Дифференциальный цифроаналоговый преобразователь Советский патент 1985 года по МПК H03M1/66 

.Изобретение относится к цифровой измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в пре образоватёлях код - аналог и аналогкод в качестве основного или вспомогательного узла.

Известен цифроаналоговый преобразователь, содержащий резнетивную матрицу, транзисторные ключи и выходное устройство, обеспечивающее получение симметричного двухполярного выхода с целью управления балансной нагрузкгой

D.

Такой преобразователь имеет сложный метрологический контроль, проводимый на специальных стендах с длительным прерыванием процесса преобразования.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является дифференциальный цифроаналоговый преобразователь, содержащий входной регистр, первые п информационных которого подключены к соответствующим входным шинам преоб-разуе мого кода, п первых и п вторых выходов - к соответствующим управл$пощим входам и п трехпозиционных ключевых элементов, входы которых подключены соответствующим выходам блока источНИКОВ эталонных токов, первые выходы - к входу первого преобразователя тока в напряжение, вторые выходы - к входу второго преобразователя тока в напряжение, третьи .выходы - к общей шине, выход первого преобразователя тока в напряжение подключен в шине прямого выхода, выход второго преобразователя тока в напряжение подключен к щине инверсного выхода 2 .

Проведение метрологического контрля выходной характеристики линейност известного преобразователя требует специального эталонного оборудования и может вьтолняться только в полуавтоматическом режиме. Вследствие этого сужаются функциональные возможности преобразователя.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем что в дифференциальный цифроаналоговый преобразователь, содержащий входной регистр, первые п информационных входов которого подключены к соответствующим входным шинам преобразуемого кода, п первых и п вторы

Выходов - к соответствующим управляющим входам н п трехпозиционных ключевьпс элементов, входы которых подключены к соответствующим выходам блока источников эталонных токов, первые выходы - к входу первого преобразователя тока в напряжение, вторые выходы - к входу второго преобразователя тока в напряжение, третьи выходы - к общей шине, выход первого преобразователя тока в напряжение подключен к шине прямого выхода, выход второго преобразователя тока в напряжение подключен к шине инверсного выхода, введены п входнцх инверторов, блок управления, элемент И, генератор синхросигналов, элемент И-НЕ, инвертор, источник эталонного напряжения установки нулевой зоны, первый и второй компараторы, первые входы ко.торьгх подключены выходу первого преобразователя тока -в напряжение, вторые входы - к выход второго преобразователя тока в напряжение, третьи входы - к выходу источника эталонного напряжения установки нулевой зоны, выход первого компаратора подключен к входу инвертора, выход которого подключен к первому входу элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу второго компаратора, а выход - к шин контрольного выхода и к первому входу блока управления, второй вход которого подключен к шине управления, первый выход - к первому управляющем входу входного регистра, второй выход - к первому входу элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора синхросигналов, а выход - к второму управляющему входу входного регистра, п вторых информационных входов которого подключены к выходам соответствующих входных инверторов, входы которых подключены к соответствующим входным шинам преобразуемого кода. I

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого преобразователя.

Она содержит входные шины 1 преобразуемого кода, на которые поступает преобразуемый код, входные инверторы 2, инвертирующие входной код, входной регистр 3, шину 4 управления блок 5 управления, элемент И 6, генератор 7 синхросигналов, трехпозиционные ключевые элементы 8, блок 9 источников эталонных токов по числу разрядов кода, первый и второй преобразователи 10 и 11 тока в напряже- , ние, источник 12 эталонного напряжения установки нулевой зоны, первый компаратор 13, второй компаратор 14, инвертор 15, элемент И-НЕ 16, шину 17 прямого выхода, шину 18 контрольного выхода, шину19 инверсного выхода. Входные шины 1 преобразуемого кода соединены с первыми п информационными входами входного регистра 3 и входами п входных инверторов 2, выходы которых подключены к вторым п информационным входам входного регйстра 3, п первых и п вторых выходов которого подключены к соответствующим управляющим входам п трехпозиционных ключевых элементов 8, входы которых подключены к соответствующим выходам блока 9 источников эталонных токов, первые выходы - к входу первого преобразователя 10 тока в напряжение, вторые выходы - к входу второго преобразователя 11 тока в напряжение, третьи выходы - к общей шине, рыход первого преобразователя 10 тока в напряжение подключен к шине 17 прямого выхода и первым входам компараторов 13 и 14, выход второго преобразователя 11 тока в напря жение подключен к шине 19 инверсного выхода и вторым входам компараторов 13 и 14, третьи входы которых подключены к выходу источника 12. зта лонного напряжения установки нулевой зоны. Выход первого компаратора 13 подключен к входу инвертора 15, выхо которого подключен к первому входу элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу второго компарато ра 14, выход - к шине 18 контрольного выхода и к первому входу блока 5 управления, второй вход которого под ключен к шине 4 управления, первый выход - к первому управляющему входу входного регистра 3, вторбй выход к первому входу элемента И 6, второй вход которого подключен к выходу генератора 7 синхросигналов, выход к второму управляющему входу входног регистра 3. Цифроаналоговый преобразователь работает в двух реяммах: режиме преобразования п-разрядного кода в пара фазное аналоговое напряжение и в ре жиме контроля линейности выходной характеристики, причем работа устройства начинается с метрологического контроля. Работа преобразователя в режиме етрологического контроля произвоится посредством подачи по шине 4 управления сигнала, переключающего блок 5 управления в режим автоматического контроля параметров. При этом первый такт контроля метрологических характеристик любого Е-го разряда содержит команду блока 5 управления, посредством которой регистр 3 входного кода переключается в режим последовательного сдвига. После переключения режима на следующем такте блок 5 управления разрешает подачу через элемент И от генератора 7 синхросигналов на второй управляющий вход регистра 3 синхросигналов, посредством которых в регистр 3 эаписьгоается последовательный ряд разрядных коэффищ1ентов . На третьем и последующих тактах режима контроля блок 5 управления посредством первого и второго входов регистра 3 присваивает младшим разрядам регистра такие разрядные коэффициенты, что с помощью трехпозиционных ключевых элементов 8 от блока 9 источников эталонных токов на вход первого преобразователя 10 тока в напряжение подключен разрядс весом о,где oip - основание системы счисления; aj +1 Р 0,1,2,... параметр кода, при - классический двоичный код; Р J 1 - коды Фибоначчи и золотой пропорции ; - унитарный код, а на вход второго преобразователя 11 тока в напряжение подключается сумма младших разрядов с весами ,е-« e-p-i л «d . Р p r oipHJ если р О если р 1. Выходные сигналы устройства при этом подчиняются соотношениям v4-Rn,. г СИ 9-0- i 1 ,..; ..V pteoT ,еск |лы51 /4 :М,

где Rjj, Rj - коэффициенты преобразования тока в напряжеР .ние; Лчбр - величина, пропорциоиальная разности токов поступающих на входы преобразователей 1 О и 11.

Разрядные коэффициенты а- регистра могут принимать значение а|(-1; 0;1), что позволяет интерпретировать используемые представления кода в регистре 3 как симметричные варианты двоичного кода, кодов Фибоначчи и золотой пропорции.

Если при контроле f-ro разрада сигнал , то это свидетельствует о неисправности /катастрофическом отказе) либо расстройке -го разряда. Метрологический контроль при этом прекращается, и устройство признается непригодным к эксплуатации. Если же , то блок 5 уйравления производит контроль следующего (1+1)-го разряда. Последовательность операций, выполняемых при контроле (+1)-го и более старших разрядов, такая же как и при контроле f-ro разряда. Метрологический контроль устройства производится от младших разрядов к старшим, начиная с разряда с номером . Причем предполагается, что при точными являются разряд с номером и дополнительный разряд.с таким же весом (), а при р точными являются разряды с номерами от до .

По окончании выполнения метрологического контроля блок 5 управления переключает устройство в режим непосредственного преобразования входных кодов в аналоговые величины. При этом регистр 3 переключается в режим параллельной записи и входной код, подлежащий преобразованию по входным шинам 1, поступает на первый и через входные инверторы 2 на второй информационные входы регистра 3 входного кода. Выход регистра управляет подключением источников эталонных токов к выходам устройства таким образом, что токи, соответству нщие значащим разрядам кода, подключаются к шине 17 прямого выхода, а токи, соответствующие нулевым разрядным коэффициентам, - к шине инверсного выхода. В этом случае на выходах 17 и 19 устройства формируются парафазные аналоговые величины, которые могут быть использованы для управления балансной нагрузкой.

Технико-экономический эффект заключается и расширении функциональных возможностей преобразователя за счет обеспечения режима самоконтроля, что позволяет обнаруживать в процессе преобразования как катастрофические, так и метрологические отказы.

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ЦИФРОАНАЛО. ГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий входной регистр, первые п информационных входов которого подключены к соответствующим входным шинам преобразуемого кода, п первых и п вторых выходов - к соответствующим управляющим входам п трехпозиционных ключевых элементов, входы которых подключены к соответствующим выходам блока источников эталонных токов, первые выходы - к входу первого преобразователя тока в напряжение, вторые выхо-. ды - к входу второго преобразователя тока в напряжение, третьи выходы - к общей шине, выход первого преобразователя тока в напряжение подключен к щине прямого выхода, выход второго преобразователя тока в напряжение подключен к шине инверсного выхода, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены п входньрс инверторов, блок управления, элемент И, генератор синхросигналов, элемент И-НЕ, источник эталонного напряжения установки нулевой зоны, инвертор, первый и второй компараторы, первые входы которых подключены к выходу первого преобразователя тока в напряжение, вторые входы - к выходу второго преобразователя тока в напряжение, третьи входы - к выходу источника эталонного напряжения установки нулевой зоны, выход первого компаратора подключен к входу инвертора, выход которого подключен к пер(Л вому входу элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу второго компаратора, а выход - к шине контрольного выхода и к первому входу блока управления, второй вход которого подключен к шине управления, первый выход - к первому управляющему входу входного регистра, второй выход - к первому входу элемента И, 00 второй вход которого подключен к 00 :о ( выходу генератора синхросигналов, а выход - к второму управляющему входу входного регистра, п вторых информасо ционных входов которого подключены к выходам соответствующих входных инверторов, входы которых подключены к соответствующим входным шинам преобразуемого кода.