Преобразователь код-напряжение

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОД-НАПРЯЖЕНИЕ , содержащий преобразователь код-ток, операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с первым выходом преобразователя код-ток и первым выводом резистора, а неинвертирующий вход - с общей шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия , в него введены повторитель напряжения к резистивная матрица, первый вход которой соединен с выходом операционного усилителя, вторые входы - с вторьфш выходами преобразователя код-ток, а выход - через Првторитель напряжения с ВТорьач выводом резистора и выходной шиной.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) Н 03 K 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,"" .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. Й. Ф

h! !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3679286/24-24 (22) 26.12.83 (46) 15.05.85. Бюл, У 18 (72) В.А.Федоров (53) 681.325 (088.8) (56) 1.Каган Б.M. и др, Системы связи УВН с объектами управления АСУ ТП.

М., "Coa.ðàäèo", 1978, с. 130, рис. 4.3.

2.Бахтиаров Г.Д. и др. Аналого.цифровые преобразователи. М., "Сов. радио", 1980, с. 61, рис. 3.13 .+ (прототип). (54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОД-НАПРЯЖЕНИЕ, содержащий преобразователь код-ток, операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с первым выходом преобразователя код-ток и первым выводом резистора, а неинвертирующнй вход — c общей шиной, отличающийся тем, что, с целью повыпения быстродействия, в него введены повторитель напряжения и резистивная матрица, первый вход которой соединен с выходом операционного усилителя, вторые входы — с вторыми выходами преобразователя код-ток, а выход — через повто- ® ритель напряжения с вторым выводом резистора и выходной шиной.

1 11562

Изобретение относится к электронг ному приборостроению и может. быть использовано в составе информационновычислительных и управляющих систем.

Известен быстродействующий циАро5 аналоговый преобразователь код-напряжение, содержащий генераторы тока, токовые ключи и резистивную матрицу 1).

Недостатком этого преобразователя является высокое выходное сопротивление, обусловленное конечным сопротивлением резистивной матрицы.

Известен преобразователь коднапряжение, содержащий преобразова" тель код-ток, выхоцы которого через резистивную матрицу соединены с инвертирующим, входом операционного усилителя и первым выводом резистора обратной связи, второй вывод которого подключен к выходной шине и выходу операционного усилителя, неинвер-, тирующий вход которого соединен с общей шйной (23 .

Однако данный проеобразователь имеет низкое быстродействие, так как 5 для обеспечения минимально допустимой погрешности преобразования операционный усилитель должен иметь высокий коэффициент усиления. Это приводит к необходимости коррекции операционного усилителя для обеспечения его устойчивостй, что ограничивает быстродействие операционного усилителя и устройства в целом.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь коднапряжение, содержащий преобразователь код-ток, операционный усилитель, инвертирующий вход которого

Щ соединен с первым выходом преобразователя код-ток и первым выводом резистора, а неинвертирующий вход— с общей шиной, введены повторитель напряжения и резистивная матрица, 45 первый вход которой соединен с выходом операционного усилителя, вторые входы — с вторыми выходами преобразователя. код-ток, а выход — через повторитель напряжения с вторым выводом резистора и выходной шиной.

В устройстве используется второй выход преобразователя код-ток для грубого преобразования кода в напряжение. Для этого дополнительно введена резистивная матрица, соединенная с вторым выходом преобразователя код ток, 47 г

Поскольку быстродействие ключа, не охваченного отрицательной обратной связью, во.много раз выше быстродействия операционного усилителя, то для обеспечения высокого быстродействия всего устройства выделяемое в резистивной матрице напряжение, пропорциональное коду, через повторитель напряжения подается непосредственно на выход. Повторитель напряжения может быть выполнен в виде змиттерного или истокового повторителя и задержки практически не вносит.

Повторитель напряжения и ограниченное выходное сопротивление второго выхода преобразователя код-ток вносят некоторую погрешность в преобразование., 1

Для ее компенсации потенциал. первого выхода резистивной схемы управляется операционным усилителем, резистор обратной связи которого соединен с выходом устройства.

На чертеже изображена функциональная схема преобразователя коднапряжение.

Преобразователь код-напряжение содержит преобразователь 1 код-ток, первый выход которого подключен к инвертирующему входу операционного усилителя 2, выход которого соединен с первым входом резистивной матрицы

3, Вт.ч..ой вход резистивной матрицы 3 подключен к второму входу преобразователя код-ток; а выход — через повторитель 4 напряжения к выходной шине 5 и второму выводу резистора 6 обратной связи, первый вывод которого соединен с инвертирующим входом операционного усилителя ?. Неинвертирующий вход операционного усилителя

2 подключен к общей шине 7.

На чертеже приведен также пример выполнения преобразователя 1 код-ток, содержащего последовательно соединенные резистивный делитель 8, который по конструкции может быть идентичен резистивной матрице 3, токовые ключи

9, генераторы 10 тока и источник Е опорного напряжения, причем выход резистивного делителя 8 соединен с первым выходом преобразователя 1 код-ток, вторые выходы которого подключены к вторым выходам токовых ключей 9.

Устройство работает следующим образом.

Пусть в исходном состоянии ток на первом выходе преобразователя 1

1156 ког-ток и через резистор 6 отсутст- вует, а на вторых выходах течет ток полной шкалы. Входное сопротивление повторителя 4 напряжения достаточно велико, и ток из второго выхода преобразователя код-ток течет через реэистивную.матрицу 3, на выходе которой выделяется напряжение полной шкалы. Поскольку через резистор 6 ток не течет, то на выходе операци- 10 онного усилителя 2 тоже будет напряжение полной шкалы, чтобы обеспечить

I на выходной шине 5 напряжение, равное нулю.

После подачи кода на преобразователь код-ток 1, пропорциональный коду, ток переключается со второго выхода на первый. Уменьшение тока в резистивной матрице 3 приводит к по.— явлению на выходной шине 5 напряже- 20 ния, пропорционального коду. Появление тока на первом выходе преобразователя 1 код-ток приводит к формированию на резисторе 6 напряжения, пропорционального коду. 25

Резистивная матрица 3 может быть в виде резистора или резистивного делителя и выбирается таким образом, чтобы обеспечить изменение напряжения на втором выходе преобразователя

1 код-ток, пропорционального коду, и равное произведению величины изменения тока первого выхода преобразователя код-ток на сопротивление резистора 6. Тогда напряжение на выходной шине 5 и напряжение, выделяемое на

35 резисторе 6, примерно равны, à íà его выходе по-прежнему напряжение полной шкалы. Неравенство напряжений на выходной шине 5 и резисторе 6 появляет40 ся из-за погрешности преобразования, вносимой повторителем 4 напряжения, а также ограниченным выходным сопротивлением преобразователя 1 код-.ток. Это неравенство приводит к разбалансу нуля на инвертирующем входе операционного усилителя 2,что

247 4 приводит к изменению его выходного напряжения на величину, равную погрешности преобразования, компенсируя ее.

Выходное напряжение U операционного усилителя 2 связано с его коэффициентом усиления по напряжению

К,„ без обратной связи следующей формулой:

U =U (1+- — -) +U

1 вых вх К см и где U — напряжение смещения операционного усилителя 2, приведенное к входу.

Операционный усилитель 2 должен быть спроектирован так, чтобы при, отсутствии входного сигнала на его выходе было напряжение, равное напряжению полной шкалы преобразователя код-напряжение, тогда влияние коэффициента усиления усилителя на точность преобразования незначительно.

В этом случае коэффициент усилвния операционного усилителя 2, необходимый для обеспечения требуемой томности преобразования, должен превышать или быть равным отношению амлитуды изменения выходного найряжения к допустимой погрешности преобразования.

Снижение пределов изменения : выходного сигнала операционного.усилителя 2 позволяет уменьшить время установления выходного напряжения устройства и, кроме того, позволяет использовать операционные усилители с низким коэффициентом усиления и соответственно обладающие большим быстродействием, что также позволяет повысить быстродействие устройства по сравнению с известным.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным за счет введения новых элементов преобразовывает входной код с большим быстродействием.

1156247

ВНИИШИ Заказ 3195/55 Тираж 872 Подииское фицщяп ППВ "Патеит" ° г.Ужгород, ул.Проектыаа, 4