Нелинейный цифро-аналоговый преобразователь Советский патент 1979 года по МПК H03K13/02 

(54) НЕЛИНЕЙНЫЙ ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ а другие - с шинами цифрового входа преобразователя, первый вход устройства сравнения кодов подключен ко входу обнуления двоичного счетчика, второй выход соединен со входом генератора счетных импульсов, и первый ключ, дополнительно введены два ключа, Т-оёразный RC-фильтр, фиксатор уровня напряжения, аналоговый сумматор и источник напряжения смещения, причем выход операционного усилителя постоянного тока подключен через первый 1спюч к входу фиксатора уровнянапряжения, выход которого соединен с первым входом аналогового сумматора, второй вход которого через источник напряжения смещения подключен к общей шине, а выход - к выходной шине преобразователя, вход операционного усилителя постоян ного тока через последовательно соединенные первый резистор, первый и второй коммутаторы и второй резистор Т-образного RC-фильтра подключен к его выходу, причем общие обкладки конденсаторов через третий резистор соединены с общей щиной, а первый и второй конденсаторы зашунтированы вторым и третьим ключами управляющие входы которых соединены с первым выходом устройства сравнения кодов, третий выход которого соединен со входом управления первого ключа. На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы. Во входную цепь операционного усилителя 1 постоянного тока (фиг. I) включены последовадельно соединенные линейная цифровая проводимость 2 и источник 3 опорного напряжения пос. тоянного тока. В цепь обратной связи операционного усилителя 1 включены последовательно соединенные резистор 4,Т-образный КС -фильтр, состоящий из двух последовательно соединенных конденсаторов 5 и 6, общий выход которых через резистор 7 подключен к .Лобщей нише, и резистор 8. Конденсаторы 5 и 6 зашунтированы соответственно однополюсными ключами 9 и 10, управляющие входы которых объединены и подключены к первому : выходу устройства 11 срав нения даоичных кодов, второй выход которого соединен с управляющим входом однополюсного ключа 12. Выход фиксатора 13 тоовня напрюкения соединен с первьпй входом аналогового сумматора 14, второй вход которого, подключен к выходу источника 15 напряжения смещения постоянного тока. Выход сумматора является выходом устройства в целом. Третий выход устрой ства 11 соединен с входом запуска тенератора 16 II . . ВШ; ;УИ2 2Х.,2С,С2 где YX - проводимость.резистора 4; счетных импульсов, выход которого соединен с счетным входом двоичного счетчика 17, причем вход сброса -в ноль последнего подключен к первому выходу устройства 11. Выходные разрядные шины двоичного счетчика 17 соединены с объединенным управляющим входом линейной цифровой проводимости 2 и первым входом устройства сравнения 11 двоичных кодов, второй вход которого является кодовым входом устройства в целом. Принцип работы устройства состоит в fiieдующем. Декодирование по закону гиперболического косинуса осуществляется с методической ошибкой, не превышающей 0,03% в результате воспроизведения зависимости вида и г К(0,999 7-Ю,0-120е- -0,44220 -Ю,08а940), U) где vi , - относительная величина входноN -t WICH КС„ ,„ ГО кода гфеобразуемои цифровой величины (0 & 1); К - текущее значение кода преобразуемой цифровой величины; (Дкс максимальное значение кода преобразуемой цифровой величины; К - коэффициент пропорциональности;U - выходное напряжение устройства. Генератор 16 счетных имйульсов запускается в момент поступленияВХОДНОГО кода М сигналом управления от устройства 11. Приход йсаждого очередного счетного импульса на счетный вход двоичного счетчика 17 приводит к линейному изменению во времени значения линейной цифровой проводимости 2 lNAf-«v Г-А к к fj., сг) Алакс лло кс где (t)- текущее значение управляющего кода (фиг. 2, б); К ,,с максимальное значение управляющего кода; максимальное значение проводимости линейной цифровой проводимости 2; f ;ц - частота счетных импульсов (фиг.2, а); t - текущее время. Линейное во времени изменение проводимости 2 вызывает линейный во времени ток .во входной цепи операционного усилителя 1, что в результате отработки по цепи обратной связи, содержащей RC-элементы 4, 5, 6, 7, 8, приводит к формированию на его выходе напряжения (фиг. 2, в) .. I N4OIK.C iy- проводимость резистора 8; - проводимость резистора 7; С - емкость конденсатора 5; Cg - емкость конденсатора 6; напряжение источника 3 опорного напряжения постоянного тока. При достижении выходным кодом N(4.) счетчика 17 значения входного кода N устройотво 11 сравнения двоичных кодов вырабатывает управляющий импульс 2 (фиг. 2, е), который

