Способ преобразования кода в аналоговый сигнал и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК H03M1/66 

Изобретение относится к технике преобразования цифровых величин в аналоговые и может быть использовано при разработке высокоточных цифроаналоговых преобразователей.

Цель изобретения - повышение точности преобразования.

Способ преобразования кода в аналоговый сигнал основан на формировании из импульсов тактовой частоты по числу разрядов преобразуемого кода m импульсных по- следовательностей, формировании m нормированных аналоговых сигналов путем усреднения каждой импульсной последовательности, причем амплитуда каждого нормированного аналогового сигнала равна вольт-секундной площади импульса соответствующей импульсной последовательности, после чего m нормированных аналоговых сигналов преобразуют в m импульсов длительностью, равной периоду тактовой частоты и амплитудой, равной aiEi, где EI - амплитуда i-ro нормированного аналогового сигнала, di - значение i-го разряда преобразуемого кода, i 1, 2 m, а затем

формируют суммарную импульсную последовательность путем последовательного включения в нее m импульсов без пауз между ними с последующим усреднением.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2 - структурная схема распределителя импульсов; на фиг 3 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Os ЧЭ

сл

СП

о

сл

Преобразователь кода в постоянный игнал содержит источник 1 Опорного напряжения, группу ключей 2 из m (по числу разрядов входного кода), генератор 3 импульсов, шину 4 входного кода, фильтр 5, счетчик 6 импульсов, группу из m Е-тригге- ров 7, группу фильтров 8, группу ключей 9, распределитель 10 импульсов, выходную шину 11.

Распределитель 10 импульсов содержит дешифратор 12, блок 13 элементов И и счетчик 14 импульсов.

Устройство (фиг. 1) работает следующим образом.

Импульсы с выхода генератора 3 (фиг. 3, А) поступают на счетный вход счетчика 6, сигнал переноса которого поступает на S- вход Е-триггеров группы 7 и переводит их в единичное состояние. В нулевое состояние каждый Е-триггер группы 7 переводится первым (после сигнала переноса) единичным сигналом на соответствующем информационном выходе счетчика 3. Таким образом,-длительность импульса im-ой последовательности получается равной

т | т2мТо/ 2 ,

а период повторения равным

1лтI „

1-1 т / V ok-1 Т m 2 То/ X 2

k 1

где То - период повторения тактовой частоты (фиг. 3, Б). Каждая импульсная последовательность с выхода соответствующего Е-триггера 7 управляет подключением источника 1 опорного напряжения величиной Е1 через соответствующий ключ группы ключей 2 на вход соответствующего фильтра группы 8, который выделяет постоянную составляющую импульсной последовательности EI i -1

Ei- E -E1

, m - 1

Т12

Причем выполняется соотношение EI-H 2Е|.

Импульсы генератора 3 поступают на счетный вход счетчика 14 (распределителя 10), который имеет коэффициент пересчета т. Дешифратор 12 преобразует код счетчика 14 в сигнал на один из своих выходов (фиг. 3, В). При совпадении сигнала на одном из выходов дешифратора 12с единичным соответствующим разрядом преобразуемого кода на выходах блока 13 элементов И и следовательно на выходах распределителя 10 появляется единичный сигнал, в противном случае - нулевой сигнал (фиг, 3, Я- Этот сигнал управляет подключением напряжения с выходов фильтров

8 через соответствующие ключи группы 9 на вход фильтра 5, который выделяет постоянную составляющую суммарной импульсной последовательности (фиг. 3, Д) на выходной

шине 11,

На фиг. 3 рассмотрены временные диаграммы работы четырехразрядного преоб-. разователя (т 4) для преобразуемого кода NX 1010. Постоянный сигнал на выходе преобразователя равен

J,ai Ei T°

Подставляя в это выражение EI, получим Е1 Ц ,-i

U

т2 1

ai2

m

I 2

k 1

k-1

S.2

k-1

напряжение, соответствуюВыражение 2) ai 2 1 представляет соi 1 бой десятичное значение кода Nx, а

Е/2 :

k 1

щее единице наименьшего разряда преобразуемого кода q. U qNx.

Таким образом, U пропорционально NX. Высокая точность преобразователя обеспечивается меньшей погрешностью нелинейности, так как весовые напряжения создаются усреднением импульсных последовательностей, а не весовыми резисторами сумматоров (как в известных схемах). Поддерживать линейность изменения скважности импульсов импульсных последовательностей значительно легче, чем под- держивать линейность изменения

коэффициента передачи весовыми резисторами, погрешности которых зависят от температуры и временной стабильности их номиналов.

Формула изобретения

1. Способ преобразования кода в аналоговый сигнал, основанный на формировании из импульсов тактовой частоты по числу разрядов преобразуемого кода m импульсных последовательностей и формировании суммарной импульсной последовательности с последующим ее усреднением, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, после формирования m импульсных последовательностей осуществляют путем усреднения каждой из них формирование m нормированных аналоговых сигналов, при этом амплитуду каждого нормированного аналогового сигнала

задают равной вольт-секундной площади импульса соответствующей импульсной последовательности, после чего m нормированных аналоговых сигналов преобразуют в m соответствующих импульсов, длительность каждого 1-го из которых, где i 1,2

m, равна периоду импульсов тактовой частоты, а амплитуда соответственно равна ас EI, где ai - значение 1-го разряда преобразуемого кода, EI - амплитуда 1-го норми- рованного аналогового сигнала, а формирование суммарной импульсной последовательности осуществляют путем последовательного включения в нее m импульсов без пауз между ними.

2. Устройство для преобразования кода в аналоговый сигнал, содержащее генератор импульсов, фильтр, выход которого является выходной шиной, первую группу ключей, первый вход первого из которых соединен с выходом источника опорного напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены счетчик импульсов, группа Е-триггеров, группа фильтров, вторая группа ключей и распределитель импульсов, первый вход которого объединен с входом счетчика импульсов и подключен к выходу генератора импульсов, вторые вхо0

5

ды являются шиной входного кода, а выходы подключены к первым входам соответствующих ключей второй группы, выходы которых соединены с входом фильтра, а вторые входы подключены к соответствующим выходам фильтров группы, входы которых соединены с выходами соответствующих ключей первой группы, первые входы которых объединены, а вторые входы подключены к соответствующим выходам Е-триггеров группы, S-входы которых соединены с соответствующими информационными выходами счетчика импульсов, а R-входы объединены и подключены к выходу переноса счетчика импульсов.

3. Устройство поп.2,отличающее- с я тем, что распределитель импульсов выполнен на счетчике импульсов, дешифраторе и Олоке элементов И, выходы которого являются соответствующими выходами распределителя импульсов, первым входом которого является вход счетчика импульсов, а вторыми входами - первые входы блока элементов И, вторые входы которого подключе- ны к соответствующим выходам дешифратора, входы которого соответственно соединены с выходами счетчика импульсов.

Изобретение относится к технике преобразования цифровых величин в аналоговые и может использоваться при разработке высокоточных цифроаналоговых преобразователей. Цель изобретения - повышение точности преобразования. Способ преобразования кода в аналоговый сигнал основан на формировании из импульсов тактовой частоты импульсных последовательностей и их последующем усреднении с формированием нормированных постоянных аналоговых сигналов, после, чего формируют суммарную импульсную последовательность и ее усредняют Устройство для осуществления способа содержит источник опорного напряжения, две группы ключей, генератор импульсов, фильтр, группу фильтров, шин входного кода, группу Е-тригге- ров, распределитель импульсов и выходную шину. 2с и 1 з п ф-лы 3 ил.

Фиг.-/

, Фиг. 2