Цифро-аналоговый преобразователь Советский патент 1983 года по МПК H03K13/02 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь зовано в информационно-измерительны системах, в системах автоматического регулирования. Известен цифро-аналоговый преобразователь, содержащий ключи, резистивную матрицу и операционный усилитель Cl , Г Однако он характеризуется ограниченной точностью,обусловленной качес твом подгонки резисторов в матрице. Известен также цифро-аналоговый преобразователь, содержащий генерато тактовых импульсов, счетчик, выход .которого соединен с первым входом блока формирования кодового импульса второй вход которогоподключен к шинам входного кода, источник образцового напряжения, аналоговый ключ,усредняющий блок и блок управления, первый вход которого зоединен с выхо дом генератора тактовых импульсов и входом счетчика, второй вход - с выходом блока формирования кодового импульса, выход .блока управления с первым входом аналогового ключа, второй вход которого подключен к ИС точнику образцового напряжения, а вы ход через усредняющий блок - к выход всего устройства 2.Недостатком известного устройства является то, что паразитные парамет ры его схемы (задержки при включении и выключении логических устройств и ключей неодинаково влияют на выходное напряжение преобразователя пр различных комбинациях управляющего кода. Это не позволяет получить линейную выходную характеристику. Цель изобретения - повышение линейности выходной характеристики уст ройства. Поставленная цель достигается .тем, что в цифро-аналоговый преобразователь, содержащий генератор такто вых импульсов, счетчик, выход которого соединен с первым входом блока формирования кодового импульса, второй вход которого подключен к шинам .входного кода, источник образцового напряжения, аналоговый ключ, усредняющий блок и блок управления, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и входом счетчика, второй вход блока - с выходом блока формирования кодового импульса, выход блока управления - с первым входом аналогового ключа, вто рой вход которого подключен к источнику образцового напряжения, а выход через усредняющий блок - к выходу всего устройства, введен времен ного сдвига, вход которого соединен с выходом счетчика, а выход подключен к третьеМу входу блока управлени аналоговым ключом. На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющи-е его работу. Цфиро-аналоговый преобразователь (ЦАП состоит из генератора 1 тактовых импульсов, счетчика 2 емкостью у|, блока 3 формирования кодового импульса, блока 4 временного сдвига, аналогового ключа 5, блока 6 управления, источника 7 образцового напряжения и усредняющего устройства 8. Выход тактового генератора 1 соединен с входом счетчика 2, а также с первым синхронизирующим входом блока 6 управления. Кодовый выход счетчика 2 подключен к первому входу блока 3 формирования кодового импульса, а на второй вход блока 3 подается управляющий (преобразуемый) код NX. Выход счетчика 2 соединен также с входом блока 4 временного сдвига. Выходы блоков 3 и 4 формирования кодового импульса и временного сдвига соединены соответственно с вторым и третьим входами блока б управления, выход которого подключен к управляющему входу аналогового ключа 5. На второй вход аналогового ключа подается образцовое напряжение с выхода источника 7. Выход аналогового ключа подключен к входу усредняющего устройства 8, на выходе которого образуется эквивалентное входному коду N выходное напряжение Ug|,iy преобразователя . . Блок 4 временного сдвига выполнен в виде самостоятельного , выход-. ной сигнал которого на М целых периодов тактовой частоты fc опережает сигнал на выходе блока формирования кодового импульса. Устройство работает следующим образом. Предположим, что преобразователь находится в исходном положении, т.е. в нулевом положении находится счетчик 2 и блок 6 управления, а аналоговый ключ 5 находится в.разомкнутом выключенном состоянии..