Цифро-аналоговый функциональный преобразователь

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистичесиик

Республик (ii> 763925

1 (61) Дополнительное к авт, сеид-ву— (22) Заявлено 18. 07.78 (21) 2648805/18-24 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 150980. Бюллетень ¹ 34

Дата опубликования описания 170980 (51)M. Кл з

G 06 S 3/00

G 06 G 7/26

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681 ° З4 (088. 8) (72) Автор изобретения

В. Е. Ямный

Белорусский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. В.И. Ленина (71) Заявитель (54) ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ЛРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к вычислительной технике.

Известен цифроаналоговый функциональный преобразователь Г15 содержащий резисторную матрицу, ключи на 5 полевых транзисторах и формирователи сигналов управления ключами, позволякхаий получать напряжение вида A" где

А" — основание, à n — код показателя степени, поступающего на цифровой 10 вход преобразователя.

Его недостатком является высокая схемотехническая сложность и сложность настройки для получения малой погрешности преобразования. 15

Наиболее близким техническим решением является цифроаналоговый функ циональный преобразователь, содержащий блок пересчета, реализованный на генераторе импульсов, элементе И, 20 триггере управления и счетчике, вхо- ды которого являются цифровьвти входами преобразователя, нуль-орган, соединенный выходом со входом блока пересчета, выход которого подключен 25 ко входу первого интегратора, аналоговый запоминающий элемент, вход которого соединен с выходом первого интегратора „ а выход является выходом преобразователя, второй интегратор, З0 соединенный выходом со входом нульоргана и через ключ с выходом первого интегратора, управляющий вход ключа соединен с выходом нуль-органа 21

Основной недостаток этого преобразователя - большое время преобразования, так как время интегрирования для получения приемлемой точности должно составлять десятки микросекунд для показателя степени, равного единице, и пропорционально увеличивается при увеличении показателя степени. Это время определяется широкополосностью усилителя интегратора, Так, даже для наилучших интегральных операционных усилителей коэффициент передачи порядка 100-500 соответствует верхней граничной частоте 0,5+

0,1 МГц, т.е. время интегрирования при точности 0,2-1% должно составлять около 10 мкс.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

Это достигается тем, что цифроаналоговый функциональный преобразователь, содержащий триггер управления, элемент задержки, счетчик, входы которого являются цифровыми входами преобразователя, а выход старшего разряда подключен, через элемент эадерж763925 ки к первому входу триггера управления, второй вход которого является входом запуска преобразователя, элемент И, первый вход которого подклю-. чен к прямому выходу триггера управления, а второй вход — к выходу генератора импульсон, источник опорного напряжения, выход которого через первый аналоговый ключ соединен с первой обкладкой первого интегрирующего конденсатора, соединенного второй обкладкой с шиной нулевого потенциала, аналоговой запоминающий элемент, вход которого через второй аналоговый ключ соединен с первой обкладкой первого интегрирующего конденсатора, а выход является выходом преобразователя, .управляющие входы первого, второго аналоговых ключей, соединены соответственно с инверсным выходом триггера управления и выходом старшего разряда счетчика, дополнительно содержит третий и четвертый аналоговые ключи, инвертор, второй интегрирующий конденсатор, первая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, вторая обкладка через третий аналоговый ключ — с первой обкладкой первого интегрирующего конденсатора и через четвертый аналоговый ключ - с шиной нулевого потенциала, выход элемента И и управляющий вход третьего аналогового ключа соединены со нходом инвертора, выход которого подключен к счетному входу счетчика и к управляющему входу четвертого аналоговоro ключа.

На чертеже приведена блок-схема преобразователя.

Преобразователь содержит счетчик 1, инвертор 2, элемент задержки

3, триггер упранления 4, источник опорного напряжения 5, элемент И б, генератор импульсон 7, аналоговый запоминающий элемент 8, первый и второй интегрирующие конденсаторы 9, 10, первый, второй, третий и четвертый аналоговые ключи 11, 12, 13, 14.

Преобразователь работает следующим образом.

В исходном состоянии триггер управления 4 находится в таком состоянии, когда ключ 11 замкнут и конденсатор 9 заряжен до величины опорного напряжения Е. 8 счетчик 1 заносится код показателя степени нь„ при этом ключи 12 и 13 разомкнуты, а ключ 14замкнут.

