CS220606B1 - Bipolární číslicově-analogový převodník - Google Patents

Abstract

Vynález se týká oboru výpočetní techniky. Řeší problém elektronického číslicově-analogového převodníku s váhovými odpory, uzemňujícími spínači a operačním zesilovačem pro převed vstupního číslicového údaje na výstupní napětí obou polarit při potřebě referenčního napětí pouze jedné polarity. Podstatou vynálezu je zapojení číslicově-analogového převodníku, u kterého je neinvertující vstup operačního zesilovače připojen na odporový dělič napájený z kladného referenčního naipětí a invertující vstup je itrivale připojen přes referenční odpor ,k referenčnímu napětí a přes váhové odpory a spínače na zemní potenciál. Dvojice zpětnovazebních odporů je zapojena tak, že při bipolárním režimu je zapojen první zpětnovazební odpor mezi invertujícím vstupem a výstupem zesilovače zatímco při uinipolárním režimu je první zpětnovazební odpor zapojen mezi invertující vstup zesilovače a zemní potenciál a druhý zpětnovazební odpor mezi invertující vstup a výstup zelsilovače. Vynálezu může být využito ve výpočetní technice a automatizaci. Zapojení převodníku je uvedeno na obr. 1 přihlášky vyinálezu.

Description

Vynález se týká oboru výpočetní techniky. Řeší problém elektronického číslicově-analogového převodníku s váhovými odpory, uzemňujícími spínači a operačním zesilovačem pro převed vstupního číslicového údaje na výstupní napětí obou polarit při potřebě referenčního napětí pouze jedné polarity. Podstatou vynálezu je zapojení číslicově-analogového převodníku, u kterého je neinvertující vstup operačního zesilovače připojen na odporový dělič napájený z kladného referenčního naipětí a invertující vstup je itrivale připojen přes referenční odpor ,k referenčnímu napětí a přes váhové odpory a spínače na zemní potenciál. Dvojice zpětnovazebních odporů je zapojena tak, že při bipolárním režimu je zapojen první zpětnovazební odpor mezi invertujícím vstupem a výstupem zesilovače zatímco při uinipolárním režimu je první zpětnovazební odpor zapojen mezi invertující vstup zesilovače a zemní potenciál a druhý zpětnovazební odpor mezi invertující vstup a výstup zelsilovače. Vynálezu může být využito ve výpočetní technice a automatizaci. Zapojení převodníku je uvedeno na obr. 1 přihlášky vyinálezu.

Vynález řeší problém bipolárního číslicově-análogového převodníku a týká se elektronického zapojení pro převod vstupních číslicových údajů na analogový signál obou polarit.

Známá zapojení číslicově-analogových převodníků potřebují zpravidla pro převod biipolárních číslicových signálů, tj. signálů s vyjádřenou polaritou dvou stejně velkých referenčních napětí s opačnou polaritou. Pro spínání váhových proudů se u známých číslicově-analogových převodníků používá jednak složitých přepínačů, které připojují váhové odpory buď na referenční napětí nebo na zemní potenciál nebo jednoduchých spínačů, které připojují váhové odpory pouze na referenční napětí. Tato zapojení však mají nevýhodu v tom, že při rozpojení všech spínačů není zajištěn nízký Vstupní odpor sčítacího bodu, což vytváří nevýhodný pracovní režim operačního zesilovače použitého pro převod váhových proudů na napětí. Další známá zapojení číslicově-analogových převodníků sice používají výhodných uizemňujících spínačů, avšak za cenu použití váhových odporů rozdělených na dvojice.

Všechny nedostatky uvedených známých řešení bipolárnícb číslicově-analogových převodníků odstraňuje bipolární číslicově-analogový převodník s váhovými odpory, uzemňujícími spínači a operačním zesilovačem, jehož podstatou je, že první číslicový vstup je spojen s řídicím vstupem druhého spínače až n-tý číslicový vstup je spojen s řídicím vstupem n-tého spínače, přičemž zemnící svorka je spojena s prvním vývodem prvního dělicího odporu a se vstupními svorkami spínačů a dále výstupní svorka prvního spínače je připojena přes první váhový odpor do sčítacího bodu, výstupní svorka druhého spínače je připojena přes druhý váhový odpor do sčítacího bodu až výstupní svorka n-této spínače je připojena přes n-tý váhový odpor do sčítacího bodu, který je spojen přes referenční odpor s referenční svorkou, přes první zpětnovazební odipor s druhou výstupní svorkou, přes druhý zpětnovazební odpor s třetí výstupní svorkou a dále je spojen s invertujícím vstupem operačního zesilovače, jehož výstup je spojen s první výstupní svorkou a jehož neinivertující vstup je spojen s druhým vývodem prvního dělicího odporu a dále je spojen přes druhý dělicí odpor s referenční svorkou. Pro bipolární provoiz je první výstupní svorka spojena s druhou výstupní svorkou a pro unipolární provoz je první výstupní svorka spojena s třetí výstupní svorkou a druhá výstupní svorka je spojena se zemnící svorkou.

Zapojení číslicově-analogového převodníku podle vynálezu je výhodné zejména proto, že k bipolárnímu provozu postačuje pouze jediný zdroj referenčního napětí. Další výhodou je použití jednoduchých uzemnujících spínačů, které mohou být ovládány nízkotúrovňovými signály, např. TTL. I při rozpojení všech spínačů zůstávají vstupy operačního zesilovače připojeny přes nízké odpory k referenční svorce. Výhodný je rovněž konstantní odběr proudu ze zdroje referenčního napětí, nezávislý na sepnutí spínačů.

Na schématu je uveden příklad zapojení číslicově-analogového převodníku podle vynálezu. Mezi referenční svorku 65, ,na kterou je připojeno kladné referenční napětí a zemnící svorku 50 je zapojen odporový dělič tvořený prvním dělicím odporem 62 a druhým dělicím odporem 75. Na neinvertujícím vstupu 74 operačního zesilovače 71 se tak udržuje konstantní kladné napětí, menší než referenční napětí. Působením záporné vazby se v podstatě stejné napětí udržuje i na invertujícím vstupu 70 operačního zesilovače 71, zapojeném do sčítacího bodu 60. Jelikož na referenční svorce 65 i ve sčítáním bodu 60 je konstatní napětí, protéká referenčním odporem 64 konstantní proud. Je-li velikost tohoto proudu volena tak, že vlstupní proud invertujícího vstupu 70 operačního zesilovače 71 je zanedbatelný, protéká tento proud jednak přes sepnuté spínače 11, 12 až ln a odpovídající váhové odpory 51, 52 až 5n do zemnící svorky 50 a jednak přes zapojený zpětnovazební odpor 66 nebo 68 na výstup 72 operačního zesilovače 71. Při bipolárním provozu je totiž sčítací bod 60 spojen přes první zpětnovazební odpor 66 a druhou výstupní svorku 67 s první výstupní svorkou 73 a tedy i s výstupem 72 operačního zesilovače 71. Jsou-li v tomto režimu všechny spínače 11, 12 až ln rozpojeny, vstupní číslicový údaj má hodnotu 00 ... 0, protéká proud z referenční svorky 65 zpětnovazebním odporem 66 a vytváří tak'na výstupu 72 operačního zesilovače 71 maximální záporné napětí. Jsou-li naopak všechny spínače 11, 12 až ln sepnuty, vstupní číslicový údaj má hodnotu 11... 1, protéká do zemnící svorky 50 větší proud než jaký přitéká do sčítacího bodu 60 ze zdroje referenčního napětí, takže proudová rovnováha je zajištěna proudem z výstupu 72 operačního zesilovače 71. Tím se na první výstupní svorce 73, která je totožná s výstupem celého převodníku, vytvoří maximální kladné napětí. Libovolné napětí mezi oběma mezními hodnotami se na výstupu převodíku vytvoří vhodnou volbou vstupního číslicového údaje, který ovládá spínače 11, 12 až ln. Spínač 11 je přitom ovládán znaménkovým bitem, spínač 12 bitem s nejvyšší vahou a spínač ln bitem s nejnižší vahou. Vstupní číslicový údaj se zadává v binárním kódu s posunutím, offset binary.

