Цифроаналоговый преобразователь Советский патент 1981 года по МПК H03K13/02 

(54) ЦИФРОДНАЛОГОВЫЙ ПРЕОКРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах и аистемах автоматического управления. Известны цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), содержащие генератор тока или напряжения, переключатели и резисторные матрицы, работаквдие по методу суммирования двоично-взвешенных эталонов 1. Недостатком устройств является отсутствие средств контроля работоспособности. Известен также цифроаналоговый преобразователь, содержащий цепной делитель тока, к выходам которого .подключены выходы переключателей то информационный вход одного из которых соединен с выходом генератора постоянного тока, информационные вх ды остальных переключателей тока по ключены к выходам управляемых генераторов тока, а управляюк1ие входы соединены с выходами устройства управления, выход цепного делителя то ков через конденсатор соединен с пе вым входом компаратора,второй вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, а выход - со входом фаз чувствительного выпрямителя, выход которого соединен с информационным входом распределителя, управляюгчие входы которого соединены с выходами устройства управления, а выходы - со входами аналоговых запоминаюидих устройств, выходы которых соединены со входами управляемых генераторов тока 2. Недостатком устройства является отсутствие возможности обнаружения и визуального наблюдения постепенных отказов. Цель изобретения - обнаружение и визуальное отображение постепенных отказов. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий цепной делитель тока, к выходам которого подключены выходы переключателей тока, информационный вход одного из которых соединен с выходом генератора постоянного тока, информационные входы остальных переключателей тока подключены к выходам управляемых генераторов тока, а управлякадие входы соединены с выходами устройства управления, выход цепного делителя токов через конденсатор соединен с первым входом компаратора,

второй вход которого соединен .с 1чиной нулевого потенциала, а выход со входом фаэочувствительного выпрямителя, выход которого соединен с информационнь м входом распределителя управлякнцие входы которого соединены с выходами устройства управления, а выхода - со входами аналоговых зйпоминающих устройств, выходы которых соединены со входами управляемых генераторов тока, введены регистр, индикатор и двухпороговый элемент срав|Нения, вход которого соединен с выходом фазочувствительного выпрямителя, а выход - с управляющим входом регистра, информационные входы которого соединены-с управляющими входам распределителя, а выходы - со входами индикатора.

На чертеже представлена функциональная электрическая схема предлагаемого устройства .

В устройстве входы дискретного делителя 1 токов соединены с выходами переключателей 2 тока, информационные входы которых - с выходами управляемых генераторов 3 тока и генератора 4 постоянного тока, а управляющие входы - с выходг1ми устг ройства 5 управления.

Входы управляемых генераторов . тока связаны с выходами аналоговых запоминающих устройств 6. Выход цепного делителя 1 тока через конденсатор 7 соединен со входом компаратора 8, второй вход которого - с шиной нулевого потенциала, а выход со входом фазочувствительного выпрямителя 9. Выход последнего связан с информационным входом распределителя 10, управляющие входы которого с выходами устройства 5 управления, а выходы - со входами аналоговых запоминающих устройств. Вход двухпорогового элемента 11 сравнения соединен с выходом фазочувствительного выпрямителя 9 а выход - с информационным входом регистра 12, управлякхцие входы которого - с управляюс имн входами распределителя, а выходы с индикатором 13.

Работа устройства заключается в следующем.

устройство работает в двух режимах - коррекции и преобразования. Ре)им коррекции состоит из N циклов, гд$ N - разрядность ЦДЛ, а каждый цикл - из нескольких (10-20J тактов, ;каждый из которых разбит на два полутакта. В цикле коррекции каждого i-oro разряда в первом полутакте соответствующего такта на выходе устройства управления вырабатывается код, содержащий логическую единицу в эталонном разряде и в первом i разрядах, управляющих ключами разрядов, младших по отношению к корректи руемому в данный момент. Во втором полутакте вырабатывается код содержащий единицу только в корректируемом разряде. На распределитель в течение цикла непрерывно подается код, обеспечивающий его коммутацию таким образом, что выход фазочувствительного выпрямителя соединяется с входом аналогового запоминающего устройства I-го разряда. Замкнутая цепь отрицательной обратной связи компаратор - фазочувствительный выпрямитель - аналоговое запоминающ устройство i-ого разряда - управляемый генератор тока - переключатель тока 1 -ого разряда .- цепной делител тока стремится при достаточно большом коэффициенте .-усиледия компаратора к. состоянию, при которомпульсации на выходе цепного делителя тока близки к нулю, т.е.

м(1)

,.

Jc

где Ji - значение тока

генератора постянного тока

Ij

-значение тока генератора ток младшего по отношению к -ому разряда;

KQ,KJ,HKJ - коэффициенты

передачи соответствующеготока на выход делителя, имеющие размерност сопротивления;

Kyli

-весовой коэффициент н -ого раряда.

При этом, при большем отклонении параметров соответствующего генератора тока от номинала, также больше отклоняется управляющее напряжение на выходе фазочувствительного выпря1.™теля от своего номинального значения. В конце цикла коррекции аналоговое запоминающее устройство отключается распределителе от фазочувствительного выпрямителя и подоб ранное напряжение управления запоминается.

В первом цикле коррекция, начинающейся с самого младшего разряда, в соответствии с выражением (1) устанавливается

(KoIo

Во втором цикле корректируется ток второго разряда, в результате получаем

KoIotK l 2Kolo

В третьем цикле корректируется ток третьего разряда, в результате получаем

3l3 olo -il-i -i al7. 4Koio

и т.д. После N циклов коррекции для любого -ого разряда ЦАП выполняется соотношение

,

т.е. весовые коэффициенты разрядов преобразователя пропорциональны степени двух от номера разряда, а следовательно, обеспечивается линейность характеристики преобразова.ния кода в напряжение при весьма существенных отклонениях параметров компонентов от номинальных значений.

Уровни срабатывания двухпорогового элемента сравнения устанавливаются вблизи границ диапазона напряжений, допустимых для управления генератором тока, и внутри этого диапазона.

Если при изменении параметров корректируемого разряда ЦАП для его компенсации необходимо управляющее напряжение/ близкое к границе допустимых напряжений, т.е. оказывается в зависимости от характера; изменения параметров к концу цикла коррекции больше верхнего или меньше нижнего порогов срабатывания двухпорогового элемента сравнения, то на выходе это го элемента возникает сигнал, принимаекйлй за логическую единицу и являющийся признаком наличкя постепенног отказа. Этот сигнал поступает на управляющий вход регистра к выполняется запись в регих;тр кода, управлякнцего распределителем, который однозначно соответствует номеру корректируемого в данный момент разряда. Данный код запоминается на регистре и выводится на индикатор для визуального отображения номера разряда, параметры которого близки к пределу.

Формула изобретения Цифроаналоговый преобразователь, содержащий цепной делитель тока, к выходам которого подключены-выходы переключателей тока, информационный вход одного из которых соединен с выходом генератора постоянного тока, информационные входы остальных переключателей тока подключены к выходам yпpaвляe влx генераторов тока, а управля1й1цие входы соединены с выходами устройства управления, выход цепного делителя токов через конденсатор соединен с первьм входом компаратора, второй вход которого соединен с ишной нулевого потенциала, а выход - со входом фазочувствительного выпрямителя, выход которого соединен с информационным входом распределите ля, управляющие входы которого соединены с выходами устройства управления, а выходы - со входами аналоговых запоминающих устройств, выходы которых соединены со входами управляемых генераторов тока, отличающийся тем, что, с целью обнаружения и визуального отображения постепенных отказов, в него введены регистр, индикатор, и днухпороговый элемент сравнения, вход которого соединен с выходом фазочувствительного выпрямителя, а выход - с управляющим входом регистра, информационные входам которого соединены с управляющими входами распределителя, а выходы - со входаkra индикатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Под ред. Смолова В.Б. Л., Энергия 1976.

2.Грабен А.Б. Проектирование аналоговых интегральных схем. М., Энергия, 1976.