 Выше нормы производятся новое измерение выходного напряжения

ЦАП 9 и расчет нового контрольного напряжения, до значения которого производится повторная подгонка х-го разряда.

После подгонки всех разрядов ЦАП 9 осуществляют подгонку коэффициента передачи, воздействуя на масштабный резистор подгоночным инструментом (ла.зером), при всех включенных разрядах ЦАП 9, включая и дополнительный, до достижения модулем напряжения на выходе ЦАП 9 значения опорного напряжения источника 8.

Фор мул аизобретения

Способ функциональной подгонки цифроаналоговых преобразователей, по которому последовательно, начиная с младших разрядов, формируют сигнал разбаланса i-ro разряда путем формирования разности между первым выходным напряжением преобразователя, формируемым при включении i-го разряда, и вторым выходным напряжением преобразователя, формируемым при включении всех младших разрядов относительно 1-ro, сравнивают сигнал разбаланса с контрольной величиной разбаланса и при их неравенстве осуществляют коррекцию сопротивления соответствующего резистора i-го разряда декодиснующего резистора i-ro разряда декодирующей матрицы определяют величину П„; контрольного напряжения i-го

2 разряда по формуле (2 100-13;Ь,)

U =---- - ††-- -- - U

2, 100 111 комер подгокяемого разряда; большее из первого и второго выходных нагряжений преобразователя; относительная величина разбаланса, 7; где

2 " +1

=3 †--- — коэМициент зависящ и От

16 номера подгоняемого разрядаq которое используют при коррекции сопротивления соответствующего резистора i-го разряда декодирующей матрицы

40 для сравнения с ним большего из первого и второго выходных напряжений, по достижении равенства между которыми коррекцию прекращают.

9887

) р )ili)ill o Й M .1 т р и ц1i! 111) El o6 р а э A В а т (л11 и n (. .пе 1е1 о повтор1И1 формирун1т сигнал разбаланса 1-го разряда и сравнивают его с контрольной вепичиной разбаланса . 1 до их равепства, после чего осуществля1от коррекцию сопротивления масштабного резистора до момента достижения равенства величины выходного напряжения преобразователя, при всех включенных его разрядах, его номинальному значению, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия подгонки, формирование второго выходного напряжения преобразователя осуществляют при одновременном включении дополнительного разряда, сравнение сигнала разбаланса осуществляют при нулевом значении контЛ рОльной Величины разбаланса, а переД

-коррекцней сопротивления соответст1339887

Я2

Составитель H.Ïepøèêîâ

Редактор Л.Гратилло Техред 1.Ñåðпюкова Корректор Е.Рошко

Заказ 4245/55 Тираж 901 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул Проектная, 4