С поступлением на вход запуска преобразователя импульса "пуск" триггер управления 4 опрокидывается и на выходе элемента И б, появляются импульсы от генератора импульсов 7 с периодом повторения T. Одновременно с этим ключ 11 размыкается. Через время равное Т/2 ключ 13 замыкается, а с помощью инвертора 2, ключ

14 размыкается. За счет подключения к первому конденсатору 9 второго конденсатора 10, напряжение на первом конденсаторе 9 станет равным

ЕС„

"1 С,С

1 2 где С, и С вЂ” емкости первого и второго конденсаторов 9, 10.

На втором конденсаторе 10 накопится заряд Q =- U< C . Во втором такте вначале разрядйтся второй конденсатор 10 через ключ 14, а затем ключ 13 замыкается и напряжение на

15 первом конденсаторе 9 станет равным

U C<

U = — =Еа

2 С„ФС

Затем ключ 13 размыкается, а 14 замыкается и второй конденсатор 10 снова "сбрасывает" свой заряд.

Далее процесс повторяется.

Бсли обозначить Q = С с„ +

25 где <9 = —, и принять E =0 „„(1+сГ)" то напряжение на первом конденсаторе

10 через и импульсов можно записать в следующем виде

ЗО (1+0 "

U„=U w 1+б n "®èí ("+о 1

Так как счетчик 1 работает на сложе.ние, то через и тактов (п=й-п „, à N коэффициент пересчета на выходе счетчика 1 появляется импульс, который замкнет ключ 12 и в аналоговый запоминающий элемент 8 запишется напряжеU„=E0" =ij (:1 Д )" Ьх мин

Этот импульс через элемент задержки 3 установит триггер. управления 4 в исходное состояние.

Время преобразования определяется показателем степени ив и скоростью перезаряда емкости С . Так, при емкости С = 100 пф и сопротивлении

2 открытого ключа на полевом транзисторе

100 Ом, время перезаряда можно оценить как б = б 100 ° 100- 10 = б 10с.= б0 нс. Это время примерно на дна порядка меньше, чем в прототипе, При показателе степени 100, время преобразования будет чуть больше 10 мкс, 55 в то нремя как в прототипе это время соответствовало показателю степени

1, Таким образом, предлОженный преобразонатель имеет более высокое быстродейстние,чем прототип.

Следует отметить, что данное устройство из-эа отсутствия операционных усилителей, вносящих, как правило, дополнительные дрейфы имеет и более высокую точность °

763925

Формула изобретения

Составитель Н. Балабашко

Тех ед М.Рейвес Ко екто В. Синицкая

Тираж 751 Подписное

ВНИИНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, Цифроаналоговый функциональный преобразователь, содержащий триггер управления, элемент задержки, счетчик, входы которого являются.цифровыми входами преобразователя, выход старшего разряда подключен через элемент задержки к первому входу триггера управления, второй вход триггера управления является входом запуска преобразователя, элемент И, первый вход которого подключен к прямому выходу триггера управления, а второй вход — к выходу генератора импульсов, источник опорного напряжения, выход которого через первый аналоговый ключ соединен с первой обкладкой первого интегрирующего конденсатора, соединенного второй обкладкой с шиной нулевого потенциала, аналоговый запоминающий элемент, вход которого через второй аналоговый ключ соединен с первой обкладкой первого интегрирующего конденсатора, а выход является выходом преобразователя, управляющие входы первого, второго аналоговых ключей соединены соответственно с инверсным выходом триггера управления и выходом старшего разряда счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, он содержит третий и четвертый аналоговые ключи, инвертор,второй интегрирующий конденсатор, первая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, вторая обкладка через третий аналоговый ключ - с первой обкладкой первого интегрирующего кок-.

- о денсатора и через четвертый аналоговый ключ — с шиной нулевого потанциала, выход элемента И и управляющий вход третьего аналогового ключа соединены со входом инвертора, вы1Я ход которого подключен к счетному входу счетчика и к управляющему входу четвертого аналогового ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ямный В. Е., Белоносов Ю. И., Подольный З.H. Быстродействующий управляемый аттенюатор.-"Приборы и техника эксперимента", 1977, Р 3, с. 127.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 393749, кл. С 06 F 7/20, 1973 (прототип).