Цифро-аналоговый преобразователь Советский патент 1980 года по МПК H03K13/20 

(54) ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для , использования в цифровых измерительных приборах. Известен цифроаналоговый. преобразователь (ЦАП) с промежуточной широтко-импульсной модуляцией (ШИМ), содержащий генератор импульсов, выхо которого через импульсный ключ подкл чен к счетному входу счетчика, кодовые входы счетчика соединены с выходами импульсных ключей, на входы которых поданы сигналы параллельного преобразуемого кода, выходы счетчика через элемент ИЛИ соединены с управляющими входами импульсного и аналог -вого ключей, аналоговый вход последнего сое.11инен с источником стабильно го напряжения, а выход этого ключа,- с входом фильтра нижних частот 1. Недостатками этого преобразователя является необходимость постоянного наличия сигналов преобразуемого кода на входах импульсных ключей и повышенное требование к точности ана логовых элементов. Известен также ЦАП с ГЧИМ, содержащей генератор импульсов стабильной частоты, подключенный к входу вспомо гательного счетчика, который вместе с основным счетчиком соединен с первой и второй группами входов блока сравнения,причем выход последнего связан с нулевым установочным входом, а выход вспомогательного счетчика - с единичным установочным входом триггера формирования широтно-модулированных импульсов. Выход триггера подк.гаочен к управляющему входу аналогового ключа, который на время длительности управляющего импульса подключает вход фильтра нижних частот к источнику стабилизированного напряже- . «ия. Выделяемая фильтром постоянная составляющая напряжения является выходной величиной ЦАП, т.е. аналоговым эквивалентом цифрового показания основного счетчика 2. Недостатком этого ЦАП является отсутствие возможности коррекции характеристики цифроаналогового . преобразований, В связи с этим повышаются требования к линейности характеристик всех аналоговых элементов и узлов ЦАП. Целью изобретения являе тся повышение точности преобразования и сниже ние требований к .пинейности харак|теристик составляющих элементов ЦАП путем линеаризации его- градуировочной характеристики, заключающейся. в управлении частотой заполнения вспомогательного счетчика в соответствии с показаниями основного счетчика, . Цель достигается тем, что в предлагаемый ЦАП введены импульсный ключ и элемент ИЛИ, причем вход синхронизации программного блока соединен с импульсным входом импульсного ключа и выходом генератора импульсов, выход блока сравнения соединен с перво управляющим входом программного блока, второй управляющий вход которого соеди1нен с выходом вспомогательного счетчика, управляющий выход программного блока соединен с управляющим входом импульсного ключа, выход последнего объединен с импульсным выхадом программного блока элементом ИЛИ, выход которого соединен со счет ным входом вспомогательного счетчика На фиг, 1 представлена блок-схема предлагаемого ЦАП; на фиг. 2 - диаграмма, иллюстрирующая работу ЦАП, ЦАП содержит генератор импульсов 1 стабильной частоты импульсный (КЛЮЧ 2, элемент ИЛИ 3, программный |6лок 4, основной счетчик 5, блок сравнения б, вспомогательный счетчик 7, триггер 8 формирования юиротномэдулированных импульсов аналоговый ключ 9, источник 10 стабильного напряжения; фильтр 11 нижних частот. ЦАП работает следующим образом. Преобразуемый код последовательно или параллельно вводится в основной счетчик 5, На вспомогательный счётчик 7 непрерывно поступают с етные импульсу. Триггер 8 перебрасывае ся в состояние i и мпульсом переполнения со счетчика 7 каждый раз, как только паследний устанавливается в состояние О. Блок б сравнивает преобразуемое число в счетчике 5 с нарастающим числом в счетчике 7 и в момент их равенства перебрасывает триггер 8 по нулейсзму установбчному входу в состояние , На время I пребывания триггера 8 в состоянии Ч ключ 5 подключает вход фильтра 11 к источнику 10 стабильного напряжения Ue. Выходным сигналом ЦАП является . выделяемая фильтром постоянная составляющая последовательности гтшротно-модулированных импульсов напряжения со стабильной амплитудой Up: и и н. , (4 о т , V / :где длительность импульса, разная времени нахождения триггера 8 в состоянии 1; t - длительность паузы, равная времени на сождения триггера 8 в состо.нии О,; Т - период широтно-модулированных импульсов, равный времени заполнения счетчика 7. Выражение (1) можно представить 8 следующем виде: , еых oH7T;; f r Tw;s (2) где п - число, записанное в счетчике 5; N - емкость счетчика 7; f - частота заполнения счетчика 7 за время f f, - частота заполнения счетчика 7 за время tf,. Из выражения (2) следует, что при неизменном числе п в счетчике 5 напряжение на выходе ЦАП можно менять регулировкой соотношения частот f и f„, Этот принцип положен в основу линеаризации градуировочной характеристики ЦАП, которая осуществляется по командам программного блока 4, Регулировка f и f осуществляется двумя способами: первый - по командам программного блока 4 ключ 2 не пропускает часть импульсов от генератора 1; второй - программный блок 4 генерирует дополнительные импульсы во время пауз между импульсами от генератора 1. Вход синхронизации программного блока 4 соединен с генератором 1 для синхронизации с импульсами последнего команд программного блока по запрету прохождения импульсов через ключ 2 или генерации дополнительных икшульсов. Для проведения необходимых регулировок f и fj, во время t выходы блока б и вспомогательного счетчика 7 соединены с 5травляющими входами программного блока 4. При градуировке ЦАП определяются величины пограпностей нелинейности для различных чисел, введенных в основной счетчик 5, Для линеаризации характеристики ЦАП по определенным величинам погрешностей нелинейности определяются необходимые поправки для изменения частот fj, и „ , Функциональная связь между числсм в счетчике 5 и поправкагда частот f,- и f записывается в программный блок 4, Совместная регулировка f и fn за время Т позволяет а широком диапазоне кокшенсирэвать пограаности нелинейности, i Основным Преимуществом предлагае|мого ЦАП являетг-я использование элементов дискретной техники для линеаризации градуировочной характеристики ЦАП, при этом снижаются требования к линейности аналоговых узлов ЦАП, например анаяогового ключа 9, фильтра 11 нижних частот (обычно активного), усилителей мощности, включа.ймых на выход ЦАП (на фиг. 1 не noKasaifei)

Формула изобретения

Цифроаналоговый преобразователь, содержащий генератор импульсов, вспмогательный счетчик, выходы триггеров которого объединены с первой группой входов блока сравнения, ос||.овной счетчик, выходы триггеров кЪторого соединены с второй группой входов блока сравнения и с кодовыми входами программного блока, выход блока сравнения соединен с нулевым установочным входом триггера формирования широтно-модулированных ; импульсов, единичный установочный вход которого соединен с выходом вспомогательного счетчика, а выход триггера соединен с управляющим входом аналогового ключа, аналоговый бход которого соединен с источником стабильного напряжения, а выход этого ключа - с входом фильтра нижних частот, отличающий|С я тем, что, с целью повышения точЫости преобразования и снижения

If k

требований к линейности характеристик составляющих его элементов, в него введены импульсный ключ и элемент ИЛИ, причем вход синхронизации программного блока соединен с импульсным входом импульсного ключа и выходом генератора импульсов, выход блока сравнения соединен с первым управляющим входом nporpaNWHoro блока, второй управляющий вход которого соединен с выходе вспомогательного счетчика, управляющий выход программного блока соединен с управляюгаим входом импульсного ключа, выход последнего объединен с импульсным выходом программного блока элементом ИЛИ

5 выход которого соединен со счетивм входом вспомогательного счетчика.

Источники: информации, принятые во внимание, при экспертизе

Lttti

4,4-Н-М

iSi Кт I , у - uH-J