Преобразователь кода в сопротивление Советский патент 1989 года по МПК H03M1/66 

/80.

СП

со

4

Изобретение относится к измерително-информационной технике и предназначено для иснользованияв качестве быстродействующего кодоуправляемого резистора в системах автоматизированного контроля параметров контрольно- измерительной аппаратуры.

Цель изобретения - повышение точности преобразования,

Па чертеже представлена функциональная схема преобразователя кода в сопротивление,

Преобразователь кода в сопротивление содержит входной усилитель 1, инвертор 2, выполненный в виде операционного усилителя 3 и двух образцовых резисторов А и 5, умножающий цифроанапоговьш преобразователь (ЦАП) 6, выполненный в виде кодоуп- равляемой резистивйой матрицы 7, операционного усилителя 8 и резистора 9 обратной связи, блок 10 регулирования тока, выполненный в виде диух операционных усилителей П и 12 полевого транзистора 13 -и двух образцовых резисторов 14 и 15, токоограни чивающий элемент, выполненный на образцовом резисторе 16, и первую 17 и вторую 18 выходные шины. Входной усилитель 1 выполнен в виде трех операционных усилителей 19-21 и двух образцовых резисторов 22 и 23,

Преобразователь работает следующим образом.

Пусть напряжения на первой 17 и второй 18 выходных шинах относительно шины нулевого потенциала соответственно равны и и и. Тогда на выходе входного усилителя 1 напряжение равно и -К(и,- Uj.) + и,, где коэффициент усиления входного усилителя 1. На дополнительном выходе входного усилителя 1 напряжение равно Пл,которое для последующих каскадов является потенциалом общей шины. С помоп1ью инвертора напряжение и, преобразуется к виду

1Ц К,Ке,(и,-и) -н и, К, коэффициент передачи инвертора 2 на операционном усилителе 3

R, Р - сопротивления образцовых резисторов 5 и 4 соответственно. При условии К, I и Kg,(U,- U

значение

l),i

получено относительно

потенциала общей шины.

5 0 5

0

5

0

С выхода инвертора 2 напряжение и поступает на аналоговый вход умножающего. ПАП 6, а именно на вход опорного напряжения кодоуправ-. ляемой резистивной матрицы 7, выходной ток которой, изменяющийся под воздействием преобразуемого кода N ,,

вл

преобразуется в выходное напряжение ЦАЛ.б с помощью операционного усилителя 8, охваченного обратной связью через резистор 9, Напряжение на выходе ЦАП 6 равно U -Kg( U) Ngx при условии, что сопротивление резистора 9 обратной связи равно сопротивлению базового резистора кодоуправ- ляемой резистивной матрицы 7.

Напряжение U,пропорциональное значению преобразуемого кода N,поступает на вход блока 10 регулирования тока, предназначенного для обеспечения изменения тока,через образцовый резистор 16 пропорционально значению преобразуемого кода. Изменение протекакщего через резистор 16 тока I., обеспечивается путем регулирова{о

ния сопротивления канала полевого транзистора 13 выходным напряжением операционного усилителя 11, Величина тока находится из выражения

1,в VRi6 V,(U,- U)N,,/R,,/ где K,g - коэффициент передачи блока 10;

R,g - сопротивление образцового резистора 16.

Поскольку ток I,(g протекает и через выходные шины преобразователя кода в сопротивление, то моткно записать выражение для эквивгшентного сопротив-

г, т, и,- U2 ления в виде

R

Е

R

t6

NBX

Таким образом, эквивалентное сопротивление предложенного преобразователя обратно пропорционально значению преобразуемого кода, а коэффициент пропорциональности зависит от коэффициентов передачи входного усилителя 1 и блока 10 регулирования тока.

Определим значение коэффициента передачи К блока 10. Примем напряжение на втором выходе блока 10 относительно общей шины равньш Ug, Тогда ток через образцовый резистор 15 равен 1, Ug/R,5-| поскольку на операционном усилителе 12 выполнен повторитель напряжения и его выходное на5

пряжение равно U. Ток через образцовый резистор 14 равен 1.

14

М4

в силу равенства 1,, -1,д.,получим

0 б/ Поскольку потенциал общей шины относительно шины нулевого потенциала равен потенциалу и, второй выходной шины 18, то

е- V - 5;; V-- а):...

Наличие в блоке 10 регулирования тока обратной связи обеспечивает линеаризацию зависимости сопротивления канала полевого транзистора 13 от величины управляющего напряжения на его затворе, а введение в контур обратной связи повторителя напряжения с высоким входным сопротивлением позволяет независимо выбирать значения сопротивлений резисторов 15 и 16. Поскольку способствует повышению точности преобразования и увеличению диапазона изменения R.

