Способ преобразования кода в постоянный сигнал и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК H03M1/66 

Изобретение относится к технике ))греобразования цифровых величин в аналоговые и может быть использовано Яри разработке высокоточных цифроана- логовых преобразователей и источников калиброванных сигналов для си- Ьтем метрологического;, контроля.

Целью изобретения является повышение точности преобразования.

Цель достигается тем, что согласно способу преобразования кода з постоянный сигнал, основанному на разделении преобразуемого кода на m групп разрядов, -преобразовании т-й группы разрядов преобразуемого кода в т-ю последовательность широтно-им- пульсных сигналов с длительностями импульсов, пропорциональными коду данной группы, и амплитудами импульсов, пропорциональными номеру данной группы кода, суммировании m последовательностей широтно-импульсных сигналов и усреднении полученного суммарного сигнала, дополнительно пойле разбиения преобразуемого кода на m групп инвертируют т-1 групп младших разрядов преобразуемого кода, преоб- разуют т-1 групп инверсных младших разрядов кода в последовательности |Широтно-импульснвх сигналов с дли- ггельностями импульсов, пропорциональными коду т-1 групп и равными

«,.1 . Т, Т0Ј I,.hJ,

j 0

где i - номер группы;

j - номер разряда в i-й группе

а.. - инверсное значение j-го разряда в i-й группе;

h - основание системы счисления;

Т0 - период постоянной опорной частоты,

И амплитудами импульсов, пропорцио- нальными номеру группы кода, и инвертируют эти последовательности.

На фиг. 1 приведена схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для преобразования кода в постоянный сигнал содержит шину 1 входного преобразуемого кода, блок 2 управления, регистр 3, блоки 4 инверторов кода, преобразователи 5 т-1 групп младших разрядов кода в ти ротно-импульсный сигнал, преобразова

5

0

5

0

5

0

0

5

тель 6 m-й группы (старших) разрядов кода в широтно-импульсный сигнал, элементы НЕ 7, ключи 8, генератор 9 импульсов, фильтр 10, источники 11 образцовых сигналов, и сумматор 12 аналоговых сигналов.

Устройство работает следующим образом.

Преобразуемый код заносится в регистр 3 по сигналу Запуск, поступающему с блока 2 управления. Код на выходе регистра 3 разбит на m групп. Разряды старшей группы кода поступают на информационные входы преобразователя 6 группы старших разрядов кода в широтно-импульсный сигнал. Разряды групп младших разрядов кода поступают на блоки 4 инверторов кода, которые инвертируют каждый разряд каждой младшей группы кода. Инверсные значения кодов групп младших разрядов кода поступают на информационные входы преобразователей 5 групп младших разрядов кода в широтно-импульсный сигнал. Импульсы генератора 9 и сигналы блока 2 управления управляют работой преобразователей 5 групп младших разрядов кода в широтно-импульсный сигнал и преобразователя 6 группы старших разрядов кода в широтно-импульсный сигнал, на выходах которых появляются последовательности широтно-импульсных сигналов. Длительности этих широтно-импульсных сигналов пропорциональны кодам групп, поступающих на входы этих преобразователей 5 и 6.

Блок 2 управления полностью идеи- | тичен блоку управления устройства- прототипа и представляет собой временной распределитель. Преобразователи 5 групп младших разрядов кода в широтно-импульсный сигнал и преобразователь 6 группы старших разрядов кода в широтно-импульсный сигнал могут быть реализованы на счетчиках импульсов.

Широтно-импульсные сигналы с выхода преобразователя 6 группы старших разрядов кода в широтно-импульсный сигнал управляют подключением образцового сигнала от соответствующего источника 11 образцового сигнала через соответствующий ключ 8 на вход сумматора 12 аналоговых сигна- t лов. Широтно-импульсные сигналы с выходов преобразователей 5 групп младших разрядов кода в широтно-импульсный сигнал инвертируются элементами НЕ 7 и управляют подключением образцовых сигналов от соответствующих источников 11 образцовых сигналов через соответствующие ключи 8 на вхо ды сумматора 12 аналоговых сигналов. Сумматор 12 аналоговых сигналов суммирует поступающие на его входы знал говые сигналы. Аналоговый сигнал с выхода сумматора 12 аналоговых сигналов поступает на вход фильтра 10, который выделяет постоянную составляющую аналогового сигнала, являющуюся постоянным сигналом, пропорциональным входному коду преобразователя кода в постоянный сигнал.

Временные диаграммы, показанные на фиг. 2, приведены для случая девятиразрядного преобразуемого кода 110110110, разбитого на три группы по три разряда. Первая группа содержит 110, вторая группа - 110, а с- третья группа - 110. На выходе блока 4 инверторов кода второй группы имеется код 001, а на выходе блока 4 инверторов кода третьей группы - код 001. На диаграмме А приведены импульсы на выходе генератора 9 импульсов; на диаграмме Б - широтно-импульсные сигналы на выходе преобразователя 6 группы старших разрядов кода в широт- но-импульсный сигнал; на диаграммах В и Г - широтно-импульсные сигналы на выходе преобразователей 5 групп младших разрядов кода в широтно-им- пульсный сигнал (диаграмма В предназначена для второй группы кода, а диаграмма Г - щя третьей группы кода); на диаграммах Д и Е - широтно-импульсные сигналы на выходах элементов НЕ 7 (диаграмма Д предназначена для второй группы кода, а ршграмма Е - для третьей группы кода); на диаграмме Ж - сигнал на

12 аналоговых сигна

выходе сумматора лов.

