Цифроаналоговый преобразователь Советский патент 1987 года по МПК H03M1/66 

113

Изобретение относится к автома.ти- ке и вычислительной технике и может быть использовано при разработке прецизионных преобразователей цифрового кода в аналоговьм сигнла постоянного напряжения или тока с гальванической развязкой выходной цепи от логическо земли и цепей питания.

Цель изобретения - расширение области использования и повьттение точности.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы.

Устройство содержит преобразователь 1 код - напряжение, операционный усилитель 2, трансформаторы 3., 4 ключи 5-7, фильтры 8,9 нижних частот выходной усилитель 10, выпрямитель 11, генератор 12 импульсов, счетчик 13, дешифратор 14, RS-триггеры 15., 16, входную 17 и выходную 18 шины„

Устройство работает следующим образом.

Преобразователь 1 вырабатьгеает в зависимости от состояния знакового разряда входного кода напряжения по- ложитбщьной или отрицательной полярности.

Выходное напряжение усилителя 2 периодически подключается с помощью ключа 7, управляемого сигналом с выхода триггера 15 (фиг. 2а), к заземленной первичной обмотке трансформатора 3, в которой создается переменное импульсное напряжение (фиг. 2г). По окончании переходного процесса формирования плоской части вершины импульса сигналом с выхода триггера 16 (фиг. 26) включается ключ 5. Вследствие этого на выходе фильтра. 9 создается постоянное напряжение, которое поступает на инвертирующий вхо усилителя 2. Благодаря действию отрицательной обратной связи, обеспечиваемой при соблюдении указанной на фиг. 1 фазировки обмоток трансформатора 3, на выходе фильтра 9, а следовательно, и на инвертирующем входе усилителя 2, создается напряжение, которое равно выходному напряжению преобразователя 1 (с ошибкой не более величины напряжения смещения усилителя 2).

Синхронно с ключом 5 сигналом от вторичной обмотки трансформатора 4 (фиг. 2в) включается ключ 6, в результате чего, так как вторичные об-

92

мотки трансформатора 3 имеют равное число витков, на выходе, фильтра 8 возникает постоянное напряжение такой же величины, как и на выходе фильтра

9, т.е. напряжение на выходе фильтра 8 равно выходному напряжению преобразователя 1 .

Выходной усилитель IО управляется выходным напряжением с фильтра 8 и

получает питание от вьшрямителя 11.

Чтобы цифроаналоговьй преобразователь выдавал сигналы обеих полярностей с одинаковыми предельными значениями, питание выходного усилителя

осуществляется двумя одинаковыми раз- нополярными напряжениями, создаваемыми с помощью ньшрямителя 11 из прямоугольного симметричного напряжения вторичной обмотки трансформатора 4

(фиг. 2в). Напряжение на его первичной обмотке в форме меандра формируется триггером 16 (фиг. 2б). Синхронность работы ключей 5 и 6 обеспечивается тем, что их управляющие входы соединены соответственно с первичной и вторичной обмотками трансформатора 4.

При изменении входного кода на шине 7 происходит изменение сигнала

на шине 18, т.,е. происходит также изменение тока нагрузки во вторичной обмотке трансформатора 4, в результате чего изменяется длительность фронтов и спадов импульсов напряжеНИИ в этом трансформаторе, а следовательно, возникает и запаздьшание включения - выключения ключа 6 относительно ключа 5 на величину t,. Для

О

обеспечения мг1ксимально возможной точности работы устройства в целом плоская часть импульса в трансформаторе 3 (фиг. 2г) должна начинаться ранее момента включения ключа 5 и кончаться позже момента выключения ключа 6,

ч ормирование импульсов в трансформаторах 3 и 4 с упомянутыми выше временными требованиями выполняется с помощью триггеров I5 и 16 следуюошм образом.

Двоичный п-разрядный счетчик 3 считает импульсы, следующие с частотой f от генератора 12 импульсов, и управляет неполным дешифратором 14, сиг налы на третьем и четвертом выходах которого соответствуют кода,

у и (- +1) счетчика, где .

