Цифроаналоговый преобразователь Советский патент 1985 года по МПК H03M1/66 

11192143 Изобретгние относится к информационно-измерительной технике, в t частности к цифроаналоговым преобразователям и может быть использова. но в аналого-цифровых системах конт- $ роля и управления. Цель изобретения - повьшение точности и устойчивости работы преобразователя за счет ста билизации зквивалентного выходного сопротивления Ю кодоуправляемого делителя и оптимизации параметров входньк цепей операционного усилителя. На чертеже представлена функциональная схема устройства..15 Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, первый кодоуправляемьш делитель 2, операционньй усилитель (ОУ) 3 с резистором 4 в обратной связи, входной регистр 5, 20 входы которого являются входными шинами, второй кодоуправляемый делитель 6 и дополнительный резистор 7. Выход источника 1 опорного напряжения (ИОН) подключен к аналоговому входу 8 первого кодоуправляемого делителя (КУД) 2, первый выход 9 которого подключен к инвертирующему входу ОУ 3 и через резистор 4 обратной связи с. выходом ОУЗ. Второй выход 10 первого КУД 2 соединен с шиной нулевого потенциала. Прямые выходы входного регистра соединены с управляющими входами первого КУД 2, а инверсные - с управляющими входами второго КУД 6. Аналоговый вход 11 второго КУД 6 подключен к шине нулевого потенциала, а первый выход 12 к инвертирующему входу ОУ 3, неинвертирующий вход которого соединен с первым выводом дополнительного резистора 7, второй вывод которого как и второй -ВЫХОД 13 соединен с шиной нулевого потенциала. Устройство работает следующим образом. Преобразуемый код поступает на 1)-входы регистра 5. Ключи в 1СУД 2 . устанавливаются в соответствии с кодом на прямых выходах регистра 5, который соответствует преобразуемому коду, а ключи в КУД 6 устанавливаются в инверснйе положения. Ток с выхода 9 КУД 2 преобразуется на ОУ 3 и резисторе 4 обратной связи в Выходное напряжение устройства, которое описывается выражением ™ ти бЫ где (КУ код ряд пре вып R-2 пре риц ник не (та 1 5 0,4 зна мож а в но нач v, напряжение на выходе источника 1 напряжения; напряжение статической погрешности, выэыыанное неидеальностью операционного усилителя; кодовая цифра (О или 1) в i-ом разряде преобразуемого кода. . Выражение статической погрешносожет быть представлено в виде ( о вх ос. , R эквивалентное сопротивление соответствующего входа (+,-) усилителя относительно шины нулевого потенциала; сопротивление резистора 4 в цепи отрицательной обратной связи ОУ 3, паспортные значения начального напряжения .смещения, входного тока и разности входных токов ОУ 3. Выходное сопротивление КУД 2 Д 6) зависит от преобразуемого а. Обозначим это сопротивление .г В таблице приведены значения для всех кодов четырехразного . Расчет для каждого из образуемых кодов 4-разрядного ЦАП, олненного на основе КУД-тока R, производится с использованием образований отдельных ячеек маты R-2R из звезды в треуголь и обратно. Значения РЭКВ лежат в диапазо06 - 0,825R. Значения сопротивления блица, колонка 3) соответствуют для устройства без КУД 6 при R и охватывают диапазон R52R . При этом согласно выражению (1) чение первого слагаемого формулы ет меняться более, чем в два раза, торое слагаемое при О равfiocIexСкомпенсировать погрешность от ального смещения, определяемого

31

первым слагаемьпч выражения (1) без использования КУД 6 невозможно. Однако при введении дополнительной декодирующей матрицы 6, подключенной к инвертирующему входу ОУ 3 изменяет значение R. При (оо сопротивлении декодирующей матрицы КУД 6 зка, полученном при управлении этой матрицей инверсным значением преобразуемого кода, значения R-RllRj j // гкв приведены в таблице (колонка 6).

Значения Р для устройства, с КУД 6. изменяются в диапазоне 0,402R-О,0452R , т.е. диапазон уже

в 10 раз.

Минимизация второго слагаемого формулы (1) во всем диапазоне преобразуемых кодов происходит, если значение сопротивления резистора 4 установить равным R( if экб2. при коде

21434

Согласно таблице это значение для 4-разрядного ДАЛ равно 0,430. При этом максимальная величина

5 Дм«кс -100 5%. Для устройства без КУД 6 зта величина составляет 100%. .

Для АЦП с количеством разрядов 12 0 R экв изменяется в несколько большем дипазоне - ос - o,67R. При этом минимальное сопротивление SKBi соответствующее третьей колонке таблицы,составляет 0,4R ,а j диапазон изменения RI|R3Ke jKe о ти не. меняется. Кроме того, сужение диапазона изменения выходного сопротивления КУД и введение резистора 7 благоприятно сказывается на такой характеристике ЦАП как устойчивость, из-за постоянства таких параметров, как Rg, КУД и СВУ (за счет неR К г f

ЦИФРОАНАЛОГОВЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий источник опорного напряжения, первый кодоуправляемый делитель, операционный усилитель с резистором в цепи обратной связи и входной регистр, входы которого являются входными шинами, прямые выходы которого соединены соответственно с управляющими входами первого кодоуправляёмого делителя, аналоговый вход которого подключен . к выходу источника опорного напряжения, первый вькод - к инвертирующему входу операционного усилителя, а второй выход - к шине нулевого потенциала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и устойчивости работы преобразователя, в него введены второй кодоуправляемый делитель, выполненный аналогично первому, и дополнительный резистор, первьй вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала, а второй - с неинвертирующим входом операционного усилителя, инвертирующий вход которого подключен к первому выходу второго кодоуправляёмого делителя, управляющие входы которого соединены с соответствующими инверсными выходами входного регистра, а аналоговый вход объединен с вторым выходом и подключен к шине нулевого потенциала, причем сопротивление дополнительного резистора определяется по формуле i . СО Рос Рэкв1.-«экв, Р,лп сопротивление дополни Ог: РОСтельного резистора; сопротивление резистора обратной СВЯЗИ; . сопротивление кодоуправэкв, ляёмого делителя со стороны первого выхода при входном коде 1000 ... (режим включения одного старшего разряда)-, ЗКйл сопротивление кодоуправляёмого делителя со сто-роны первого выхода при входном коде 0111 ... (режим включения всех разрядов кроме старшего) .