V unipolárním režimu číslicově-analogového převodníku podle vynálezu je sčítací bod 60 spojen s výstupem 72 operačního zesilovače 71 přes druhý zpětnovazební odpor 68, třetí výstupní svorku 69 a první výstup220606 ní svorku 73. Kromě toho je sčítací bod 60 ještě spojen přes první zpětnovazební odpor 66 se zemnící svorkou 50, propojení svorek v unipolárním režimu je na obr. 1 naznačeno čárkovaně. Druhý zpětnovazební odpor 68 má přitom poloviční hodnotu než první zpětnovazební odpor 88. Jtsu-li v tomto režimu všechny spínače 11, 12 až ln rozepnuty, vstupní číslicový údaj má hodnotu 00... 0, rozděluje se proud tekoucí ze zdroje referenčního napětí přes referenční odpor 64 do sčítacího bodu 60 tak, že jedna třetina teče do zemnící svorky 50 a dvě třetiny tečou přes druhý zpětnovazební odpor 68 do výstupu 72 operačního zesilovače 71 a vytvoří tak na první výstupní svorce 73 nulové napětí. Jsou-li všechny spínače 11, 12 až ln sepnuty, vstupní číslicový údaj má hodnotu 11... 1, je proud tekoucí ze sčítacího bodu 60 do zemnící svorky 50 větší než proud přitékající do sčítacího bodu 60 z referenční 'svorky 65, takže iproudová rovnováha musí být hrazena proudem tekoucím z výstupu 72 operačního zesilovače 71 přes druhý zpětnovazební odpor 88 do sčítacího bodu 60. Na první výstupní svorce 73 se tak vytvoří maximální kladné napětí. Libovolné napětí mezi oběma mezními hodnotami se na výstupu převodníku vytvoří vhodnou volbou vstupního číslicového údaje. Na číslicový vstup 1 se přitom přivádí bit s nejvyšší vahou a na číslicový vstup n bit s nejnižší vahou. Vstupní číslicový údaj se v unipolárním režimu zadává v přímém binárním kódu.

Při vhodné změně hodnot váhových odporů 51, 52 až 5n a zpětnovazebních odporů 68 a 68 je možno· vstupní číslicový údaj zadávat i v jiném váhovém kódu např. binárně-dekadickém. Zapojením logického invertoru do číslicového vstupu 1 lze v bipolárním režimu zadávat vstupní číslicové údaje v binárním doplňkovém kódu.

pRedmEt

1. Bipolární číslicově-analogový převodník s váhovými odpory, uzemňujícími spínači a operačním zesilovačem vyznačený tím, že první číslicový vstup (1) je spojen s řídicím vstupem (41) prvního spínače (11), druhý číslicový vstup (2) je spojen s řídicím vstupem (42) druhého spínače (12) až n-tý číslicový vstup (n) je spojen s řídicím vstupem (4n) n-tého spínače (ln), přičemž zemnící svorka (50) je spojena s prvním vývodem (01) prvního dělicího odporu (62) a se vstupními svorkami (21, 22 až 2n) spínačů (11, 12 až ln) a dále výstupní svorka (31) prvního spínače (11) je připojena přes první váhový odpor (51) do sčítacího bodu (60), výstupní svorka (32) druhého spínače (12) je připojena přes druhý váhový odpor (52) do sčítacího bodu (60) až výstupní svorka (3n) n-tého spínače (ln) je připojena přes n-tý váhový odpor (5n) do sčítacího bodu (60J, který je

Claims (3)

1. VYNÁLEZU spoijen přeis referenční odpor (64) s referenční svorkou (65 j, přes první zpětnovazební odpor (66 j s druhou výstupní svorkou (67), přes druhý zpětnovazební odpor (68) s třetí výstupní svorkou (69) a dále je spojen s invertujícím vstupem (70) operačního zesilovače (71), jehož výstup (72) je spojen s první výstupní svorkou (73) a jehož neinvertující Vstup (74) je spojen s druhým vývodem (63) prvního dělicího odporu (62) a dále je spojen přes druhý dělicí odpor (75) s referenční svorkou (65).
2. 2. Bipolární číslicově-analogový převodník podle bodu 1, vyznačený tím, že je první výstupní svodka (73) spojena s druhou výstupní svorkou (67).
3. 3. Číslicově-analogový převodník podle bodu 1, vyznačený tím, že je první výstupní svorka (73) spojena s třetí výstupní svorkou (69) a druhá výstupní svorka (67) je spojena se zemnící svorkou (50).

   1 list výkresů