Коэффициент передачи входного уси

лителя 1 определяется коэффициентом усиления каскада на операционном усилителе 20 и равен К где R22. и гз сопротивление образцовых резисторов 22 и 23 соответственно. Повторители напряжения на операционных усилителях 19 и 21, обладая высоКИМ входным сбпротивлением, исключа ют влияние входного сопротивления усилителя 1 на величину R „. что спо-

9 кВ

собствует повышению точности преобразования кода в сопротивление.

Кроме того, наличие дополнительного выхода, которым является выход операционного усилителя 21, исключа- ет влияние выходного тока второго выхода кодоуправляемой матрицы 7 на величину уменьшает погрешность преобразования, зависящую от величины преобразуемого кода.

Формула изобретения

1. Преобразователь кода в сопротивление, содержащий токоограничи- ваклций .элемент, выполненный в виде первого образцрвого резистора, блок регулирования тока, выполненный в виде первого операционного усилителя.

полевого транзистора, второго и третьего образцовых резисторов, пер- Bfcie выводы которых объединены и подключены к инвертирукщему входу первого операционного усилителя.

„

5

0

5

о ,

д д

О

5

134

выход которого подключен к затвору полевого транзистора, сток которого является первой выходной шиной, а исток соединен с первым выводом первого образцового резистора, второй вывод которого является второй выходной шиной, входной усилитель, первый и второй входы которого подключены соответственно к первой и второй выходным шинам, и умножающий цифро- аналоговый преобразователь, выполненный в виде кодоуправляемой резистив- ной матрицы, второго операционного усилителя и резистора обратной связи, включенного между выходом и инвертирующим входом второго операционного усилителя, входы управления кодоуправляемой резистивной матрицы являются входной шиной преобразуемого кода, а первый и второй выходы соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами второго операционного усилителя, выход которого соединен с вторым выводом второго образцового резистора, неинвертирующий вход первого операционного усилителя подключен к второму выходу кодоуправляемой резистивной матрицы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введен инвертор, выполненный в виде третьего операционного усилителя, четвертого и пятого образцовых резисторов, а в блок регулирования тока введен четвертый операционный усилитель, при этом второй вывод третьего образцового резистора объединен с инвертирующим входом четвертого операционного усилителя и подключен к выходу четвертого операционного усилит пя, неинвертирующий вход которого соединен с истоком полевого транзистора, выход третьего операционного усилителя соединен с входом опорного напряжения кодоуправ- ляемой резистивной матрицы и через пятый образцовый резистор подключен к своему инвертирующему входу, выход входного усилителя через четвертый образцовый резистор соединен с инвертирующим входом третьего операционного усилителя, неинвертирукщий вход которого объединен с одноименным входом первого операционного усилителя и подключен к дополнительному выходу входного усилителя.

2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что входной

усилитель выполнен в виде трех операционных усилителей и двух образцовых резисторов, неинвертирующие входы первого и второго операционных усилителей являются соответственно первым и вторым входами входного усилителя, выход второго операционного усилителя соединен со своим инвертирующим входом, с неинвертирующим входом третьего операционного усилителя и яв

ляется дополнительным выходом входного усилителя, выход первого операционного усилителя соединен со своим инвертирующим входом и через перрый образцовый резистор подключен к инвертирующему входу третьего операционного усилителя, выход которого через второй образцовый резистор соединен с инТВертирующим входом и является выходом входного усилителя.

Изобретение относится к измерительно-информационной технике и предназначено для использования в качестве быстродействующего кодоуправляемого резистора в системах автоматизированного контроля параметров контрольно- измерительной аппаратуры. Цель изобретения - повышение точности преобразования. Преобразователь кода в сопротивление содержит входной усилитель 1, инвертор 2, выполненный в виде операционного усилителя 3 и двух образцовых резисторов 4,5, умножающий цифроаналоговый преобразователь 6, выполненный в виде кодоуправляемой резистивной матрицы 7, операционного усилителя 8 и резистора 9 обратной связи, блок 10 регулирования тока, выполненный в виде двух операционных усилителей 11,12, полевого транзистора 13 и двух образцовых резистров 14,15, токоограничивающий элемент, выполненный на образцовом резисторе 16, и первую 17 и вторую 18 выходные шины. Входной усилитель 1 выполнен в виде трех операционных усилителей 19-21 и двух образцовых резисторов 22 и 23. Положительный эффект достигается за счет применения входного усилителя с высоким входным сопротивлением, гальванической развязки выхожных шин от общей шины преобразователя и исключения взаимного влияния резисторов 15 и 16. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.