Устройство цифроаналогового преобразования

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в цифроаналоговых устройствах, в которых требуется сформировать аналоговый сигнал, величина которого равна произведению двух сигналов, представленных в виде цифровых двоичных кодов. Цель изобретения - повышение быстродействия. Матричный умножающий цифроаналоговый преобразователь содержит M N-разрядных преобразователей 1<SB POS="POST">1</SB>-1<SB POS="POST">M</SB> код-напряжение, выполненных в виде групп из N переключателей 2<SB POS="POST">11</SB>-2<SB POS="POST">NM</SB> N-разрядных резистивных матриц 3<SB POS="POST">1</SB>-3<SB POS="POST">M</SB> типа R-2R и усилителей 4<SB POS="POST">1</SB>-4<SB POS="POST">M</SB> постоянного тока, перемножитель 5 знаковых разрядов, переключатель 6 полярности опорного напряжения, группу из M переключателей 7<SB POS="POST">1</SB>-7<SB POS="POST">M</SB>, M-разрядную резистивную матрицу 8 типа R-2R и выходной усилитель 9 постоянного тока. Переключатель 6 полярности опорного напряжения выполнен в виде источника 10 опорного напряжения, инвертора 11 и четырех ключей 12-15. Положительный эффект достигается за счет введения перемножителя 5 знаковых разрядов и переключателя полярности опорного напряжения, а также дополнительных (N-1) M-разрядных преобразователей 1 код-напряжение. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1) 4 Н 03 М 1/66

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTFT

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4285927/24-24 (22) 15,07,87 (46) 23,11.89. Бюл. N 43 (72) М.М.Барашков, P.À.Èâ÷åíêîâà, В.А.Смирнов и С.А.Соколов (53) 681,325 (088,8) (56) Иило В.Л. Линейные интегральные схемы. — М.: Советское радио, 1979, Гнатек IO.P. Справочник по цифроаналоговым и аналого-цифровым преобразователям. - М,: Радио и связь, 1982, с, 119-120, рис, 4.5, с. 224. (54) УСТРОЙСТВО ЦИФРОАНАЛОГОВОГО

ПРЕОБРАЗОВАНИЯ (57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в цифроаналоговых устройствах в которвх требуется сформировать аналоговый сигнал, величина которого равна произведению двух сигналов, представленных в виде цифровых двоичных кодов.

Цель изобретения — повышение быстродействия. Матричный умножающий

„„SU„„1524180 А1

2 цифроаналоговый преобразователь содержит m и-разрядных преобразователей

1, — 1 код — напряжение, выполненных в виде групп иэ п переключателей

2 « — 2„,„ и-разрядных реэистнвных матриц 3 - 3 типа R — - 2R и усилителей 4, - 4,„ постоянного тока, перемножитель 5 знаковых разрядов, переключатель 6 полярности опорного напряжения, группу из m переключателей 7, - 7 „, m-разрядную резистивную матрицу 8 типа R — - 2Е и выходной усилитель 9 постоянното тока. Переключатель 6 полярности опорного напряжения выполнен в виде источника

10 опорного напряжения, инвертора ll и четырех ключей 12- 15. Положительный эффект достигается за счет введения перемножителя 5 знаковых разрядов ипереключателя полярностиапорного напряжения, а также дополнительных (n — 1) m-разрядных преобразователей 1 код — напряжение. 1 s.tI. ф-лы, 2 ил.

1524180

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в цифроаналоговых устройстнах, в которых требуется сформировать аналоговый сигнал, величина которого равна произведению днух сигналов, представленных в виде цифровых двоичных кодов.

Цель изобретения — повышение быстродействия.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг,2 функциональная схема переключателя полярности опорного напряжения.

Устройство цифроаналогового преобразования (фиг.1) содержит m n-разрядных преобразователей (l< — 1 ) код — напряжение, выполненных в виде групп иэ п переключателей 2„ — 2 „,„ п-разрядных резистивных матриц 3<

3 типа R-2R и усилителей 4 < — 4<< постоянного тока, перемножитель 5 знаковых разрядов, переключатель 6 полярности опорного напряжения, груп— пу из m переключателей 7q — 7,„, m-разрядную реэистивную матрицу 8 типа R-2R и выходной усилитель 9 постоянного тока. Переключатель 6 полярности опорного напряжения (фиг.2) выполнен н виде источника

10 опорного напряжения, иннертора 11 и четырех ключей 12-15 °

Устройство цифроаналоговоro преобразования работает следующим образом.

Первый перемнож.:. мый сигнал н виде параллельного двоичного кода разрядности п поступает на управляющие входы всех и-разрядных преобразователей 1 код — напряжение. Первый сигнал в виде параллельного двоичного кода разрядности п по параллельным шинам поступает на управляющие входы соответствующих переключателей 2 „ — „ . На сигйальные нходы этих переключателей подается опорный сигнал, Переключатели, на управляющих входах которых появляется единица кода, подключают опорное напряжение к соответствующему входу резистивной матрицы 3, производящей

У

O операцию нормирования выходного аналогового уровня, пропорционально поступившему коду, Выходной сигнал преобразователя 1 формируется усилителем 4 постоянного тока, в качестве которого используется операционный усилитель. Поскольку каждый иэ цифроаналоговых преобразователей должен

55 работать с опорными сигналами разной полярности, то такие функции могут быть возложены только на умножающий преобразователь код — напряжение, который использует в качестве опорного не непрерывно изменяющийся сигнал, а только два его фиксированных значения, Преобразователи 1 — 1„„ код — напряжение вырабатывают на своих выходах аналоговые напряжения, уровни которых пропорциональны коду первого сигнала. Поскольку двоичный код поступает одновременно на первые цифровые входы всех преобразователей код— напряжение, а опорные напряжения, подаваемые на преобразователи, одинакового уровня (подаются от одного и того же прецизионного источника 10 напряжения +R или -Е), то и выходные уровни преобразованных напряжений одинаковы. Однако преобразованные напряжения появляются на выходах только тех преобразователей, на которые в данный момент поступает опорный сигнал . Управление подачей опорного сигнала достигается с помощью переключателей 7„ — 7 „, Командой к включению опорного напряжения (с помощью переключателей 7„ — 7 ) на тот или иной преобразователь коднапряжение служит появление на соответствующих вторых цифровых входах устройства единиц кода (появление кодовых импульсов). Считается, что на цифроных входах устройства обеспечивается одновременная подача кодовых импульсов двух перемножаемых сигналов.

Выходные уровни преобразованных напряжений поступают на общую реэистивную матрицу 8 с выходным усилителем 9 постоянного тока, на выходе которого формируется аналоговое напряжение, пропорциональное коду второго сигнала. Но оно одновременно пропорционально коду первого сигнала или, иначе говоря, пропорционально произведению кодов первого и второго сигналов. Фактически это означает, что для преобразования фесовоro суммирования) используются такие единичные значения кодов первого и второго сигналов, которые находятся как бы на пересечении столбцов, образованных кодами перноro сигнала, и строк, образованных кодами второго сигнала, Совпадение

1524 единиц кода на пересечении соответствующих столбцов и строк фиксируется появлением в данном месте опорного напряжения. Если коды перВого и второго сигналов поступают одновременно, то их совпадение отвечает логике схемы И, что при наличии двух нормированных по амплитуде сигналов соответствует произведению этих сигналов. Таким образом, выходной сигнал есть результат суммирования с "весами" произведений двух чисел .

Преобразователи код — напряжение, используемые в предлагаемом устройстве,должны работать с опорными сигналами разной полярности в зависимости от полярности произведения двух сигналов, Полярность произведения задается перемножителем 5 знака, на входы которого подаются два знаковых разряда, принадлежащих кодам первого и второго сигналов, На выходе перемножителя 5 по правилу булевой алгебры вырабатывается импульс единицы кода при совпадении значений кодов знаковых разрядов (нулей или единиц) ° При единичном (нулевом) коде на выходе перемножителя 5 с помощью переключателя 6 полярности опорного напряжения к переключателям 7 — 7m подключается положительное (отрицательное) опорное напряжение.

При подаче в качестве управляющего сигнала с признаком "1" электронные ключи 12 и 14 замыкаются, причем ключ 12 пропускает на выход положительное опорное напряжение от источника 10, При этом ключ 14, второй вывод источника 10 опорного напряжения (-F.) замыкает на корпус.

Поскольку управляющий сигнал поступает на ключи 13 и 15 через инвертор

11, то эти ключи находятся в закрытом состоянии. При появлении сигнала с признаком "0" (благодаря инвертированию) ключи 13 и 15 открываются, пропуская на выход отрицательное опорное напряжение, а ключи 12 и 14 при этом закрываются.