и-к,| 6 56 сбрасывает в нуль счетчик 17 и замыкает ключ 12, через который на фиксатор 13 уровня напряжения передается значение выходного напряжения операционного усилителя 1 в момент времени N Таким образом, на выходе сумматора 14 будет сформировано напряжение, которое с учетом выражений (4) и (5) можно записать в виде

напряжение источника 15; К.- коэф фициент передачи напряжения Ugj, на выход сумматора 14;К2- коэффициент передачи напряжения выход сумматора 14. Нетрудно показать, что полученное уравнение (6) приводится : к уравнению вида (2) при выполнении следующих условий: ) ОП 0,0120 к, I Чг с,уДЧу)4 .Y;) м„„,,, ,4i2ZK 1гуд с с .)кс е,--о,ое894К, 2®C/w 0 9997K. Решение этой системы уравнений приводит к следующим соотношениям между параметрами устройства -ct «Г2СЧ: 2 tT 3A088940, ллокси макс ki 2 (КС° K onVoiKC S

a2-6.o,oee94(Vc|

on MotKc Ч макс/ 2i к

-0,4422C

ддакс

a3-36-0,08894(, | ллакс/ 21

Формула изобретения

Нелинейный цифроаналоговый преобраз1;ватель, содержащий операционный усилитель постоянного тока с управляемой лннейной цифровой проводимостью во входной цепи, сигнальный вход которой через источник опорного 6-0,06894{|;g)c,C; Г к . ОП NVOKC К 0,0120-VlT on MoiKC 0,9997k ®см При значениях -2 В, В, , Гц,Д01сим) и десятиволътовой шкале как напряжения на выходе операционного усилителя 1, так и на выходе устройства в целом, приходим к следующим значениям параметров RC-элементов цепи, По истечении времени срабатывания фиксатора 13 в момент времени, определяемый условием (5),v т.е. после осуществления нел1шейного декодирования, устройство 11 сравнения двоичных кодов вырабатывает короткий импульс (фиг. 2,е) А 3 , замыкающий 9, 10. После разряда конденсаторов 5, 6 устройство подготовлено к следующему такту преобразования, отсчитываемому от момента подачи устройством 11 сравнения двоичных кодов короткого импульса A.f (фиг. 2, е) на генератор счетных импульсов 16.

напряжения соединен с общеГт шиной, а управляющий вход соединен с выходом двоичного счетчика, первый вход которого соеди ен с выходом генератора счетных импульсов, устройство сравнения двоичных кодов, одни входы которого соединены с выходами двоичного счетчика, а другие - с шинами цифрового входа преобразователя, первый выход устройства сравнения кодов подключен ко входу обнуления двоичного счетчика, второй выход соединен со входом генератора счетных импульсов, и первый ключ, отличающийся тем, что, с целью расширения фу1{кциональных возможностей, в него дополнительно введены два ключа, Т -образный RC-фильтр, фиксатор уровня напряжения, аналоговый сумматор и источник напряжения смещения,-причем выход операционного усилителя постоянного тока подключен через первый Ю1юч к входу фиксатора уровня напряжения, выход которого соединен с первым входом ш галогового сумматора, второй вход

г

которого через источник напряжения смещения подключен к общей шине, а выход - к выходной шине преобразователя, вход операционного делителя постоянного тока через последователы1О соед(шенные первый резистор, первый и второй конденсаторы и второй резистор Тобразного -фильтра подключен к его выходу,рПричем общие обкладки конденсаторов через третий резистор соединены с обшей шиной, а первый и второй конденсаторы защунтированы вторым и третьим ключами, упра шюпше входы которых соещшены с первым выходом устройства сравнения кодов, третий выход которого соединен со входом управления первого ключа.

О

Истошики информации, принятые во внимание при экспертизе

п

U2.1