Цифроаналоговый преобразователь

 

Союз Советсиик

Социалистические

Рвс убпии

О П И С А Н И Е ()953723

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. синд-ву— (22) Заявлено 1Ь. 01. 81 (21) 3236378/18-21 (51)М. Кл. с присоединением заявки ¹

Н 03 К 13/20

Рпударстеенный каинтет

СССР во делаи изобретений н открытий (23) Приоритет (53) УДК 681.

325(088.8) Опубликовано 23 ° 08.82 Бюллетень № 31

Лата опубликования описания 25.08.82 (72) Авторы изобретения

l0.С. Мальцев и В.д. Шевченко (71) Заявитель Омский ордена Ленина завод точных электрических приборов "Электроточприбор" (54) ЦИФРО-АНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к импульсной технике и, в частности, к преобразователям код-напряжение.

Известны цифро-аналоговые преобразователи, содержащие цифровые управляемые сопротивления, представ5 ляющие собой наборы резистивных делителей напряжения и ключевых элементов по числу разрядов преобразуемого цифрового кода (1) .

Недостаток устройства состоит в его сложности, что обусловлено необходимостью применения большого количества прецизионных резистивных и ключевых элементов. т5

Известен также цифро-аналоговый преобразователь, содержащий источник опорного напряжения первый переключатель, первый вход которого соединен с первой клеммой источника опор- 2о ного напряжения, второй вход которого подключен к второй клемме источника опорно) о на<)ря <ения и первому входу сгпа))<«ва)<)ще)-<) фильтра, а выход - к второму входу сглаживающего фильтра, и преобразователь цифрово го кода в широтно-импульсный сигнал, выход которого соединен с управляющим входом переключателя (2) .

Недостатком известного устройства является ограниченная точность преобразования цифрового кода в напряжение, что обусловлено влиянием сопротивления ключей и внутреннего сопротивления источника опорного напряжения.

Целью изобретения является повышение точности цифро-аналогового преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в цифро-аналоговый преобразователь, содержащий источник опорного напряжения, первый переключатель, первый вход которого соединен с первой клеммой источника опорного напряжения, второй вход которого подключен к второй клемме «<:тонн«ка опорного напряжения « пери<.)му нходу

3 953 сглаживающего фильтра, а выход - к второму входу сглаживающего фильтра, .и преобразователь цифрового кода в широтно-импульсный сигнал, выход которого соединен с управляющим входом первого переключателя, введены второй переключатель, усилитель с ,цепью отрицательной обратной связи, повторитель напряжения и резистор; причем первые, вторые и управляющие входы первого и второго переключателей попарно объединены, выход второго переключателя подключен к йеинвертирующему входу усилителя, выход которого соединен с первым входом цепи отрицательной обратной связи усилителя и через резистор с вторым входом сглаживающего фильтра, выход которого через повторитель напряжения соединен с вторым входом цепи отрицательнсл обратной связи усили" теля, при этом инвертирующий вход усилителя подключен к выходу цепи отрицательной обратной связи.

На чертеже приведена структурная схема цифро-аналогового преобразователя.

Цифро-аналоговый преобразователь содержит клеммы 1 и 2 для подключения источника опорного напряжения, переключатели 3 и 4, сглаживающий фильтр 5, преобразователь 6 цифрового кода в широтно-импульсный сигнал, усилитель 7 с цепью 8 отрицательной обратной связи, повторитель напряжения 9, резистор 10, выходные клеммы

11 и 12, входные клеммы 13 для подключения кодированных сигналов, подлежащих преобразованию в аналоговый сигнал. Цепь отрицательной обратной связи 8 состоит иэ делителя напряжения, выполненного из резисторов 14 и 15. Входы переключателей 3 и 4 объединены и присоединены к клеммам 1 и 2, управляющие входы переключателей 3 и 4 объединены и присоединены к выходу

1 преобразователя 6. Выход переключателя 3 соединен с входом сглаживающего фильтра 5, выход которого соединен с выходными клеммами 11 и 12. Выход переключателя 4 соединен с неинвертирующим входом усилителя 7, выход которого через резистор 10 соединен с входом сглаживающего фильтра 5 °

Выход цифро-аналогового. преобразователя (клемма 11) через повторитель напряжения 9 соединен с выводом где UBS5 напряжение в точке Ь (на входе сглаживающего фильтра 51; напряжение на выходе сглаживающего фильтра 5; значение сопротивления в цепи сглаживающего фильтра 5.

723 4 резистора 15 цепи отрицательной обратной связи 8. Общая точка резисторов 14 и 15 соединена с инвертирующим входом усилителя 7, а второй вывод резистора 14 соединен с выходом усилителя

Цифро-аналоговый преобразователь работает следующим образом.