3131 I

Длительность импульсов t на выходах де т1фратора 14 должна быть больше времени t, необходимого для формирования плоской части импульса в трансформаторе 3, а также больше времени задержки t выключения ключа 6 относительно ключа 5, т.е. должны выполняться условия , и . Другими словами, установка триггера 16 и его сброс должны происходить 10 позже установки триггера 15 и ранее его сброса на время, равное t,

ормула изобретения

Цифроаналоговый преобразователь, содержащий преобразователь код-напряжение, генератор импульсов, операционный усилитель, два трансформатора, два фильтра нижних частот, вы- ходной усилитель, ключ и вьшрями- тель, первый и второй входы которого подключены к началу и концу вторичной обмотки первого трансформатора соответственно, а выходы положитель- ного и отрицательного потенциалов подключены к одноименным входам выходного усилителя, первый информационный вход которого соединен с первым выходом первого фильтра нижних частот, входы преобразователя код- напряжение являются входной шиной, первый выход соединен с первым входом операционного усилителя, втор ой вход которого соединен с первым выходом второго фильтра нижних частот, первый вход которого подключен к концу первой вторичной обмотки второго трансформатора, а второй выход объединен с вторым выходом преобразова- теля код-напряжение и подключен к шине нулевого потенциала, о т л и - чающийся тем, что, с целью расширения области использования и повьш1ения точности, в него введены

0

5

0 5 0 5 5

0294

счетчик, дешифратор, два RS-триггера и два ключа, причем вход счетчика соединен с выходом генератора импульсов, а выходы соединены соответственно с входами дешифратора, первый и второй выходы которого соединены с S-входами первого и второго RS-триг- геров соответственно, R-входы которых соединены с третьим и четвертым выходами дешифратора соответственно, выход первого RS-триггера соединен с управляющим входом первого ключа, информационный вход которого соединен с выходом операционного усилителя, а выход через первичную обмотку второго трансформатора соединен с шиной нулевого потенциала, прямой выход второго RS-триггера соединен с началом первичной обмотки первого трансформатора и с управляющим входом второго ключа, выход которого соединен с вторым входом второго фильтра них- них частот, а информационный вход соеди- нен с началом первой вторичной обмотки второго трансформатора, инверс- ньш выход второго RS-триггера соединен с концом первичной обмотки первого трансформатора, средняя точка вторичной обмотки которого соединена с третьим входом выпрямителя, выход нулевого потенциала которого соединен с одноименным входом выходного усилителя, второй информационный вход которого соединен с вторым выходом первого фильтра нижних частот, первый и второй входы которого соединены с выходом третьего ключа и с концом второй вторичной обмотки второго трансформатора соответственно, начало которой соединено с информационным вхо-- дом третьего ключа, управляющий вход которого соединен с началом вторичной обмотки первого трансформатора, выходы выходного усилителя являются выходной шиной.

г:.,

I I г.

J11

1 r

J---I1- f

t

(pus. 2

Изобретение относится К автома- . тике и вычислительной технике и может быть использовано при разработке прецизионных преобразователей цифрового кода в аналоговый сигнал постоянного напряжения или тока с гальванической развязкой выходной цепи от логической земли и цепей питания. Цель изобрете-, ния - расширение области использования и повышение точности преобразования. Устройство содержит преобразователь 1 код-напряжение, операционный усилитель 2, трансформаторы 3,4 ключи 5,6,7, фильтры 8,9 нижних частот, выходной усилитель 10, вьшрямитель 11, генератор 12 импульсов, счетчик 13, дешифратор 14, RS-триггеры 15, 16, входную 17 и выходную 18 шины. Цифроаналоговый преобразователь обеспечивает работу со знакопеременными кодами, и за счет использованного в нем алгоритма управления ключами изменение величины тока нагрузки выходного усилителя не влияет на точность преобразования. 2 ил. € (Л 18 - фиг.1