При .. подаче на второй вход блока 3 управляющего кода 0 счетчик 2 будет считать тактовые импульсы от генератора 1. При заполнении счетчика до кода N-M (фиг.2а)до N-1 на выходе блока 4 временного сдвига и на третьем входе блока 6 управления появляется сигнал 1, по длительности равный произведению периода тактовых импульсов -to на число М, а на выходе блока 3 формирования кодового импульса сохраняется сигнал О. При поступлении на синхронизирующий вход блока б следующего переднего фронта тактового импульса сигнал 1 с выхоДа блока б переводит аналоговый ключ 5 в замкнутое (включенное) состояние. Для этого счетчик 2 и блок б выполнены таким образом, что они сраН батывают соответственно по задним и передним фронтам тактовых импульсов. При включенном аналоговом ключе 5 напряжение от источника 7 образцового напряжения поступает на вход устраняющего устройства.: 8. При переполнении счётчика 2 он сбрасывается в нулевое положение.Это происходит после Уп тактовых импуль сов. При №1 счетчик 2 сбрасывается в нулевое положение импульсом, следующим току, который включил блок б управления. В момент переполнения счетчика 2 коды на первом и втором при |%.0) входах блока 3 равным и на его вйходе на время -to появляется сигнал 1, который передается на второй вход блока 6 управления. В это время на шлходе блока 4 появляет ся сигнал О. Одновременно с передним фронтом следуияцего тактового импульса на выходе блока 6 формируется сигнал, размыкающий аналоговый ключ 5, при этом прекращается поступление образцового напряжения на вход усред няющего устройства 8. Следовательно, в случае N у 0, на выходе усреднякф его устройства 8 формируется напря жение, соответствующее М квантам. При на выходе усредняющего устройства формируется напряжение, соот ветствукщее включенному состоянию аналогичного ключа 5 в течение времени одного такта.В этом выходном напряжени уже содержится аддитивная составляюI щая погрешности,обусловленная инерционностью электронных ключей (фиг. 2а При подаче на кодовый вход управляющего кода устройство работает в основном аналогично. Включение аналогового KJno4a 5 происходит . при коде в счетчике 2 равном N -М. Различие заключается в том, что выключе- j ние ключа 5 происходит не при пере- ; полнении счетчика 2, а позже, когда код в счётчике 2 становится равным коду Н .в этот момент блок 3 формирования кодового импульса выдает на время to сигнал 1, поступающий на второй вход блока 6 управления аналоговым ключам 5, и следующий передний фронт тактового импульса вы;ключает через блок 6 управления аналоговый ключ 5 (фиг.2б) . Из этого видно, что включенное состояние а- . логового Kjm4a 5 удлинено на время, которое зависит от числа М (при . и это время равно -fco - периоду тактовых импульсов).. : В разработанной схеме цифро-аналогового преобразователя выходному ;аналоговому напряжению при любой ве-, личине кода Н (ив том случае, еели Ыу 0) добавляется одинаковый импульс даительностью -Ьуу, , и все величины выходного напряжения в одина-. новой мере содержат аддитивную составлякицую погрешности. Такая составляющая погрешности может беть уже просто скомпенсирована, известными средствс1ми, находящимися в усредняющем блоке или вьшолненными в виде отдельного блока коррекции выходного сигнала устройства. Аналогичная ком-; пенсация невозможна в известном устройстве , которое не содержит блока временного сдвига.

I y-i J

Lvl

sT

tm

ЦИФРО-АНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий генератор тактовых импульсов, счетчик, выход которого соединен с первым входом блока формигрования кодового импульса, второйвход которого подключен к шинам входного кода, источник образцового напряжения, аналоговый ключ, усредняющий блок и блок управления, первый вход которого соединен с выходом генератора/ т актовых импульсов и входом счетчика, второй вход - с выходом блока формирования кодового импульса, выход блока управления - с первым входом аналогового ключа; второй вход которого подключен к источнику образцового напряжения, а выход через усредняющий блок - к выходу всего устройства, отличающийся тем, что, с целью повьаиения линейное ти выходной характеристики, в него введен блок временного сдвига, вход которого соединен с.выходом счетчи(Л ка, а выход подключен к третьему входу блока управления аналоговым ключом. с ± 1Г 4 О2 Ф1Л1

Выход

Выход блока 4

выход 3

выход блока 6

Выход анаА9 гового КАН1ча5