Цифроаналоговый преобразователь со степенной характеристикой

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для преобразования цифрового кода в аналоговый сигнал по степенному закону. Изобретение позволяет упростить преобразователь и увеличить точность преобразования в большом динамическом диапазоне за счет введения в устройство, содержащее первый коммутатор, первый управляемый делитель напряжения, ре- .гистр аргумента, второй управляемый делитель напряжения, генератор тока , делитель тока, второй коммутатор и усидитель. I з.п. ф-лы, 1 -ил. с б (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 Н 03 М 1 66

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3802605/24 — 24 (22) 17,10.84 (46) 23.01.87. Бюл. У 3 (71) Научно-производственное объединение по радиоэлектронной медицинской аппаратуре (72) A.È.Ðåäüêî (53) 681.325(088.8) (56) Ямный В.Е. и др. Цифроаналоговый преобразователь со степенной характеристикой с линейной интерполяцией. — Приборы и техника эксперимента, 1979, 11- 1, с. 84.

Авторское свидетельство СССР

1" 907562, кл, H 03 M 1/66, 1972. (54) ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ .СО СТЕПЕННОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для преобразования цифрового кода в аналоговый сигнал по степенному закону. Изобретение позволяет упростить преобразователь и увели (ить точность преобразования в большом динамическом диапазоне за счет введения в устройство, содержащее первый коммутатор, первый управляемый делитель напряжения, ре.гистр аргумента, второй управляемый делитель напряжения, генератор тока, делитель тока, второй коммутатор и усилитель. 1 з,п. ф-лы, 1 ил. 128560!

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для преобразования цифрового кода в аналоговый сигнал по степенному закону к(,=х (I+ 6) !( где х„— выходное напряжение,. со-. ответствующее k-му цифровому коду, х — минимальное напряжение на выходе преобразователя; 5 — погрешность преобразования, Цель изобретения — упрощение преобразователя, увеличение точности преобразования в боЛьшом динамическом диапазоне.

На чертеже изображена функциональная схема цифроаналогового преобразователя со степенной характеристикой, Преобразователь содержит регистр

1 аргумента, первый 2 и второй 3 управляемые делители напряжения, второй 4 и первый 5 коммутаторы,генецатор б тока и делитель 7 тока, операционный усилитель 8. Второй управляемый делитель 3 напряжения содержит коммутатор 9, цифроанало- говый преобразователь 10 с линейной характеристикой, усилитель 11 и элемент обратной связи, выполненный на резисторе 12.

Цифроаналоговый преобразователь со степенной характеристикой работает следующим образом, С выхода и-разрядного регистра 1 аргумента и -разрядов первой группы младших разрядов цифрового кода а(, поступают на управляющие входы коммутатора 5, и --разрядов второй группы младших разрядов цифрового кода

a — на управляющие входы коммутаЗУ тора 4, и -разрядов первой группы старших разрядов цифрового кода ах(на управляющие входы коммутатора 9 и и -разрядов второй группы старших разрядов цифрового кода a (,- на управляющие входы первого делителя 2 напряжения. В соответствии с кодом а« и .з, установленным на управляющих входах коммутаторов 4 и 5, один из аналоговых входов коммутатора 4 подключается к его выходу, а аналоговый вход коммутатора 5 — к одному из выводов делителя 7 тока. Код а,ои а... поданный на управляющие входы коммутатора 9 и первого делителя 2 напряжения, устанавливает соответственно коэффициенты деления на пряжения а и Ьр управляемых делителей 3 и 2 напряжения. В общем случае напряжение, получаемое с выхода преобразователя, может быть записано как

U — опорное напряжение.

М

Р

5 Р где (г}

° R = г $, (3)

3 э (э !, где г -r. — сопротивление отдельных

Д 1 резисторов в генераторе

15 6 тока и делителе 7 тока;

f> — выходное сопротивление. источника опорного напряжения.

Чтобы обеспечить степенную зависимость напряжения на выходе операционного усилителя от кода устанавливаемого на управляющих входах коммутаторов 4 и 5, необходимо

25 ) .= — -; i=1 2,3,..., g; (4)

R(R.=R,(1+8) )=1,2,3.. .,m, (5) где E — число резисторов в генераторе 6 тока; (ш — число резисторов в делителе

7 тока °

Поскольку коммутаторы 4 и 5 управляются двоичным кодом, то 7=2 а ((х

1 Э

m=2 . Номиналы резисторов в генера35 торе 6 тока и делителя 7 тока, как следует из выражений (2)-(5), вычисляют по формулам в

r, =3(r + p) (1+3) i=1,2,3,, f.= l; г =r (1 3) (((+() -I) j=2,3,...,3й. (7)

Из выражений (2)-(5) следует, что .

R,=(r +р)(+ ) . R,=r, Учитывая, что на управляющие входы коммутатора 5 поступает код а, а (фх на коммутатор 4 а „, переменные i,J могут быть выражены как

5О

i=1+ Q а 2; (8)

g-o Ц и;1 ,)=1+, а, 2 (9) (! =o

Следовательно, напряжение U на вых ( выходе операционного усилителя равно ((,-t ((1 ( (((1 8)Е а, 2 2 a Р

Ч-o "P ц=о

&ЫХ(О((((е ( (10) (+р}(!+8}

1285601

=(! +Е) =1, 845

20 (14) (r< р)(«8)2 2

Максимальное напряжение 13 равно и 8ЫХi

r, (! +о) 0

Так как второй управляемый делитель 5 напряжения выполнен на основе ЦАП с линейной характеристикой, для обеспечения изменения выходного напряжения в соответствии со степенной характеристикой необходимо, чтобы

2осth2 выполнялось соотношение (1+5) =2.

Откуда, задавая п, и и можно определить относительную погреш1 П1Ф П ность преобразователя о =2 -! ° 15

При п =п =3, например, 8 0,011 °

Диапазон сопротивлений резисторов, коммутируемых коммутаторами 5 и 4, для данного случая составляет соответственно:

a, = =— " - "- - =(1+8) мин и,-», ь,-

r,(S+S|" 61Ф П

Сделав замену 2=(1+8), выражеЪ ц> n р

2: „ 2 ii2 Е:а 2 г (1+Р)<Р o =о

ЬЫх Оп й

Введя сквозную нумерацию индексов 35

1tf, 2q, 3q, 4q выражение (14) может .быть переписано в виде:

5-(.а, 2

,(1 8) 40 и„„=О.„,„-, „... (1S) („+ )(1+ )2 .,22

Таким образом, как следует из выражения (16), выходное напряжение изменяется в соответствии со степенной функцией, а динамический диапазон d равен

ytl 2 ъФп4

d=(1+8) = — — — . (17)

1+ f

Если выбрать, например, п =3, n<=1, 2 то d-- -—

1+g

Ф о р м у л а и з î 6 р е т е н и я 55

1, Цифроаналоговый преобразователь со степенной характеристикой, содержащий первый коммутатор,,первый упЗависимость напряжения U „,„на выходе второго управляемого делителя напряжения от кода а. на управляющих входах коммутатора 9 описывается выражением (1 Вых, — о ср 2

Ч о (12)

8ЫК R

2 где e — резистор обратной связи;

R — - выходное сопротивление ЦАП с линейной характеристикой.

Выберем зависимость коэффициента деления напряжения k и управляЧ емого делителя напряжения от кода а4Ч такой как, 2 з,n - Ч

2 2

Напряжение U b,„ на выходе устройства будет равно:

l15-1 ni-1 О1 р 2 fly)K О 2

Ч Чо (2 1о

В ние (13 ) может быть переписано в виде: о,21 2" " "> 2 д,2

1 равляемый делитель напряжения, выход которого является выходом устройства, регистр аргумента, о т л и ч аю m и и с я тем, что, с целью увеличения точности преобразования и упрощения устройства, в него введены второй управляемый делитель напряжения, генератор тока, делитель тока, второй коммутатор и усилитель, вход которого соединен с информационными выходами первого и второго коммутаторов, первая и вторая группы выходов младших разрядов регистра аргумента соединены соответственно с управляющими входами первого и второго коммутаторов, а первая и вторая группы выходов старших разрядов регистра аргумента соединены соответственно с управляющими входами второго и первого управляемых делителей напряжения, выходы генератора тока соединены с соответствуюшими информационными входами второго коммутатора, информационные входы первого коммутатора соединены с соот1 285601

Составитель А.Лицкевич

Редактор Н.Тупица Техред Л.Олейник Корректор N.Ñàìáîðñêàÿ

Заказ 7535/57 Тираж 899 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР пб делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ветствующими выходами делителя тока, вход которого объединен с информационным входом второго управляемого делителя напряжения и соединен с выходом усилителя, выход второго управляемого делителя напряжения соединен с информационным входом первого управляемого делителя напряжения, 2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что второй управляемый делитель напряжения вы1 полнен на коммутаторе, цифроаналоговом преобразователе, усилителе и элементе обратной связи, выполненном на резисторе, первый вывод которого объединен с выходом усилителя и является выходом второго управляемого делителя напряжения, управляющими входами которого являются адресные входы коммутатора, информационный вход которого является шиной логической единицы,.а выходы соединены . с группой входов цифроаналогового преобразователя,. вход которого является информационным входом второго управляемого делителя на пряжения, а выход объединен с вторым выводом резистора и ,соединен с инверсным входом ycu>5 ëèòåëÿ.