SU953723A1

SU953723A1 - Цифроаналоговый преобразователь

Info

Publication number: SU953723A1
Application number: SU813236378A
Authority: SU
Inventors: Юрий Сергеевич Мальцев; Виктор Дмитриевич Шевченко
Original assignee: Омский Ордена Ленина Завод Точных Электрических Приборов "Электроточприбор"
Priority date: 1981-01-16
Filing date: 1981-01-16
Publication date: 1982-08-23

Description

1

Изобретение относитс к импульсной технике и, в частности, к преобразовател м код-напр жение.

Известны цифро-аналоговые преобразователи , содержащие цифровые управл емые сопротивлени , представл ющие собой наборы резистивных делителей напр жени и ключевых элементов по числу разр дов преобразуемого цифрового кода 1 .

Недостаток устройства состоит в его сложности, чтс) обусловлено необходимостью применени большого количества прецизионных резистивных и ключевых элементов.

Известен также цифро-аналоговый преобразователь, содержащий источник опорного напр жени первый переключатель , первый вход которого соединен с первой клеммой источника опорного напр жени , второй вход которого подключен к второй клемме источника опормог о н гф хени и первому входу сгллживлкхцего фильтра, а выход - к второму входу сглаживающего фильтра, и преобразователь цифрового кода в широтно-импульсный сигнал, выход которого соединен с управл ющим входом переключател 2 .

Недостатком известного устройства вл етс ограниченна точность преобразовани цифрового кода в напр жение, что обусловлено вли нием ,Q сопротивлени ключей и внутреннего сопротивлени источника опорного напр жени .

Целью изобретени вл етс повышение точности цифро-аналогового преобразовани .

Поставленна цель достигаетс тем, что в цифро-аналоговый преобразователь , содержащий источник опорного напр жени , первый переключа-. 20 тель, первый вход которого соединен с первой клеммой источника опорного напр жени , второй вход которого подключен к второй клемме и ;точника. опорного напр жени и «ходу

сглаживающего фильтра, а выход к второму входу сглаживающего фильтра, .и преобразователь цифрового кода в широтно-импульсный сигнал, выход которого соединен с управл ющим входом первого переключател , введены второй переключатель, усилитель с .цепью отрицательной обратной св зи, повторитель напр жени и резистор ,причем первые, вторые и управл ющие входы первого и второго гюреключателей попарно объединены, выход второго переключател подключен к Неинвертирующему входу усилител , выхо которого соединен с первым входом цепи отрицательной обратной св зи усилител и через резистор с вторым входом сглаживающего фильтра, выход которого ерез повторитель напр жени соединен с вторым йходом цепи отрицательной обратной св зи усилител , при этом инвертирующий вход усилител подключен к выходу цепи отрицательной обратной св зи.

На чертеже приведена структурна схема цифро-аналогового преобразовател .

Цифро-аналоговый преобразователь содержит клеммы 1 и 2 дл подключени источника опорного напр жени , переключатели 3 и , сглаживающий фильтр 5 преобразователь 6 цифрового кода в широтно-импульс.ный сигнал, усилитель 7 с цепью 8 отрицательной обратной св зи, повторитель напр жени 9,. резистор 1 О, выходные клеммы 11 и 12, входные клеммы 13 дл подключени кодированных сигналов, подлежащих преобразованию в аналоговый сигнал. Цепь отрицательной обратной св зи 8 состоит из делител напр жени , выполненного из резисторов и 15. Входы переключателей 3 и t объединены и присоединены к клеммам 1 и 2, yhpaвл ющиe входы переключателей 3 и объединены и присоединены к выходу преобразовател 6. Выход переключател 3 соединен с входом сглаживающего фильтра 5, выход которого соединен с выходными клеммами 11 и 12. Выход переключэтел соединен с неинвертирующим входом усилител 7. выход которого через резистор 10 соединен с входом сглаживающего фильтра 5-, - .

Выход цифро-аналогового. npeoiSpaзовател (клемма 11) через повторитель напр жени 9 соединен с выводом

резистора 15 цепи отрицательной обратной св зи 8. Обща точка резисторов и 15 соединена с инвертирующим входомусилител 7, а второй вывод резистора 1 соединен с выходом усилител 7

Цифро-аналоговый преобразователь работает следующим образом.

На клеммы 13 подаетс цифровой код, подлежащий преобразованию в аналоговый сигнал. Преобразователь 6 преобразует входной код с клемм 13 в широтно-импульсный сигнал, который поступает на управл ющие входы

5 переключателей 3 и Д. Во врем действи импульса широтно-импульсного сигнала переключатели .3 и синхронно переключаютс в положение а , а во врем паузы между импульсами - в

0 положение S. .

Импульсы пр моугольной формы с амплитудой, равной величине опорного напр жени Up и длительностью, определ емой длительностью выходного сигнала преобразовател 6, с выхода переключател 3 поступают на вход сглаживающего фильтра 5 на выходе которого формируетс напр же-и

равное

8blX

Jk т eb(X оп

t де tyi - длительность импульсов i преобразовател 6; Т - период следовани импульсов преобразовател 6,

Так как длительность импульсов ty( ПРЯМО пропорциональна входному кодированному сигналу на клеммах 13, то, следовательно, напр жение ам)( на клеммах 11 и 12 пропорционально цифровому сигналу на клеммах 13.

