Преобразователь код-напряжение Советский патент 1979 года по МПК H03K13/05 

i .- Изобретение относится к области измерительной техники и приборострое:Ния и может быть испблЬз.овано в ка- честве самостоятельного блока и как составная часть различного рода аппаратуры измерительной и вычислитель ной техники. , ;- , Известен преобразователь кода в напряжение (ПКН), содержащийподключенные последовательно и параллельно транзисторным ключам выравнивающие сопротивления, а также устройство . компенсации, выполненное в виде сумматора напряжения, осуществляющее ко рекцию остаточнык параметров двухпозициойных ключе й l. Недостатком такого преобразователя является необходимость специально го подбора резисторов сумматора напряжения длякаждого отдельного звез дообразного потенциометра и высокие требования по точности к.резисторам. Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является преобразователь кода в напряжение, содержащий кодоуправляемый делитель напряжения (КУДН) , источник опорного напряжения (ИОН) и двухпози цйонные К.ПЮЧИ в каждом разряде 2. .Недостатком такого преобразователя является влияние на. функцию преобразования-ПКН остатрчных параметров двухпозиционных ключей. . Целью изобретения является повышение точности ПКН. п6ст ШенНа1 11;Шь Дбстйт ёгся -гём, что в преобразователь код-напряжение, содержащий, источник питания, первый выход которого соединен с .общей шиной, а второй - с первым входЪм регулирующего элемента, второй вход которого подключен к выходу элемента сравнения, а выход - к одноименным входам двухпозиционных ключей, другие одноименные бхоДы которйх соединены с общей шиной, опорный элемент, один полюс которого соединен с первым входом элемента сравнения, а другой полюс с инвертирукедим входом дифференциального операцион ного усилителя, нёинвертирующий вход которого подключен к ВЫХ9ДУ кодоуправляемого делителя напряжения, входы которого соединены с выходами двухпозиционных переключателей, введены два усредняющих устройства и дйполнительные двухпозиционные переключатели, входы которых соединены с соответствующими входами кодоуправляемого делителя напряжения, э одноимениые выходы - с соответствующи входами весовых усредняющих устройс выход одногоиз которых соединен со вторымвходом элемента сравнения, а ход ;другог о - с инвертирующим входо дифференциального операционного уси теля. .. : . На фиг. 1 приведена функциональна схемапреобразователя код-напряжени где: . .. . 1- кодоуправляёмый делитель напряясения;. .. 2- дифференциальный опёрацио ный усилитель; ; 3,4. - двухпозиционные пёреключа тёли; . .; 5- источник питания ИОН; 6- регулйрующий элемент ИОН 7 - элемент сравнения ИОН; 8- опорный элемент ИОН; 9,10, - вёсоззыб усреднйющйё устрой ства; 11 - источник опорного напряже НЙЯ. . . , . Входы КУДН1 при помощи двухпозиционных переключателей 3 подсоединены к разнрименным полюсам ИОН, в зависимости От управляющего кода, кроме того, входы КУДН1 при помощи дополнительных двухпозиционных переключателей 4 подсоединены к соответствующим вдодам весовых усредняющих устройств 9,10, выход BecoSofQ усредняющего устройства 9 соединен с управляющим входом элемента сравнени 7, весового усредйяющёго устройства 10 соединен с одним из полю сов опорного элемента 8 ИОН, а также с ийвертируюийм входом дифференциального операциЬййогр усилитёля 2, с неинвертирующям входом которого со динен выход КУДН1, а общая шина дифференциального операционного усилителя 2 соединена с общей шиной источ ника питания 5. , - , Работу схемы поясним на примере одноразрядного ПКН, эквивалентная функциональная схема.которого приведена на фиг.2. Схема: включает в себя 1, разрядные резисторы ,-остауочпые сопротивления дбухпозиционньох переключателей ;, - - . 1,6-2 остаточные напряжения двухпозиционных переключателей ; напряжение ИОН ПКН.. Обычно функцию преобразования для такого ПКН определяют. 6тНосй1:ёльйб, полюсов ИОН ;: . MBbtx cd Uo-k j,-; : . где Uni,i4 выходное напряжение ПКН, : пкн кчАн | Коэффици.ент деления; ПКН, значение которого складывается из коэффициента деления КУДН Kg-к,дн и погрешности коэффициента деления nKH-iJC(j,, вызванной эквивалентным действием остаточных параметров подключающих элементов . . , Выходное напряжение ПКН при условии, что на Выходе ПКН нагрузка бесконечно большой величины, можно представить в следующем виде Bbix ccf aJ к)Ан()К,)дц , где ли - напряжение, определяемое . эквивалентным действием - ;. , ; .- остатРчных параметров подключающих элементов, Это напряжение приводит к искажений функции прербразования. Однако, если.отслеживать teTO изменение выходного напряжения стабйлизатором ИОН, то есть изменять величину UQ так, чтобы Og j-Bce время остайалорь пострянным и равным какомуто Ооп/ о можно получить истинное значение функции преобразования ПКН, вполне опрёДёлённОе для соответствующего кода на входе ПКН. / На фиг . 3 приведена эквивалентная функцйойальная схема одноразрядного ПКН с ИОН/отслеживающим изменение относительно потенциала точки Схема включает в себя: R,,R2 - разрядные резисторы КУДН; г.,г 2 - Рста очные сопротивления двухпозиционных пё рёклпча ; тёлёй; . - : ... ; - рртаточные напряжения дВухпозиционйых переключателей; . , -Источник питания ИОН; .- опорный, элемент ИОН; -регулирующий элемент ИОН; - сравнивающий элемент ИОН. Для 3;той схемы при нагрузке бес- ; онечно большой величины функция пребразрван йя имеет вид ВЫ X - CJ. RV АН Jarf дKs А, где ПОР - напряжение опорного элемента ИОН. По вышеописанной структуре одноразряд того ПКН (фиг.З) можно прстроить и п-раз|эядный ПКЙ, если использрвать способ преобразования коэффициента деления КУДН в отношение на- . пряжений, йри котором ёЬзможнр полное исклзочение, влияния остаточных параметров Двухпозиционных переключателей, заключающийся в усреднении с учетом Веса разряда потенциалрв входбзвКУДй, соединенных с одноименными полюсами источника опорного напряжёний и в определении коэффициента деления КУДН на его выходе относительно этих усредненных с учетом веса разряда потенциалов. Возможность устранения влияния остаточных параметров подключающих элементов на коэффициент деления КУДН рассмотрим на примере двухраз рядного двоичного КУДН (фиг,4), На фиг.5 приведена его эквивален ная схема, соответствующая коду 0.1 или включенному первому разряду и выключенному второму (старшему) ра .ряду. Схема содержит ; - 1 .г. остаточные сопротивле ния токовых переключаю щих элементов; . 0,6-1162 остаточные ЭДС токовы переключающих элеменфо t: разрядные сопротивлени n- rji - сопротивления дополни 2 тельных резисторов, в ченных в цепь потенци ных подключашгдах элем ; . ; ТОВ. . .Причём значения бопротивленйй TQ, г, 2 значительно больше, чем значения остаточных сопротивлений потенциальных переключающих элемен тов, поэтому последние на черт1еже не показаны, кроме того остаточны ЭДС потенциальный подкл Ьчамщи5 элементов должны быть намного мень ше, чем напряжение источника Оу , а на выходные клеммы а, б подключена бесконечно больша нагрузка. При выполнении этих условий из схемы фиг,5 следует, что Rb , R(T + U)r I 2 3 Нетрудно показать t(l2 l3Hv o-2r;)При выполнений отношения : „ f TO есть такого же как и отношение разрядных сопротивлений, коэффицие деления КУДН, определяемый как отн шение будет .з.ависеть лишь от значения ра рядных сопротивлений и для рассмат риваемой, комбинации кода равен (f.Xab) 16 Аналогичные рассуждения можно провести и для других комбинаций кода рассматриваемого КУДН, а тайже для любого числа разрядов и любых кодов (двоичных, двоично-десятичных, десятичных и т.д. ), . Необходимо отметить, что степень исключения ; влияния остаточных параметров двухпозиционных Переключателей на коэффициент деления КУДН зависит от ТОЧНОСТИ :выполнения условия отношения значений добавочных сопротивлений, такого же как и отношение разрядных сопротивлений.Применяя в качестве доб.аночных сопротивлений резисторы с разбросом номинальных значений + 10%, возможно повысить точность коэффициента деления КУДЯ примерно На порядок. .Формула изобретения Преобразователь код-напряжение, содержащий источник питания, первый выход которого соединен с общей шиной, а второй - с первым.входом регулирующего элемента, второй вход .которого подключен к выходу элемента сравнения, а выход - к одноименнным входам двухпозиционных ключей, другие одноименные входы которых соединены с общей шиной, опорный элемент, один полюс которого соединен с первым входом элемента сравнения, а другой полвдс - с инвертирующим входом дифференциального операционного усилителя, Неинверт1 рующий которого подключен к выходу кодоуправляемого делителя напряжения , ВХОДЫ которого . соединены с выходами двухпозиционных .переключателей, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены два усредняющих устройства и дополнительные двухпозйционныепереключатели, выходы которых соединены с соответ-. ствующими входами кодоуправляемого делителя напряжения, а одноименные выходы -. с соответствующими входами весовых усредняющих устройств, выход одного из которых соединен со вторым входом элемента, сравнения, авыход другого -.с инвертйрующим входом дифференциального операционного усилителя. . Источники информации, принятые . во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 188579, кл. Н 03 К 13/02, 1966. 2,Смолов В.Б. и др. Микроэлектронные цифроаналоговые и аналогоцифровые преобразователи информации, Энергия 1976, с.144. . .