Цифроаналоговый преобразователь Советский патент 1990 года по МПК H03M1/82 

I

(21)4428721/24-24

(22)23.05.88

(46) 23.04.90. Бкш. S 15

(71)Ленинградский электротехнический институт им. В.И. Ульянова (Ленина)

(72)А.Н. Пустыгин и В.К. Шмидт

(53)681.325(088.8)

(56) Титце У. и др. Полупроводниковая схемотехника. - М.: Мир, 1982.

Манчев Б.А. Исследование и разработки алгоритмов и систем автоматической коррекции. - Дис. на соиск. степени канд. техн. наук. Л., 1986, с. 21.

(54)ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении прецизионных цифроаналоговых преобразователей. Цель изобретения - повышение точности преобразования. Цифроаналоговый преобразователь содержит кодоуправляемый делитель 1 тока, первый 2 и второй 3 операционные усилители, первый 4 и второй 5 резисторы обратной связи, масштабирующий резистор 6 и нелинейный элемент 7, выполненный в виде трех резисторов 8-10 и двух пороговых элементов 11 и 12. Положительный эффект обеспечен за счет введения нели- . нейного элемента 73 с помощью которого достигается постоянство температурного режима резисторов 4 и 5. 1 ил., 1 табл.

8

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении прецизионных цифроаналоговых преобразователей. Цель изобретения - повышение точности преобразования. Цифроаналоговый преобразователь содержит кодоуправляемый делитель 1 тока, первый 2 и второй 3 операционные усилители, первый 4 и второй 5 резисторы обратной связи, масштабирующий резистор 6 и нелинейный элемент 7, выполненный в виде трех резисторов 8 - 10 и двух пороговых элементов 11, 12. Положительный эффект обеспечен за счет введения нелинейного элемента 7, с помощью которого достигается постоянство температурного режима резисторов 4 и 5. 1 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении прецизионных цифроаналоговых преобразователей.

Цель изобретения - повышение точности преобразования.

На чертеже представлена функциональная схема цифроаналогового преобразователя .

Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) содержит кодоуправляемый делитель 1 тока, первый 2 и второй 3 операционные усилители, первый 4 и второй 5 резисторы обратной связи, масштабирующий резистор 6 и нелинейный элемент 7, выполненный в виде трех резисторов 8-10 и двух пороговых элементов 11 и 12.

Цифроаналоговый преобразователь работает следующим образом.

Вследствие изменения величины выходного напряжения ЦАП как функции входного кода меняется мощность, рассеиваемая резистором обратной связи, и, следовательно, меняется температура упомянутого резистора. Поскольку величина сопротивления резистора зависит от температуры, в выходном напряжении ЦАП появляется составляющая погрешности, зависящая от преобразуемого кода. Для исключения влияния этой составляющей погрешности достаточно стабилизировать температурный режим резистора обратной связи при изменении преобразуемого кода на всем диапазоне преобразования. В данном преобразователе задача решается путем компенсации изменений рассеиваемой мощности резистора обратной связи основного канала преобразования с помощью равных по величине, но обратных по знаку изменений рассеиваемой мощности резистора обратной связи компенсирующего канала.

На вход опорного сигнала кодоуп- равляемого делителя тока (КУД) 1 поступает опорное напряжение, а на управляющие входы поступает преобразуемый код. Выходной ток КУД 1 преобразуется в напряжение с помощью преобразователя ток - напряжение, выполненного на первом операционном усилителе 2 и первом резисторе 4 обратной связи. На резисторе 4 выделяется мощность, пропорциональная квадрату выходного напряжения

(NB4Uo Z/R ,

где И, - значение преобразуемого кода;

U0 - опорное напряжение; 1Ц - сопротивление резистора 4. Выходное напряжение операционного усилителя 2 поступает через нелинейный элемент 7 на вход второго преобразователя ток - напряжение, выполненного на втором операционном усилителе 3 и втором резисторе 5 обратной связи. На вход операционного усилителя 3 через масштабирующий резистор 6 поступает также опорное напря жение, которое противоположно по знаку выходному напряжению первого операционного усилителя 2. Сопротивление резисторов 4 и 5 обратной связи, имеющих между собой тепловую связь и реQ зистора 6 выбраны одинаковыми. Выходное напряжение операционного усилителя 3 равно

иэ и0 - ки,

где К. - коэффициент передачи нелиней- 5ного элемента 7.

Если U не превышает порогового напряжения первого порогового элемента (ПЭ) 12,

К R5/R,0 ,

g где Rg. и RIO сопротивления резисторов 5 и 10 соответственно.

По достижении выходным напряжением U порогового напряжения ПЭ 12 параллельно резистору 10 подключается резистор 8 и коэффициент передачи становится равным К R у/ ( /Rg ) Если выходное напряжение U2 превышает пороги ПЭ 12 и ПЭ 11 одновременно, ко- 0 эффициент .передачи становится равным

К - Ry/(Rto//R8//R,)f где R - сопротивление резистора 9. Пороговые напряжения выбираются иэ условия обеспечения постоянства суммы 5 рассеиваемой мощности на резисторах 4 и 5: Р(. Р и0ЛЦ. Мощность, рассеиваемая резистором 4 квадратично зависит от преобразуемого кода, тогда требуемое компенсирующее напряжение на выходе второго ОУ 3 должно быть

5

0

5

коде второго иу д должно быть равно U% a iju - {NB,Utf)z. Данная зависимость, нормированная к Ш , приведена в таблице.

Эта зависимость хорошо аппроксимируется тремя отрезками прямых. Численный поиск наилучшего приближения по программе дает абсциссы этого приближения 0,5 и 0,85. Наибольшая ошибка суммарной рассеиваемой мощности равна 7,2% от номинального значения, соответствующего максимальному выходному напряжению ЦАП, Для известного устройства наибольшее значение изменения рассеиваемой мощности равно половине от ее номинального значения. Таким образом, по сравнению с известным предлагаемое устройство позволяет повысить точность преобразования за счет стабилизации теплового режима резистора 4 обратной связи, причем нестабильность мощности уменьшается в 7 раз, соответственно в это число раз уменьшается погрешность от нелинейности резистора обратной связи.

Формула изобретения

Цифроаналоговый преобразователь, содержащий кодоуправляемый делитель тока, управляющие входы которого являются входной шиной преобразуемого кода, вход опорного сигнала является входной шиной опорного напряжения, первый преобразователь ток - напряжение, выполненный в виде первого операционного усилителя и первого резистора обратной связи, первый вывод которого объединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя и подключен к выходу кодоуправляемого делителя тока, второй вывод первого резистора обратной связи соединен с

U,/U0 995 98 954 918 867 8 714 61 435

N

ex

1

0

5

0

5

0

выходом первого операционного усилителя и является выходной шиной, второй преобразователь код - напряжение, выполненный в виде второго операционного усилителя и второго резистора обратной связи, первый и второй выводы которого соединены соответственно с инвертирующим входом и выходом второго операционного усилителя, первый и второй резисторы обратной связи связаны тепловой связью, неинвертирующие входы первого и второго операционных усилителей соединены с шиной нулевого потенциала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности в него введен масштабирующий элемент, выполненный в виде первого резистора, и нелинейный элемент, выполненный в виде второго третьего и четвертого резисторов и первого и второго пороговых элементов, первый вывод первого резистора объединен с первыми выводами второго, третьего и четвертого резисторов и подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя, вторые выводы второго и третьего резисторов через соответственно первый и второй пороговые элементы соединены с вторым выводом четвертого резистора и подключены к выходу первого операционного усилителя, второй вывод первого резистора подключен к входной шине опорного напряжения.

5 6

8