Преобразователь кода в сопротивление

 

Изобретение относится к области измерительно-информационной техники и Предназначено для использования в качестве быстродействующего кодоуправляемого резистора в системах автоматизированного контроля параметров контрольно-измерительной аппаратуры . Цель - повышение точности и 4l О расширение области применения. Преобразователь кода в сопротивление содержит первую и вторую выходные шины 1,2, резистивный делитель напряжения , выполненный на первом и втором резисторах 3,4, первый операционный усилитель 5, умножающий цифроаналоговый преобразователь 6, первый, второй и третий образцовые резисторы 7,8,9, второй операционный усилитель 10, полевой транзистор 11, шину 12 преобразуемого кода. Расширение области применения достигается за счет обеспечения произвольного подключения выходных шин 1,2 б€13 изменения величины эквивалентного сопротивления, в том числе и при подключении любого из этих выводов к шине нулевого потенциала . Повьш1ение точности обеспечивается при включении, соответствующем подключению выходной шины 2 к шине нулевого потенциала. 1 ил. i |(Л СО 00 to

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU, 13817 (51) 4 Н 03 M 1/66

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4012437/24-24 (22) 13.01.86 (46) 15.03.88. Бюл, У 10 (72) В.П.Жук, В.И.Разлом, Г.Л.Смирнов, В.В.Зайченко и Б.И.Бровко (53) 681.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1173542, кл. Н 03 М 1/66, 1982

Патент Великобритании 9,1514 136, кл. Н 04 К 13/02, 1978. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОДА В СОПРОТИВЛЕНИЕ (57) Изобретение относится к области измерительно-информационной техники и предназначено для использования в качестве быстродействующего кодоуправляемого резистора в системах автоматизированного контроля параметров контрольно-измерительной аппаратуры. Цель — повьппение точности и

Иу расширение области применения. Преобразователь кода в сопротивление содержит первую и вторую выходные шины 1,2, резистивный делитель напряжения, выполненный на первом и втором резисторах 3,4, первый операционный усилитель 5, умножакщий цифроаналоговый преобразователь 6 ° первый, второй и третий образцовые резисторы 7,8,9, второй операционный усилитель 10, полевой транзистор 11, шину 12 преобразуемого кода. Расширение области применения достигается за счет обеспечения произвольного подключения выходных шин 1,2 без изменения величины эквивалентного сопротивления, в том числе и при подключении любого из этих выводов к шине нулевого потенциала. Повьппение точности обеспечивается при включении, соответствующем подключению выходной шины 2 к шине нулевого потенциала. 1 ил.

1381712

Обозначим величину R2/R,+R2 как коэффициент деления Кд .

К ф Н 2! (R +R 2) ° (2)

Тогда формула (1) для напряжение U, на входе первого операционного усилителя 5 относительно шины нулевого потенциала имеет следующий вид:

Цз=(Ц П<)Ка+Ц2 ° (3)

На первом операционном усилителе

5 собрана схема повторителя напряжеИзобретение относится к измерительно-информационной технике и предназначено для использования в качестве быстродействующего кодоуправляемого резистора в системах антомати5 зированного контроля параметров контрольно-измерительной аппаратуры.

Цель изобретения — поньппение точности и расширение области применения 10 за счет обеспечения произвольного подключения выводов преобразователя кода в сопротивление.

На чертеже приведена функциональная схема преобразователя кода в сопротивление.

Преобразователь кода н сопротинление содержит первую выходную шину 1, вторую выходную шину 2, резистивный делитель напряжения, выполненный на 20 первом резисторе 3(R,) и втором резисторе 4(R>), первый операционный усилитель 5, умножающий цифроаналоговый преобразователь 6, первый образцовьп резистор 7(R ), второй образцо- 25 ный резистор 8(R,), третий образцовый резистор 9(R ), второй операционный усипитель 10, полевой транзистор 11 и шину 12 преобразуемого кода. Умножающий цифроаналоговый преобразователь выполнен на кодоуправляемой резистивной матрице 13, третьем операционном усилителе 14 и резисторе

15 обратной связи.

Преобразователь кода в сопротивление работает следующим образом.

Пусть напряжение на первой выходной шине 1 относительно шины нулевого потенциала U,, а напряжение на

Ф рой ньодной Не 2 относительно 40 шины нулевого потенциала U< .