На клеммы 13 подается цифровой

16 код, подлежащий преобразованию в аналоговый сигнал. Преобразователь

6 преобразует входной код с клемм

13 в широтно-импульсный сигнал, который поступает на управляющие входы

15 переключателей 3 и 4. Во время действия импульса широтно-импульсного сигнала переключатели .3 и 4 синхронно переключаются в положение а, а во время паузы между импульсами - в

2О положение S ..

Импульсы прямоугольной формы с амплитудой, равной величине опорного напряжения U<> и длительностью, определяемой длительностью выходного сигнала преобразователя 6, с выхода переключателя 3 поступают на вход сглаживающего фильтра 5, на выходе которого формируется напряже-. ние О 8ь,„, Равное

30 Вь х оя де tz - длительность импульсов преобразователя 6;

Т - период следования импульсов преобразователя 6, Так как длительность импульсов

t> прямо пропорциональна входному кодированному сигналу на клеммах 13, то, следовательно, напряжение U> на клеммах 11 и 12 пропорционально цифровому сигналу на клеммах 13.

Одновременно опорное напряжение

Цо„ через переключатель 4, работающий синхронно с переключателем 3, 45 поступает на неинвертирующий вход усилителя 7 и после усиления в К раз через резистор 10 поступает на выход переключателя 3. Ток I», создаваемый е источником опорного напряжения равен

Us usbhx

5 953723 d

Так как к входам усилителя 7 прило- статическом, так и в динамическом жены напряжения Uo„ è U b,„, то ток состояниях выполняется равенство создаваемый усилителем 7, равен j„ =I<.

"("оп- "вы ),1 =

7 5

R,g формула изобретения то

" Р "1О откуда где К - значение коэффициента усиления усилителя 7, определяемое величина резисторов 14 и 151 к„ - значение сопротивления 10.

Йайдем значение коэффициентов передачи усилителя 7, при котором будет выполняться условие 7„ =? <, "S- u abiix x<(uoon ВЬы)

" р "ю т. к. при

1„=1, U>=Upn()о - U sex к (ч оп -() Выд

"io

K= —- (q)

Rp

Следовательно, выбрав значение коэффициента передачи усилителя 7 по формуле (1), можно обеспечить равенство I„=1, при котором ток через переключатель 3 не протекает. При этом на переключателе 3 отсутствует падение напряжения несмотря на наличие сопротивления этого переключателя.

Собственное остаточное напряжеwe МОП-ключа весьма мало и составляет единицы микровольт.

В неустановившихся режимах (при изменении сигналов на клеммах 13), когда выходное напряжение сглаживающего фильтра имеет как постоянную, так и переменную составляющие, ток также имеет переменную и постоянную составляющие. Однако наличие связи выхода фильтра 5 через повторитель напряжения 9 с цепью отрицательной обратной связи 8 усилителя 7 позволяет обеспечить точно та" кое же изменение тока I, т.е. как в

i0

1S

23

ss

4s

Цифро-аналоговый преобразователь, содержащий источник опорного напряжения, первый переключатель, первый вход которого соединен с первой клеммой источника опорного напряжения, второй вход которого подключен к вто- " рой клемме источника опорного напряжения.и первому входу сглаживающего фильтра, а выход - к второму входу сглаживающего фильтра, и преобраэо" ватель цифрового кода в широтно-импульсный сигнал, выход которого сое" динен с управляющим входом первого переключателя, о т л и ч. а ю щ и и " с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй переключатель, усилитель с цепью отрицательной обратной связи, повтори тель напряжения и резистор, причем первые, вторые и управляющие входы первого и второго переключателей попарно объединены, выход второго переключателя подключен к неинвертирующему входу усилителя, выход которого соединен с первым входом цепи отрицательной обратной связи усилит..: теля и через резистор с вторым входом сглаживающего фильтра, выход которого через повторитель напряжения соединен с вторым входом цепи отрицательной обратной связи усилителя, при этом инвертирующий вход усилителя подключен к выходу цепи отрица-.тельной обратной связи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Полупроводниковые кодирующие и декодирующие преобразователи напряжения, под ред. В.б. Смолова и

Н.А. Смирнова. Л., "Энергия", 1967, с. 21. рис. 1-6.

2. Авторское свидетельство СССР

И 748866, . Í 03 К 13/20. 14.06.78 (прототип).

953723

13 1Р 13 1ß

Составитель Я. Симагин .

Редактор P. Цицика Техред К.Иы ьо Корректор И. Муска з 93/ Тираж 959 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1I3035, Москва, I-35, Раушская наб., д. ч/5

Фи пиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная,