Преобразователь код-напряжение Советский патент 1985 года по МПК H03M1/66 

Изобретение относится к электронному приборостроению и может.быть использовано в составе информационно вычислительных и управляющих систем Известен, быстродействующий цифроаналоговый преобразователь код-напря жение, содержащий генераторы тока, токовые ключи и резистивную матрицу Недостатком этого преобразователя является высокое выходное сопротивление, обусловленное конечным сопротивлением резистивной матрицы. Известен преобразователь коднапряжение, содержащий преобразователь код-ток, выхоцы которсго через резистивную матрицу соединены с инвертирующим, входом операционного уси лителя и первым выводом резистора обратной связи, второй вывод которо го подключен к выходной шине и выхо ду операционного усилителя, неинвер тирукнчий вход которого соединен с общей шиной 2j . Однако данный проеобразователь имеет низкое быстродействие, так ка для обеспечения минимально допустимой погрешности преобразования опер ционный усилитель должен иметь высо кий коэффициент усиления. Это приводит к необходимости коррекции операционного усилителя для обеспечения его устойчивости, что ограничивает быстродействие операционного усилителя и устройства в целом. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Поставлелная цель достигается тем, что в преобразователь коднапряжение, содержащий преобразователь код-ток, операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с первым выходом преобразователя код-ток и первым выводом резистора, а неинвертирующий вход с общей шиной, введены повторитель напряжения и резистивная матрица, первый вход которой соединен с выхо дом операционного усилителя, вторые входы - с вторыми выходами преобраз вателя, код-ток, а выход - через пов торитель напряжения с вторым выводо резистора и выходной шиной. В устройстве используется второй выход преобразователя код-ток для грубого преобразования кода в напря жение. Для этого дополнительно введена резистивная матрица, соединенная с вторым выходом преобразователя код-ток. Поскольку быстродействи18 ключа, не охваченного отрицательной обратной связью, во. много раз выше быстродействия операционного усилителя, то для обеспечения высокого быстродействия всего устройства выделяемое в резистивной матрице напряжение, пропорциональное коду, через повторитель напряжения подается непосредственно на выход. Повторитель напряжения может быть вьтолнен в виде эмиттерного или истокового повторите.г1Я и задержки практически не вносит. Повторитель напряжения и ограниченное выходное сопротивление второго выхода преобразователя код-ток вносят некоторую погрешность в преобразование.,, J Для ее компенса1Щи потенциал,первого выхода резистивной схемы управляется операционным усилителем, резистор обратной связи которого соединен с выходом устройства. На чертеже изображена функциональная схема преобразователя коднапряжение . Преобразователь код-напряжение содержит преобразователь 1 код-ток, первый выход которого подключен к инвертирующему входу операционного усилителя 2, выход которого соединен с первым входом резистивной матрицы 3. Вт грой вход резистивной матрицы 3 подключен к второму входу преобразователя код-ток,- а выход - через повторитель 4 напряжения к выходной шине 5 и второму выводу резистора 6 обратной связи, первьй вывод которого соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 2. Неинвертируюпщй вход операционного усилителя 2 подключен к общей шине 7. На чертеже приведен также пример выполнения преобразователя 1 код-ток, содержащего последовательно соединенные резистивный делитель 8, который по конструкции может быть идентичен резистивной матрице 3, токовые ключи 9, генераторы 10 тока и источник Е опорного напряжения, причем выход резистивного делителя 8 соединен с первым выходом преобразователя 1 код-ток, вторые выходы которого подключены к вторым выходам токовых ключей 9. Устройство работает следую1Г1им образом. Пусть в исходном состоянии ток на первом выходе преобразовате,пя 1 ко -ток и через резистор 6 отсутствует, а на вторых выходах течет ток полной шт-алы. Входное сопротивление повторителя 4 напряжения достаточно велико, и ток из второго выхода преобразователя код-ток течет через реэистивную матрицу 3, на выходе которой вьщеляется напряжение полной шкалы. Поскольку через резистор 6 ток не течет, то на выходе операционного усилителя 2 тоже будет напряжение полной шкалы, чтобы обеспечить на выходной шине 5 напряжение, равное нулю. После подачи кода на преобразователь код-ток 1, пропорциональный коду, ток переключается со второго выхода на первый. Уменьшение тока в резистивной матрице 3 приводит к появлению на выходной шине 5 напряжения, пропорционального коду. Появление тока на первом выходе преобразователя 1 код-ток приводит к фор ированию на резисторе 6 напряжения, про порционального коду. Резистивная матрица 3 может быть в виде резистора или резистивного делителя и выбирается таким образом, чтобы обеспечить изменение напряжения на втором выходе преобразователя 1 код-ток, пропорционального коду, и равное произведению величины изменения тока первого выхода преобразователя код-ток на сопротивление резистора 6. Тогда напряжение на выходной шине 5 и напряжение, вьщеляемое на резистор е 6, примерно равны, а на ег вьпсоде по-прежнему напряжение полной шкалы. Неравенство напряжений на выходной шине 5 и резрсторе 6 появляе ся из-за погрешности преобразования, вносимой повторителем 4 напряжения, а также ограниченным выходным сопротивлением преобразователя 1 код-ток. Это неравенство приводит к разбалансу нуля на инвертирующем входе операгщонного усилителя 2,что приводит к изменению его выходного напряжения на величину, равную погрешности преобразования, компенсируя ее. Выходное напряжение U, операционного усилителя 2 связано с его коэффициентом усиления по напряжению KK без обратной связи следующей формулой: + л где 11,,, - напряжение смешения операционного усилителя 2, приведенное к входу. Операционный усилитель 2 должен быть спроектирован так, чтобы при. отсутствии входного сигнала на его выходе быпо напряжение, равное напряжению полной шкалы преобразователя код-напряжение, тогда влияние коэффициента усиления усилителя на точность преобразования незначительно. В этом случае коэффициент усиления операционного усилителя 2, необходимый для обеспечения требуемой точности преобразования, должен превышать или быть равным отношению амлитуды изменения выходного напряжения к допустимой погрешности преобразования. Снижение тфеделов изменения выходного сигнала onepaiqiOHHoro усилителя 2 позволяет з еньшить время установления выходного напряжения устройства и, кроме того, позволяет использовать операционные усилители с низким коэффициентом усиления и соответственно обладаннцие большим быстродействием, что также позволяет повысить быстродействие устройства по сравнению с известным. Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным за счет введения новых элементов преобразовывает входной код с большим быстродействием.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОД-НАПРЯЖЕНИЕ, содержащий преобразователь код-ток, операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с первым выходом преобразователя код-ток и первым выводом резистора, а неинвертирующий вход - с общей шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены повторитель напряжения к резистивная матрица, первый вход которой соединен с выходом операционного усилителя, вторые входы - с вторьфш выходами преобразователя код-ток, а выход - через Првто- ритель напряжения с ВТорьач выводом резистора и выходной шиной.