Тогда напряжение на входе первого операционного усилителя 5 относительно шины нулевого потенциала

+ 2 г ния, поэтому напряжение U4 на его выходе относительно шины нулевого потенциала равна напряжению Uz на его входе: а Ц m(U Ц )К + (4) Y Y N где Y — проводимость, равная проводимости резистора 15 обратной связи;

N — коэффициент, пропорциональный преобразуемому коду.

Проводимость резистора 13,2 изменяется по формуле

72 = Yo (1-N) (6) Коэффициент, изменяющийся в зависимости от цифрового кода, поступа-ющего на умножающий цифроаналоговый преобразователь 6, изменяется в следующих пределах: и

0 Ум. (7) где n — число разрядов умножающего цифроаналогоного преобразователя 6.

При использовании, например, 12разрядного цифроаналогового преобразователя коэффициент N изменяется в следующих пределах: а 4095

4096 (8) С выхода первого операционного усилителя 5 напряжение U поступает на вход умножающего цифроаналогового преобразователя 6 (аналоговый вход кодоуправляемой резистивной матрицы

13) .

В общем случае кодоупранляемая резистивная матрица 13 может быть представлена в виде двух кодоуправляемых резисторов 13.1 и 13.2, первые выводы которых объединены и являются аналоговым входом Кодоуправляемой резистивной матрицы 13, вторые выноды являются соответственно первым и вторым выходами кодоуправляе-. мой резистивной матрицы 13, соответствующие управлякщие входы объединены и являются цифровыми входами кодоуправляемой резистинной матрицы 13.

Проводимость резистора 13.1 изменяется по формуле

1381712 (15) I -I o (9) ("< "Л2

-(и, -U? )ÊÐ, (1-N) (10) (18) I, =(v -v,). Y,.

Пб 02

I = ° и6 R5 (19) (20) 04

Iàå Ias (21) (13)

50 8 (5 2) 0 (22)

Rg (14) IÄ+I-О, 8еинвертирукщий вход третьего операционного усилителя 14 соединен с второй выходной шиной 2, и напряжение на нем относительно шины нуле5 вого потенциала равно Б2. Вследствие наличия отрицательной обратной связи в схеме на инвертирукицем входе третьего операционного усилителя 14 также устанавливается напряжение U2 относительно шины нулевого потенциала.

Через резистор 13.2 протекает ток равный3

С учетом формул (4) и (6) ток I2 равен:

I, - $((U,-U,)K„+v 7 -М .(1-N)=

Таким образом, ток I2, протекающий через резистор 13,2, зависит только от разности потенциала между выходными шинами 1 и 2, т.е. дополнительная нагрузка носит чисто резис,тивный характер. 30

Через резистор 13.1 протекает ток

Т. ) равный 3

С учетом выражений (4) и (5) ток I „

35 равен: 1 ((1 Ц2) К 21 02 ) Ya (1 2)К Yî (12)

Пусть напряжение на выходе третьего операционного усилителя 14 относительно шины нулевого потенциана бу45 дет U5, Тогда через резйстор 15 обратной связи протекает ток I, равный:

Учитывая, что вход третьего операционного усилителя 14 обладает высоким сопротивлением и во входной цепи. его ток не протекает, согласно закону Кирхгофа для токов для точки А по- 55 лучаем

Подставив в формулу (15) токи (12) и I > (13), находим напряжение

U относительно шины нулевого потен5 циала е

1 2) K о (5 2) YÎ ° (16)

v, - v,-(v,-v, ) .к и, (17) Так как неинвертирующий вход второго операционного усилителя 10 соединен с второй выходной шиной 2, то напряжение на нем равно U2 относительно шины нулевого потенциала.

Вследствие наличия отрицательной обратной связи в схеме на инвертирующем входе второго операционного усилителя 10 также устанавливается напряжение U2 относительно шины нулевого потенциала.