Относительная погрешность от пульсаций сигнала на выходе устройства дл преобразования достигает своего максимального значения при условии

rfi

де 1 Т

««

Т -

X ||

0,5 Тц,

-номер группы кода;

-длительность импульса ши- ротно-импульсного сигнала i-й группы кода;

период повторения широтно- импульсных сигналов, ион

5

При выполнении указанного условия для всех групп кодов относительная погрешность от пульсаций сигнала на выходе устройства для преобразования кода в постоянный сигнал может быть

- mm

снижена в (21 Ej)/(E, - Ј,Ј,) раз,

где Е. - значение сигнала на выходе источника образцового сигнала i-й группы кода. Относительная погрешность от пульсаций сигнала на выходе устройства для преобразования кода в постоянный сигнал достигает максимального значения при условии

TN,- Тц; Tw. 0 или TN. T, ..., ш.

где i 2, 3,

Максимальная относительная погрешность от пульсаций сигнала на выходе устройства для преобразования в

I m

( yf, Е ;) /Е, раз меньше погрешности преобразования по известному способу. Для случая преобразования девятираз- рядного входного кода, разбитого на три группы, при номинальном значении - выходного постоянного сигнала 10,23В, значения Е1( Ег и EJ выбираются из соотношений: Et + Ег + Е3 10,24В;

Е, 8Е

2

F ЯР г, 2 ол3

соотношений, Е,

Исходя из этих 8,96877; Е4

1,1211; Е3 0,140137. Таким образом, для данного примера максимальная относительная погрешность от пульсаций выходного сигнала может быть уменьшена в 1,14062 раза по сравнению с известным способом.

Формула изобретения

1. Способ преобразования кода в постоянный сигнал, основанный на раз,- делении преобразуемого кода на m групп разрядов, преобразовании т-й группы разрядов преобразуемого кода в т-ю последовательность широтно- импульсных сигналов с длительностью импульса, пропорциональной коду данной группы разрядов, и амплитудой импульса, пропорциональной номеру данной группы разрядов, суммировании m последовательностей широтно- импульсных сигналов и усреднении полученного суммарного сигнала, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, после разделения преобразуемого кода на m групп разрядов инвертируют коды т-1 групп младших разрядов преобразуемого кода, преобразуют их в последовательности широтно-им- пульсных сигналов с длительностью импульса в каждой, пропорциональной коду соответствующей группы разрядов, и амплитудой импульса, пропорционалъ- номеру данной группы разрядов, и инвертируют эти последовательности ш ротно-импульсных сигналов.

, 2. Устройство для преобразования кода в постоянный сигнал, содержащее регистр,, т-1 преобразователей групп младших разрядов кода в гаиротно-им- пульсный сигнал, преобразователь группы старших разрядов кода ъ широт- н Ь-импульсный сигнал, m ключей, m источников образцовых-ригналов, сумматор аналоговых сигналов, фильтр, генератор импульсов, блок управления, первый выход которого соединен с входом записи регистра, входы которого яиляются входной шиной, первая груп- пи выходов соединена с информацион- входами преобразователя группы старших разрядов кода в широтно-импульсный сигнал, первый управляющий вход которого соединен с вторым вы- блока управления, второй управ- лйющий вход - с выходом генератора

импульсов, а выход - с управляющим входом соответствующего га-го ключа, информационные входы ключей соединены с выходами соответствующих источников образцовых сигналов, а выходы - с соответствующими входами сумматора аналоговых сигналов, выход которого соединен с входом фильтра, выход которого является выходной шиной, первый управляющий вход преобразователей групп младших разрядов кода в широтно-импульсный сигнал соединен с вторым выходом блока управления, а второй управляющий вход - с выходом генератора импульсов, отличающее с я тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены т-1 блоков инверторов кода, т-1 элементов НЕ, выходы которых соединены с управляющими входами соответствующих т-1 ключей, а входы - с выходами соответствующих преобразователей групп младших разрядов кода в широтно-импульсный сигнал, информационные входы которых соединены с выходами соответствующих т-1 блоков инверторов кода, входы которых соединены с соответствующими выходами т-1 групп выходов регистра.

Фиг2

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для создания высокоточных цифроаналоговых преобразователей. Цель изобретения - повышение точности преобразования за счет уменьшения пульсаций. Устройство содержит регистр 3, блок управления 2, блоки 4 инверторов кода, преобразователи 5 групп младших разрядов кода в широтно-импульсный сигнал, преобразователь 6 группы старших разрядов кода в широтно-импульсный сигнал, элементы НЕ 7, ключи 8, источники 11 образцовых сигналов, генератор импульсов 9, фильтр 10, сумматор 12 аналоговых сигналов. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Редактор А. Лежнина

Составитель В.Махнанов

Техред Л. Сердюкова Корректоре. Гирняк

Заказ 85

Тираж 665

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное