Дробно-рациональный цифроаналоговый преобразователь Советский патент 1982 года по МПК G06J3/00 

I

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в гибридных вычислительных устройствах для функционального преобразования позиционного кода в напряжение.

Известны функциональные цифроаналоговые преобразователи, осуществляющие аппроксимацию рациональной дробью в виде отношения полиномов .второго порядка 1,.

Пассивные преобразователи ИJ содержащие цифровой управляемый резистор и масштабные резисторы, отличаются простотой, однако воспроизводимая ими рациональная дробь имеет взаимосвязанные коэффициенты и поэтому возможности ее применения ограничены.

Более гаирокими функциональными возможностями обладает устройство, которое содержит аналоговое делительное устройство и два квадратичных цифроаналоговых преобразователя.

каждый из которых включает в себя цифровой управляемый резистор, два операционных усилителя, масштабные резисторы и потенциометры t2l.

Его недостатками являются сложность из-за наличия аналогового делительного устройства и двух цифровых управляемых резисторов, а также ограниченная точность, определяемая точностью аналогового делитель-10ного устройства.

Наиболее близким по технической сущности является преобразователь, содержащий два цифровых управляемых резистора, цифровые входы которых

15 объединены и являются цифровым входом устройства, два инвертора, операционный усилитель, шесть потенциометро в и масштабные резисторы. Первые и вторые выводы первого, второго

20 .иТретьего потенциометров подключень) к входу и выходу первого инвертора соответственно, первые и вторые выводы четвертого, пятого и шестого

потенциометров подключены к входу и выходу второго инвертора соответственно. Средние выводы потенциометров непосредственно и через масштабные резисторы подключены к цифровым управляемым резисторам, выходы последних соединены с входом операционного усилителя, вькод которого является выходом устройства. Вход первого инвертора является ана- логоТвым входом ycTpoftcTBaj, вход второго инвертора подключен к выходу операционного усилителя. Этот преобразователь воспроизводит рациональную дробь с независимыми коэффициентами,вследствие чего он может использоваться для ппроксимации широкого класса функций

Недостатками этого преобразователя являются сложность из-за необходимости использования двух цифровых управляемых резисторов и отсутствие достаточно простой регулировки масштаба воспроизводимой зависимости, так как для изменения масштаба функции требуется перестройка всех коэффициентов или введение дополнительного масштабного усилителя, усложняющего устройство.

Цель изобретения - упрощение преобразователя .

Поставленная цель достигается тем, что в дробно-рациональный цифроаналоговый преобразователь, содержаш й инвертор, мелсду входом и выходом которого включены три параллельно соединенные потенциометра, цифроуправляемый резистор, цифровые входы которого объединены и являются первым входом преобразователя, первый аналоговый вход подключен к среднему выводу первого потенциометра, а второй аналоговый-ВХОД через первый масштабный резистор подключен к среднему выводу второго потенциометра, операционный усилитель, в цепь обратной связи которого включен резистор обратной связи, выход операционного усилителя является выходом преобразователя, а вход подключен к выходу цифроуправляемого резистора, средний вывод третьего потенциометра через второй масштабный резистор подключен ко входу операционного усилителя, введен сумматор, первьй вход которого подключен ко второму аналоговому входу цифроуправляемого резистора, второй вход сумматора подключен к выходу операционного усилителя, третий вход является вторым входом преобразователя, а выход сумматора подключен ко входу инвертора.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого преобразователя.

Преобразователь содержит сумматор 1 , инвертор 2, цифроуправляемый резистор 3, потенциометры 4,5 и 6,

масштабные резисторы 7 и 8 и операционный усилитель 9 с резистором 10 обратной связи. Первые и вторые выводы потенциометров 4,5 и 6 подключены к входу и выходу инвертора 2 соответственно, средний вывод потенцио метра 4 соединен с первым аналоговым входом цифроуправляемого резистора 3.,второй аналоговый вход которого подключен к первому входу сумматора 1

непосредственно, а к среднему выводу потенциометра 5 - через масштабный резистор .7. Средний вывод потенциометра 6 через масштабный резистор 3 и входу операционного усилителя 9,

выход которого соединен со вторым входом сумматора 1, выход последнего подключен к входу инвертора 2. Третий вход сумматора 1 является вторым входом устройства, цифровой вход циф

роуправляемого резистора 3 является первым входом устройства, выход операционного усилителя 9 является, выходом устройства.

Преобразователь работает следующим образом.

Входное напряжение поступает на третий вход сумматора 1, где сумми-руется с выходным напряжением преобразователя и напряжением, дей:твующим в средней точке цифрового управляемого резистора 3, что отражается следующим уравнением

и, K,u,;f к, K.,U6,, (1)

где U - выходное напряжение сумматора 1 ;

и. - напряжение, действующее в средней точке цифрового управляемого резистора 3; tiblx выходное напряжение устройства;Uj,- входное напряжение устрой,ства;

К, К.- масштабные коэффициент

Ч первого, второго и третьего входов сумматора 1 соответственно .

Учитывая соотношения между напряжениями, действующими в преобразователе

(Лв

К.:

)

и. ; 11)

I А. .

L/

01 А-9)

ш ,,

где JQ- весовая проводимость цифрового управляемого резистора 3; Д7 8,3(- проводимости резисторов ,7,8 и 10 соответственно; б- входной код (, выходное напряжение устройства равно

(4)

fttiW ftvj f

. VB.e.BaSoT

где AQ -Kj- 2Ке,;

при условии Ло Jy Q 3(Q

Следует отметить, что рациональная дробь, являющаяся отношением полиномов второго порядка, имеет максимум пять независимых коэффициентов, так как если хотя бы один из ее коэффициентов отличен от нуля, можно разделить все коэффициенты рациональной дроби на коэффициент отличный от нуля и приравнять последний единице.

В предлагаемом устройстве К , У., К,К, У. используются для регулировки пяти независимых коэффициентов рациональной дроби (4), а масштабный коэффициент сумматора 1 по третьему входу Ка определяет--масштаб воспроизводимой зависимости. Это позволяет изменять масштаб функции путем изменения К,, без перестройки всех коэффициентов.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в упрощении преобразователя и в обеспечении возможности простой регулировки масштаба воспроизводимой зависимости

при сохранении функциональных возможностей.

Формула изобретения

Дробно-рациональный цифроаналогог вый преобразователь, содержащий инвертор, между входом и выходом кото-

рого включены три параллельно соединенные потенциометра, цифроуправляемый резистор, цифровые входы которого объединены и являются первым входом преобразователя, первый анало.говый вход подключен к среднему выводу первого потенциометра,а второй аналоговый вход через первый масштабный резистор подключен к среднему выводу второго потенциометра,

операционный усилитель, в цепь обратной связи которого включен резистор обратной связи, выход операционного усилителя является выходом преобразователя э вход подключен к выходу

цифроуправляемого резистора, средний вывод третьего потенциометра через второй масштабный резистор подключе1 ко входу операционного усилителя, отличающийся тем, что,

с целью упрощения преобразователя, в него введен сумматор, первый вход которого подключен ко второму аналоговому входу цифроуправляемого резистора, второй вход сумматора подклюг чен к выходу операционного усилителя, третий вход является вторым входом преобразователя, а выход сумматора подключен ко входу инвертора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.СМолов В. Б., Фомичев В. С. Аналого-цифроаналоговые нелинейные вычислительные устройства. Л., Энергия, 1974, -с, 153, р. 6.8.2.Смолов В. Б., Сторожева Т. М. Дробно-рациональные преобразователи код-напряжение.- Автометрия, 1971,. № 4, с. 90, р. 2.3.

3. Авторское свидетельство СССР № 327498, кл. G 06 J 3/00, 1972 (прототип).