Одновременно опорное напр жение иon через переключатель Ц, работающий синхронно с переключателем 3, поступает на неинвертирующий вход усилител 7 и после усилени в К раз через резистор 10 поступает на выход переключател 3. Ток 1, создаваемый источником опорного напр жени равен

Ua-U

В аых

L Ф

напр жение в точкеb (на входе сглаживающего фильтра 51; напр жение на выходе сглаживающего фильтра 5; значение сопротивлени в цепи сглаживающего фильтра 5Так как к входам усилител 7 при жены напр жени UQI, и Ugj,,, то ток Ij создаваемый усилителем 7. равен т . Цоп-Цбых Ч5 где К - значение коэффициента усил ни усилител 7. определ е мое величина резисторов 1 и 15; - значение сопротивлени 10. Найдем значение коэффициентов пе редачи усилител 7, при котором будет выполн тьс условие , UB-U0bix Ki on-Uebix) к арK,)Q Т.К. при Uon-ивых «i Jon-UebiK откуда Следовательно, выбрав значение коэффициента передачи усилител 7 по формуле (1), можно обеспечить равенство при котором ток че рез переключатель 3 не протекает. П этом на переключателе 3 отсутствует падение напр жени несмотр на нали чие сопротивлени этого переключате л . Собственное остаточное напр жение МОП-ключа весьма мало и состав л ет единицы микровольт. В неустановившихс режимах (при изменении сигналов на клеммах 13) когда выходное напр жение сглаживаю щего фильтра имеет как посто нную, так и переменную составл ющие ток 1 также имеет переменную и посто н ную составл ющие. Однако наличие св зи выхода фильтра 5 через повторитель напр жени 9 с цепью отрицательной обратной св зи 8 усилител 7 позвол ет обеспечить точно такое же изменение тока 1д, т.е. как статическом, так и в динамическом состо ни х выполн етс равенство 1.ЧФормула изобретени Цифро-аналоговый преобразователь, содержащий источник опорного напр жени , первый переключатель, первый вход которого соединен с первой клеммой источника опорного напр жени , второй вход которого подключен к второй клемме источника опорного напр жени , и первому входу сглаживающего фильтра, а выход - к второму входу сглаживающего фильтра, и преобразователь цифрового кода в широтно-импульсный сигнал, выход которого соединен с управл ющим входом первого переключател , отличающийс тем, что, с целью повышени точности, в него введены второй переключатель , усилитель с цепью отрицательной обратной св зи, повторит тель напр жени и резистор, причем первые, вторые и управл ющие входы первого и второго переключателей попарно объединены, выход второго переключател подключен к неинвертирующему входу усилител , выход которого соединен с первым входом цепи отрицательной обратной св зи усилит, тел и через резистор с вторым входом сглаживающего фильтра, выход которого через повторитель напр жени соединен с вторым входом цепи отрицательной обратной св зи усилител , при этом инвертирующий вход усилител подключен к выходу цепи отрицательной обратной св зи. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Полупроводниковые кодирующие и декодирующие преобразователи напр жени , под ред. В.Б. Смолова и . Н.А. Смирнова. Л., Энерги , , с. 21. рис. 1-6. 2.Авторское свидетельство СССР tr , кл. Н 03 К 13/20, .06.78 (прототип).

i 0f

i/i

on.

/

X3 ..,

У

-0//

-HZ

;/

Jx

i л

l 0 0 0

J31) /J /J

Claims

Формула изобретения где К - значение коэффициента усиления усилителя 7, определяемое величина резисторов 14 и 15;

R_<0 - значение сопротивления 10.

Найдем значение коэффициентов передачи усилителя 7, при котором будет выполняться условие ^B^0bix K(U_on-U3yx)

т.к. при ^υβ^=υσπ » то ^оп~^иВых откуда

Следовательно, выбрав значение коэффициента передачи усилителя 7 . по формуле (1), можно обеспечить равенство 1_Х=1₂» ^ПР^И котором ток через переключатель 3 не протекает. При этом на переключателе 3 отсутствует падение напряжения несмотря на наличие сопротивления этого переключателя.

Собственное остаточное напряжение МОП-ключа весьма мало и составляет единицы микровольт.

В неустановившихся режимах (при изменении сигналов на клеммах 13)> когда выходное напряжение сглаживающего фильтра имеет как постоянную, так и переменную составляющие, ток также имеет переменную и постоянную составляющие. Однако наличие связи выхода фильтра 5 через повторитель напряжения 9 с цепью отрицательной обратной связи 8 усилителя 7 позволяет обеспечить точно такое же изменение тока , т.е. как в

Цифро-аналоговый преобразователь, содержащий источник опорного напря10 жения, первый переключатель, первый вход которого соединен с первой клеммой источника опорного напряжения, второй вход которого подключен к второй клемме источника опорного напря15 жения,и первому входу сглаживающего' фильтра, а выход - к второму входу сглаживающего фильтра, и преобразователь цифрового кода в широтно-импульсный сигнал, выход которого сое20 динен с управляющим входом первого переключателя, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй переключатель , усилитель с цепью от25 рицательной обратной связи, повторит тель напряжения и резистор, причем первые, вторые и управляющие входы первого и второго переключателей попарно объединены, выход второго 30 переключателя подключен к неинвертирующему входу усилителя, выход которого соединен с первым входом цепи отрицательной обратной связи усилит., теля и через резистор с вторым входом сглаживающего фильтра, выход которого через повторитель напряжения соединен с вторым входом цепи отрицательной обратной связи усилителя, при этом инвертирующий вход усилитё40 ля подключен к выходу цепи отрицательной обратной связи.