Переключатели 2 и 7 могут быть выполнены на двух электронных ключах и инверторе. На вход первого ключа поступает опорное напряжение, выход первого ключа объединен с выходом второго ключа и является первым выходом переключателя. Вход второго

) 80

Ф о р м ул а и э о б р е т ения

) . Устройство цифроаналогового преобразования, содержащее первый и-разрядный преобразователь код— напряжение, выполненный в виде первой и-разрядной резистивной матрицы типа R — 2R иэ п — 1 последовательно соединенных резисторов связи, и разрядных резисторов и согласующего резистора, усилителя постоянного тока и группы из и-разрядных переключателей, управляющие входы которых являются управляющими входами первого и-разрядного преобразователя код — напряжение и являются входной ниной п-разрядного кода, первый вывод 1-го разрядного резистора является входом i-ro разряда первой и-разрядной реэистивной матрицы типа R — - 2R.è соединен с первым выходом i-го разрядного переключателя, где i = ), 2. .. °, п второй вывод i-го разрядного резистора соединен с первым выводом i-го резистора связи, первый вывод n-ro разрядного резистора является входом и-го разряда первой и-разрядной резистивной матрицы типа R — 2R и подключен к первому выходу и-го раэ30

55 ключа, являющийся вторым выходом переключателя, соединен с шиной нулевого потенциала. Управляющий c»гнал поступает на управляющий вход второго ключа и вход инвертора, выход которого соединен с управляюшим входом первого ключа, Электронный аналоговый ключ работает следующим образом, Управляющее напряжение поступает . на объединенные между собой выводы затворов обоих транзисторов, а коммутируемое — на вывод истока первого транзистора. При появлении коммутируемого напряжения определенной положительной или отрицательной) полярности и при подаче управляющего напряжения переключает только тот транзистор, который в данный момент не зашунтирован открытым диодом.

Иунтируется при этом транзистор, который не согласован с данной полярностью коммутируемого напряжения.

Реализация цифроаналогового преобразователя в виде матричной структуры позволяет повысить быстродействие преобразования цифровой информации в аналоговую, )524) 80 рядного переключателя, второй выход которого соединен с одноименными выходами остальных n — - 1 разрядных переключателей и является шиной ну5 левого потенциала, первый вывод согласующего резистора соединен с шиной нулевого потенциала, а второй вывод объединен с вторым выводом и-го разрядного резистора и подключен к второму выводу (и — 1)-го резистора связи, первый вывод первого резистора связи является выходом первой п-разрядной резистивной матрицы типа R — 2R и соединен с входом усилителя постоянного тока, выход которого является выходом первого и-разрядного преобразователя код— напряжение, а также группу иэ ш разрядных переключателей, управляю- 2р щие входы которых являются входной шиной m-разрядного кода, вторую

m-разрядную резистивную матрицу типа R — 2R, выполненную аналогично первой, выход второй m-разрядной ре- 25 зистивной матрицы соединен с входом выходного усилителя постояного тока, выход которого является выходной шиной, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены m — 1 Il-ðàçрядных преобразователей код — напряжение, переключатель полярности опорного напряжения и перемножитель знаковых разрядов, первый и второй входы которого являются входными

1 шинами знаковых разрядов соответственно и-разрядного и m-разрядного преобразуемых кодов, выход перемножителя знаковых разрядов через пере- 40 ключатель полярности опорного напряжения подключен к информационным входам переключателей группы иэ шраэрядных переключателей, первые выходы которых подключены к шине нулевоro потенциала, второй выход j-ro разрядного переключателя группы из

m-разрядных переключателей, где j

1, 2, ..., m подключен к информационным входам и-разрядных переключателей группы из и-разрядных переключателей, управляющие входы первого и-разрядного преобразователя код— напряжение объединены с соответствующими управляющими входами остальных (m — 1) п-разрядных.преобразователей код — напряжение, выходы всех и-разрядных преобразователей коднапряжение соединены с соответствующими входами второй m-разрядной реэистивной матрицы типа R — 2R.

2. Устройство по п.), о т л и ч а ю щ е е с я тем, что переключатель полярности опорного напряжения выполнен в виде источника опорного напряжения, четырех ключей и инвертора, выход первого ключа объединен с выходом второго ключа и является выходом переключателя полярности опорного напряжения, вход инвертора объединен с управляющими входами первого и третьего ключей и является входом переключателя полярности опорного напряжения, информационный вход первого ключа объединен с информационным входом четвертого ключа и подключен к выводу положительной полярности источника опорного напряжения, вывод отрицательной полярности которого подключен к информационным входам второго и третьего ключей, выход последнего иэ которых объединен с выходом четвертого ключа и подключен к шине нулевого потенциала, выход инвертора соединен с управляющими входами второго и четвертого ключей.

15?4)80

Составитель Н,Капитанов

Редактор О.Головач техред М,Ходанич Корректор С.Черни

Заказ 7055/57 Тирам 884 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Проиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101