CS243740B1

CS243740B1 - Digital-to-analog converter connection

Info

Publication number: CS243740B1
Application number: CS844908A
Authority: CS
Inventors: Jiri Merinsky; Alexej Jakovenko
Original assignee: Jiri Merinsky; Alexej Jakovenko
Priority date: 1984-06-27
Filing date: 1984-06-27
Publication date: 1986-06-12
Also published as: CS490884A1

Abstract

Vynález řeší řízení polohovýoh servomechaalsmů číslicově řízěnýoh obráběcích strojů aprůntyslovýoh robotů. Řeší převod číslicové informace z mikropočítače na analogovou hodnotu. Zapojení je vytvořeno ze dvou převodníků úrovně, dvou polovodlčovýoh spínačů, dvou operačních zesilovačů, kondensátorů a odporů. Dva číslioové signály, z nichž jeden obsahuje informaoi o žádané poloze a druhý o žádané ryohlosti, se přivádějí na vstup převodníku kde se tvarují a sečítají. V příslušné fázi měřicího oyklu se.tímto signálem nastavuje výstupní úroveň integrátoru, která se v další fázi měřicího oyklu přesune do analogové paměti. Signál .se dále Impedančně přizpůsobuje a zesílí. Vynálezu se využije pro řízení polohových servomeóhanismů obráběoíoh strojů a průmyslových robotů.The invention addresses the control of positioning servomechalsals numerically controlled machine tools machines and robots. It solves the transfer digital information from microcomputer to analogue value. The wiring is made of two level converters, two semiconductor ones switches, two operational amplifiers, capacitors and resistances. Two number signals one of which contains information about the desired one position and the second about the desired level, they are brought to the converter input where they are formed and add up. In the appropriate phase of the measuring loop this signal sets the output level integrator that is in the next stage of the measurement moves the loop to analog memory. Furthermore, the signal is impedance-adjusted and intensifies. The invention is used for control positional servomechanisms machine tools and industrial robots.

Description

Vynález se týká zapojení číslicově analogového převodníku pro převod číslicové informace z mikropočítače na analogovou hodnotu·The invention relates to a digital-to-analog converter for converting digital information from a microcomputer to an analog value.

Pro převod číslicové informace na analogovou hodnotu se používají integrované číslicově analogové převodníky, jejichž zapojení jsou značně složitá. Nejpoužívanější jsou převodníky s harmonickým oscilátorem, které jsou sestaveny minimálně ze dvou integrátorů, invertoru a dalších číslicových obvodů nebo různé typy převodníků, které převádějí Číslicovou informaci v paralelním kódu pomocí elektronických spínačů a váhových odporů na analogovou hodnotu. Převodníky s váhovými odpory jsou složité a při komunikaci a mikropočítačem používají velký počet přenosových cest.Integrated digital-to-analog converters are used to convert digital information to an analog value, whose connections are quite complex. The most commonly used converters are harmonic oscillators, which consist of at least two integrators, inverter and other digital circuits or various types of converters, which convert digital information in parallel code by electronic switches and weight resistors to analog value. Transducers with weight resistors are complex and use a large number of transmission paths for communication and microcomputer.

Tyto nedostatky odstraňuje zapojení číslicově analogového převodníku podle vynálezu.These drawbacks are overcome by the wiring of the digital-to-analog converter according to the invention.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že první číslicový vstup zapojení je spojen s ovládacím vývodem prvního spínače, jehož druhý vývod je spojen s prvním vývodem prvního vazebního odporu. První vývod prvního spínače je spojen s jedním pólem integračního kondenzátoru, s invertujícím vstupem prvního zesilovače a ee druhým vývodem prvního vstupního odporu. První vývod prvního vstupního odporu je spojen se druhým vývodem druhého děliče, se druhým vývodem prvního děliče, a s prvním analogovým vstupem zapojení. Třetí číslicový vstup zapojení je spojen se vstupem prvního tvarovace, jehož výstup je spojen s prvním vývodem prvního děliče. Nastavitelný vývod prvního děliče je spojen s prvním vývodem druhého vstupního odporu, jehož druhý vývod je spojen e neinvertujícím vstupem prvního zesilovače a se druhým vývodem třetího vstupního odporu. První vývod třetího vstupního odporu je spojen s nastavitelným vývodem druhého děliče, jehožThe principle of the invention is that the first digital input of the circuit is connected to the control terminal of the first switch, the second terminal of which is connected to the first terminal of the first coupling resistor. The first terminal of the first switch is coupled to one pole of the integrating capacitor, the inverting input of the first amplifier, and the second terminal of the first input resistor. The first terminal of the first input resistor is coupled to the second terminal of the second divider, the second terminal of the first divider, and the first analog input of the wiring. The third digital input of the circuit is connected to the input of the first former, the output of which is connected to the first outlet of the first divider. The adjustable terminal of the first divider is connected to the first terminal of the second input resistor, the second terminal of which is connected to the non-inverting input of the first amplifier and to the second terminal of the third input resistor. The first terminal of the third input resistor is connected to an adjustable terminal of the second divider of which

- 3 243 740 první vývod je spojen s výstupem druhého tvarovače, jehož vstup je spojen se čtvrtým číslicovým vstupem zapojení. Druhý číslicový vstup zapojení je spojen s ovládacím vývodem druhého spínače, jehož první vývod je spojen se druhým pólem integračního kondenzátoru, se druhým vývodem prvního vazebního odporu a se druhým vývodem prvního výstupního odporu. Druhý vývod druhého spínače je spojen s neinvertujícím vstupem druhého zesilovače a s jedním pelem sběrného kondenzátoru, jehož druhý pol je spojen se nulovým potenciálem. S nulovým potenciálem je též spojen druhý vývod čtvrtého vstupního odporu, jehož pivní vývod je spojen s prvním vývodem třetího vazebního odporu a s invertujíoím vstupem druhého zesilovače. Výstup druhého zesilovače je spojen s prvním vývodem druhého výstupního odporní, jehož druhý vývod je spojen se druhým vývodem třetího vazebního odporu a s výstupní svorkou zapojení. Výstup prvního zesilovače je spojen s prvním vývodem prvního výstupního odporu Výhodou zapojení podle vynálezu je, že na svých číslicových vstupech umožňuje jednoduše sumarizovat dva nebo více řídicích signálů a tím vlastně ušetřit jeden nebo více kompletních převodníků. Změnou referenčního napětí na analogovém vstupu je možné měnit výstupní parametry převodníku, přičemž výstupní analogové napětí je bez zvlnění.The first outlet is coupled to the output of the second former, the input of which is connected to the fourth digital input of the circuit. The second digital input of the wiring is connected to the control terminal of the second switch, the first terminal of which is connected to the second pole of the integrating capacitor, the second terminal of the first coupling resistor, and the second terminal of the first output resistor. The second terminal of the second switch is connected to the non-inverting input of the second amplifier and to one collector capacitor pole, the other of which is coupled to zero potential. The second terminal of the fourth input resistor is also connected to zero potential, the beer terminal of which is connected to the first terminal of the third coupling resistor and to the inverting input of the second amplifier. The output of the second amplifier is connected to the first terminal of the second output resistor, the second terminal of which is connected to the second terminal of the third coupling resistor and to the output terminal of the wiring. The output of the first amplifier is connected to the first terminal of the first output resistor. The advantage of the circuitry according to the invention is that it makes it possible to summarize two or more control signals on its digital inputs and thus actually save one or more complete converters. By changing the reference voltage on the analog input, it is possible to change the output parameters of the converter, while the analog output voltage is free from ripple.

Zapojení je obvodově jednoduché, je sestaveno z běžně dostupných součástek a má minimální nároky na komunikací s mikropočítačem. Přitom je dostatečně přesné pro řízení obráběcích strojů á průmyslových robotů.Circuit is simple circuit, it is composed of commonly available components and has minimal requirements for communication with microcomputer. At the same time, it is sufficiently precise to control machine tools and industrial robots.

Zapojení číslicově analogového převodníku podle vynálezu je znázorněno schematicky na připojeném výkrese.The wiring of a D / A converter according to the invention is shown schematically in the attached drawing.

Jednotlivé hlavní prvky zapojení je možno charakterizovat takto. Oba tvarovače 1 a 2 jsou stejné. Jsou to budící stupně s otevřeným kolektorem, které tvarují amplitudu vstupních signálů. Vstupní signály ve tvaru impulsů v proměnné šířce obsahují informace o žádané polozeThe individual main elements of the connection can be characterized as follows. The two formers 1 and 2 are the same. These are open collector excitation stages that shape the amplitude of the input signals. Input signals in the form of pulses of variable width contain information about the desired position

- 4 243 740 a rychlosti řízeného servomechanismu· Oba vstupní děliče 2 a 8 jsou stejné odporové děliče, které umožňují nastavit na vstupu operačního zesilovače 2 potřebný poměr signálu obsahujícího informaci o žádané poloze a rychlosti řízeného servomechanismu· Vstupní odpory 2» i2.> ϋ» výstupní odpor 14« integrační kondenzátor 12 s pivním operačním zesilovačem 2 tvoří funkční celek integrátoru· Oba spínače £ a 2 jeou stejné polovodičové spínače· Sběrný kondenzátor 15. čtvrtý vstupní odpor 16, třetí vazební odpor 17 a druhý výstupní odpor 18 spolu se druhým operačním zesilovačem 6 tvoří funkční oelek analogové paměti·- 4 243 740 and servo speed control · Both input dividers 2 and 8 are the same resistive dividers that allow to set the required ratio of the signal containing the required position and speed of the servo control input at the input of operational amplifier · Input resistors 2 »i2.> Ϋ» output resistor 14 «integrating capacitor 12 with beer operational amplifier 2 forms an integral part of the integrator · both switches 8 and 2 are the same semiconductor switches collector capacitor 15 fourth input resistor 16, third coupling resistor 17 and second output resistor 18 together with second operational amplifier 6 form a functional memory of analogue memory ·

Číslicově analogový převodník je zapojen takto· První číslicový vstup 21 zapojení je spojen s ovládacím vývodem 42 prvního spínače £.Jeho druhý vývod je spojen s prvním vývodem prvního vazebního odporu 12· První vývod 41 prvního spínače £ je spojen s jedním polem integračního kondenzátoru 12, s invertujícím vstupem 31 prvního zesilovače 2 a se druhým vývodem prvního vstupního odporu 2· První vývod prvního vstupního odporu 2 j e spoj ěn se druhým vývodem druhého děliče 8, se druhým vývodem prvního děliče 2 a s prvním analogovým vstupem 25 zapojení· Třetí číslicový vstup 23 zapojení je spojen se vstupem prvního tvarovače 1« Výstup prvního tvarovače 1 je spojen s prvním vývodem prvního děliče 2» jehož nastavitelný vývod je spojen s prvním vývodem druhého vstupního odporu 10· Druhý vývod druhého vstupního odporu 10 je spojen s neinvertujíoímvstupem 32 zesilovače 2 ^a se druhým vývodem třetího vstupního odporu 11· První vývod třetího vstupního odporu 11 je spojen s nastavitelným vývodem druhého děliče 8, jehož první vývod je spojen s výstupem druhého tvarovače 2. Vstup druhého tvarovače 2 je spojen se čtvrtým číslioovým vstupem 24 zapojení· Druhý číslicový vstup 22 zapojeni je spojen s ovládacím vývodem 52 druhého spínače 2· ?rvní vývod 51 prvního spínače 2 d· spojen sé druhým polem integračníhoThe first digital input 21 is connected to the control terminal 42 of the first switch. Its second terminal is connected to the first terminal of the first coupling resistor 12. The first terminal 41 of the first switch is connected to one field of the integrating capacitor 12. with the inverting input 31 of the first amplifier 2 and with the second terminal of the first input resistor 2 · The first terminal of the first input resistor 2 is connected to the second terminal of the second divider 8, the second terminal of the first divider 2 and is connected to the input of the shaper 1 "output of the shaper 1 is connected to a first terminal of the first divider 2» whose adjustable terminal is connected to the first terminal of the second input resistor 10 · a second terminal of the second input resistor 10 is connected to neinvertujíoímvstupem 32 amplifier 2 ^and a second outlet of the third The first terminal of the third input resistor 11 is connected to the adjustable terminal of the second divider 8, the first terminal of which is connected to the output of the second molder 2. The input of the second molder 2 is connected to the fourth digital input 24 of wiring. with the control terminal 52 of the second switch 2, the fourth terminal 51 of the first switch 2 is connected to the second field of the integration

- 5 243 740 kondensátoru 12. se druhým vývodem prvního vazebního odporu 13. a ae druhým vývodem prvního výstupního odporu 14. Druhý vývod 53 druhého spínače 5. je spojen s neinvertujícím vstupem 62 druhého zesilovače 6 a s jedním pólem sběrného kondensátoru 15. Druhý pól sbčmého kondensátoru JĚ je spojen se nulovým potenciálem, se kterým je též spojen druhý vývod čtvrtého vstupního odporu 16. První vývod čtvrtého vstupního odporu 16 je spojen r prvním vývodem třetího vazebního odporu 17 a s invertuj íoím vstupem 62 druhého zesilovače 6. Výstup 63 druhého zesilovače 6 je spojen s prvním vývodem druhého výstupního odporu 18. jehož druhý vývod je spojen se druhým vývodem třetího vazebního odporu JI a s výstupní svorkou 26 zapojení. Výstup 33 prvního zesilovače J je spojen s prvním vývodem prvního výstupního odporu 14 ·5 243 740 capacitor 12 with a second terminal of the first coupling resistor 13 and a second terminal of the first output resistor 14. The second terminal 53 of the second switch 5 is coupled to the non-inverting input 62 of the second amplifier 6 and to one pole of the collecting capacitor 15. the capacitor 11 is connected to zero potential, to which the second terminal of the fourth input resistor 16 is also connected. The first terminal of the fourth input resistor 16 is connected to the first terminal of the third coupling resistor 17 and to the inverting input 62 of the second amplifier 6. connected to the first terminal of the second output resistor 18, the second terminal of which is connected to the second terminal of the third coupling resistor 11 and to the output terminal 26 of the wiring. The output 33 of the first amplifier J is connected to the first terminal of the first output resistor 14.

Zapojení dle vynálezu pracuje tak, že z programově řízeného bloku vytvořeného na bázi mikroprocesoru, který není na schématu znázorněn, se přivádí na třetí vstup 23 zapojení a na jeho čtvrtý vstup 24 zapojení Šířkově modulované impulsy, které obsahují informaci o žádané poloze a rychlosti řízeného servomechanismu. Na první analogový vstup 25 zapojení se přivádí referenční napětí, kterým se nastavuje pracovní rozsah číslicově analogového převodníku· Vlivnost vstupních číslicových signálů se nastavuje prvním odporovým děličem J a druhým odporovým děličem 8.The circuit according to the invention operates by supplying a microprocessor-based program-controlled block not shown in the diagram to a third wiring input 23 and a fourth wiring input 24 to its width modulated pulses containing information about the desired position and speed of the controlled servomechanism. . A reference voltage is applied to the first analog input 25 to set the working range of the D / A converter. The influence of the input digital signals is set by the first resistive divider J and the second resistive divider 8.

Na začátku měřicího cyklu číslicově analogového převodníku proběhne fáze nulování, kdy na prvním číslicovém vstupu 21 zapojení je signál, který sepne první spínač J a nastaví nulové počáteční podmínky prvního operačního zesilovače J· V dalěí fázi měřicího oyklu, když přestane působit signál na prvním číslicovém vstupu 21 zapojení, se zruší sepnutí prvního spínače £ a na výstupu 33 prvního operačního zesilovače J je na konci této fáze měřicího oyklu napětí úměrné šířkově modulovaným impulsům na třetímAt the beginning of the measurement cycle of the D / A converter, a reset phase occurs, with the first digital input 21 wiring a signal that closes the first switch J and sets zero initial conditions of the first operational amplifier J · Next phase of the measuring loop when the signal on the first digital input stops 21, the switching of the first switch 6 is canceled and at the output 33 of the first operational amplifier J the voltage is proportional to the width-modulated pulses at the

- 6 243 740 číslicovém vstupu 23 zapojení a na jeho Čtvrtém číslicovém vstupu 24 zapojení· V další fázi měřicího cyklu signál na druhém číslicovém vstupu 22 zapojení sepne druhý spínač 2 a napětí z výstupu 33 i prvního operačního zesilovače 2 se připojí na jeden pól sběrného kondenzátoru 15» Po vyrovnání potenciálu mezi výstupem 33 prvního operačního zesilovače 2 ^a sběrným kondenzátorem 15 se zruěí sepnutí druhého spínače 2· zesílení a impedančním přizpůsobení v druhém operačním zesilovači 6 v zapojení dle schématu lze z výstupu 26 zapojení odebírat analogový signál pro řízení polohového servomechanismu· Jednotlivé fáze měřicího cyklu se periodicky opakují v popsaném sledu·- 6 243 740 digital input 23 wiring and on its fourth digital input 24 wiring · In the next phase of the measurement cycle, the signal on the second digital input 22 wiring closes the second switch 2 and the voltage from output 33 and the first operational amplifier 2 is connected to one pole of the collecting capacitor 15 »After the potential equalization between the output 33 of the first operational amplifier 2 ^{and the} collecting capacitor 15, the switching of the second switch 2 is canceled · amplification and impedance matching in the second operational amplifier 6 in the circuit diagram phases of the measuring cycle are repeated periodically in the sequence described ·

Vynálezu se využije v zařízení pro řízení polohových servomechanismů u číslicově řízených obráběcích strojů a průmyslových robotů·The invention will be used in a device for controlling positional servomechanisms in numerically controlled machine tools and industrial robots.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

243 740

Digital-to-analog converter connection, characterized in that the first digital input (21) of the connection is connected and a control terminal (42) whose second terminal (43) is connected to the first terminal of the first coupling resistor (13) of the first switch (4) and the first terminal (41) of the first switch (4) is connected to one field of the integrating capacitor (± 2), to the inverting input (31) of the first amplifier (3) and to the second terminal of the first input resistor (9) a second divider (8) outlet, a second divider (7) outlet, and a first analog wiring input (25), the third digital input (23) of which is connected to the first divider (1) input whose output is connected to the first divider outlet (7) »having an adjustable terminal connected to and first terminal of a second input resistor (10), the second terminal of which is connected to a non-inverting input (32) of the first amplifier (3) and a second terminal a third input resistor (11), the first terminal of which is connected and an adjustable terminal of the second divider (8), the first terminal of which is connected to the output of the second molder (2), the input of which is connected to the fourth digital input (24); the input (22) is connected to the control terminal (52) of the second switch (5) »whose first terminal (51) is connected to the second pole of the integrating capacitor (12), the second terminal of the first coupling resistor (13) and the second terminal of the first output resistor (14) and the second terminal (53) of the second switch (5) is connected to the non-inverting input (62) of the second amplifier (6) and to one pole of the collecting capacitor (15), the other pole of which is connected to zero potential. connected to the second terminal of the fourth input resistor (16), the first terminal of which is connected to the first terminal of the third coupling resistor (17) and to the inverting input (62) of the second amplifier (6), p (63) is connected to the first terminal of the second output resistor (18), the second terminal of which is connected to the second terminal of the third coupling

243 740 resistor (17) and β wiring output terminal (26), the output (33) of the first amplifier (3) being connected to the first terminal of the first output resistor (14) ·