Ток I<<, 1тротекающий через резистор 8, ранен:

U5 U2 (U2 (U U ) K N) U2

Р4 Rq R<

Пусть напряжение в точке С относительно шины нулевого потенциала, поддерживаемое операционным усилием 10, будет U . Тогда через резистор 9 протекает ток I,, равный:

Учитывая, что вход операционного усилителя 10 обладает высоким сопротивлением и во входной цепи его ток не протекает, согласно закону Кирхгофа для токов для точки В получаем

Подставив в формуле (21) токи I< (18) и I > (19), находим напряжение

U относительно шины нулевого потенциалаа

U4 (U1 Ui) К N-Rs +Ц2 е (23)

5 1381712 6

С учетом (23) ток I„, вычисляе- мй по формуле (19), равен: ((U — Uq) K)N.R, Р + "21 Uã

R Кг R

П i-U2 (U U ).K, N

4 (25) R> R < (R q+R ) аз Ua Пг ° (32) UR ((Ц1 U2) K 1 N Rf — +U2)

"2) К1 " R

В (26) Баь аз

Э (27) 25

I =(U1-U ) к N — —.

Rî, (28) (29) Т си аз+Таз °

4 В

45 (30) Т =U U К.N — +(U U )К N

cu

1 2) Я

R В+1 В

1-1 1 П2

Э В си (31) Из схемы, приведенной на чертеже видно, что к резистору 7 прикладывается напряжение Уа... равное: 10

С учетом (23) напряжение, прикладываемое к резистору 7, равно 15

Ток Т а, протекающий через резисаВ тор 7, равен;

С учетом (26) ток ?а, протекающий через резистор 7, равен:

Ток I „, протекающий через канал сток — исток полевого транзистора 11, равен сумме токов, протекающих через резисторы 9 и 7:

С Учетом (24) и (28) ток Т и, пРо- 40 текающий через канал сток - исток полевого транзистора 11, равен:

Сопротивление R „ последовательно включенных канала сток — исток по50 левого транзистора 11 и цепи, состоящей из параллельно подключенных образцовых резисторов 9 и 7, равно: с учетом (30) сопротивление В,„В равно:

Таким образом, сопротивление Й,„ обратно пропорционально коэффициенту, зависящему от цифрового кода, поступающего на группу цифровых информационных входов цифроаналогового преобразователя 6, что обеспечивает воэможность цифрового управления, и не зависит от величин напряжений на выходных шинах устройства. Кроме того в данном устройстве возможно произвольное подключение выходных шин 1 и 2. Соединение любой из них с шиной нулевого потенцияла не изменяет величины эквивалентного сопротивления.

При подключении выходной шины 2 к шине нулевого потенциала второй операционный усилитель работает при нулевом синфазном сигнале, что приводит к повышению точности преобразования.

Формула изобретения

Преобразователь кода в сопротивление, содержащий первый операционный усилитель, выход которого подключен к его инвертирукицему входу, второй операционный усилитель, выход которого подключен к затвору полевого транзистора, сток (исток) которого является первой выходной шиной, исток (сток) подключен к первому выводу первого образцового резистора, второй вывод которого является второй выходной шиной, умножающий цифроаналоговый преобразователь, выполненный на кодоуправляемой резистивной матрице, третьем операционном усилителе и ре- зисторе обратной связи, первый вывод которого подключен к выходу третьего операционного усилителя, второй вывод соединен с инвертирующим входом третьего операционного усилителя и подключен к первому выходу кодоуправ ляемой реэистивной матрицы, второй выход которой подключен к неинверти1381712

Составитель В.Першиков

Техред Л. Сердюкова

КорректорН Король

Редактор А.Лежнина

Заказ 1194/55 Тирам 928

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ухгород, ул,Проектная,4 рующему входу третьего операционного усилителя и второму выводу первого образцового резистора, аналоговый вход подключен к выходу первого опе5 рационного усилителя, цифровые входы кодоуправляемой реэистивной матрицы являются шиной преобразуемого кода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расшире- 10 ния, области применения, в него введены второй и третий образцовые реэис" торы и реэистивный делитель напряжения, выполненный на первом и втором реэистораж ° первые выводы которых объединены соответственно со стоком (истоком) полевого транзистора и вторым выводом первого образцового резистора, вторые выводы объединены и подключены к неинвертирукицему входу первого операционного усилителя, при этом выход третьего операционного усилителя подключен к первому выводу второго образцового резистора, второй вывод которого подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя и через третий образцовый резистор к истоку(стоку) полевого транзистора, неинвертирующий вход второго операционного усилителя подключен к второму выводу первого образцового резистора.