CS268304B1

CS268304B1 - Connecting the number to frequency converter

Info

Publication number: CS268304B1
Application number: CS876518A
Authority: CS
Inventors: Kamil Ml Doc Ing Csc Vrba; Jaromir Ing Csc Kolouch
Original assignee: Vrba Kamil; Kolouch Jaromir
Priority date: 1987-09-09
Filing date: 1987-09-09
Publication date: 1990-03-14
Also published as: CS651887A1

Abstract

Zapojení se týká převodníku čísla na kmitočet. Podstatou řešení Je, 2e vstupní kódová kombinace odpovídající převáděnému číslu se přivádí na číslicový vstup číslicově analogového převodníku, z Jehož přímého proudového výstupu nabíjen kapacitor zapojený ve zpětně vazbě operačního zesilovače. Jakmile výstupní napětí operačního zesilovače dosáhne komparačního, napětí přiváděného na invertující vstup komparátoru, Je aktivován monostabilní klopný obvod. Ten po definovanou dobu sepne elektronický spínač a kapacitorem teče navíc vybíjecí proud, jehož velikost Je určena napětím zdroje referenčního napětí a odporem rezistoru. Celý děj se periodicky opakuje, přičemž kmitočet impulsů na výstupu monostabilního klopného obvodu Je přímo úměrný kódové kombinaci přiváděné na číslicový vstup číslicové analogového převodníku. Zapojení má obecné využití pro přístrojové a průmyslové aplikace se střeními nároky na přesnost převodu čísla na kmitočet. Zejména Je zapojení vhodné pro konstrukci programovatelných zdrojů kmitočtu pro řízení krokových motorů.The connection concerns a number-to-frequency converter. The essence of the solution is that the 2nd input code combination corresponding to the converted number is fed to the digital input of the digital-to-analog converter, from whose direct current output a capacitor connected in the feedback of the operational amplifier is charged. As soon as the output voltage of the operational amplifier reaches the comparator voltage fed to the inverting input of the comparator, a monostable flip-flop is activated. This closes an electronic switch for a defined period of time and an additional discharge current flows through the capacitor, the size of which is determined by the voltage of the reference voltage source and the resistance of the resistor. The whole process is repeated periodically, while the pulse frequency at the output of the monostable flip-flop is directly proportional to the code combination fed to the digital input of the digital-to-analog converter. The connection is generally used for instrumentation and industrial applications with medium demands on the accuracy of converting a number to a frequency. In particular, the circuit is suitable for the construction of programmable frequency sources for controlling stepper motors.

Description

Vynález se týká zapojení převodníku Čísla na kmitočet.The invention relates to the connection of a number-to-frequency converter.

' Jsou známy dva základní způsoby převodu čísla na kmitočet. U prvního z nich se převede nejprve vstupní kódová kombinace ospovídající dekadickému číslu na napětí v číslicově Analogovém převodníku a potom se toto napětí převede na kmitočet v převodníku napětí na kmitočet.'There are two basic ways to convert a number to a frequency. In the first of these, the input code combination corresponding to the decimal number is first converted to a voltage in the digital-to-analog converter, and then this voltage is converted to a frequency in the voltage-to-frequency converter.

Nevýhodou tohoto uspořádání je obvodová složitost a cenová náročnost. Číslicově analogové převodníky jsou totiž obvykle konstruovány s přepínanými zdroji proudu, například převodníky čs. produkce MDAC 08, MDAC 565, MDAC 566 a je zapotřebí převádět jejich výstupní proud na napětí připojeným operačním zesilovačem. Výstupní napětí převodníku je potom nutno dále zpracovat v převodníku napětí na kmitočet.The disadvantage of this arrangement is the peripheral complexity and cost. Digital-to-analog converters are usually designed with switched current sources, such as Czechoslovak converters. produces MDAC 08, MDAC 565, MDAC 566 and it is necessary to convert their output current to a voltage connected by an operational amplifier. The output voltage of the converter must then be further processed in the voltage-to-frequency converter.

Druhý způsob převodu čísla na kmitočet umožňují kmitočtové syntezátory. V současné době se nejčastěji užívají syntezátory se smyčkou fázového závěsu, které obsahují zdroj referenčního kmitočtu, programovatelný dělič kmitočtu, napětím řízený oscilátor, fázově kmitočtový detektor a popřípadě i výstupní děliče kmitočtu.The second way to convert a number to a frequency is provided by frequency synthesizers. At present, phase-locked loop synthesizers are most commonly used, which contain a reference frequency source, a programmable frequency divider, a voltage-controlled oscillator, a phase-frequency detector and possibly also output frequency dividers.

Nevýhodou tohoto uspořádání je také obvodová složitost a cenová náročnost.The disadvantage of this arrangement is also the peripheral complexity and cost.

Uvedené nevýhody do značné míry odstraňuje zapojení převodníku čísla na kmitočet, jehož podstatou je, že vstupní kódová kombinace odpovídající převáděnému číslu se přivádí na číslicový vstup číslicově analogového převodníku. Jehož přímý proudový výstup Je spojen s invertujícím vstupem operačního zesilovače. Přitom mezi invertující vstup operačního zesilovače a společný vodič je připojena sériová kombinace zdroje referenčního napětí, elektronického spínače a rezistoru a mezi invertující vstup operačního zesilovače a Jeho výstup Je zapojen kapacitor. Neinvertující vstup operačního zesilovače je spojen se společným vodičem a Jeho výstup potom s neinvertujícím vstupem komparátoru. Mezi invertující vstup komparátoru a společný vodič je připojen zdroj komparačního napětí. Výstup komparátoru Je zaveden na vstup monostabilního klopného obvodu, do jehož blokovacího vstupu je zaveden blokovací signál, vytvářený v blíže neznázorněných obvodech! Výstup monostabilního klopného obvodu je spojen jednak s řídicím vstupem elektronického spínače a jednak s výstupní svorkou převodníku čísla na kmitočet.The above-mentioned disadvantages are largely eliminated by the connection of a number-to-frequency converter, the essence of which is that the input code combination corresponding to the converted number is fed to the digital input of the digital-to-analog converter. Its direct current output is connected to the inverting input of the operational amplifier. A series combination of a reference voltage source, an electronic switch and a resistor is connected between the inverting input of the operational amplifier and the common conductor, and a capacitor is connected between the inverting input of the operational amplifier and its output. The non-inverting input of the operational amplifier is connected to a common conductor and its output is then connected to the non-inverting input of the comparator. A source of comparative voltage is connected between the inverting input of the comparator and the common conductor. The output of the comparator is fed to the input of a monostable flip-flop circuit, into the blocking input of which a blocking signal is introduced, generated in circuits not shown in more detail! The output of the monostable flip-flop circuit is connected on the one hand to the control input of the electronic switch and on the other hand to the output terminal of the number-to-frequency converter.

Výhoda zapojení převodníku čísla na kmitočet spočívá zejména v tom, že nedochází ke snížení přesnosti v důsledku mezipřevodu výstupního proudu číslicově analogového převodníku na napětí a jeho následnému převodu na kmitočet. V daném případě se výstupní proud číslicově analogového převodníku převede přímo na kmitočet. Další výhodou Je Jednoduchost zapojení a s tím spojená nižší cenová náročnost.The advantage of connecting a number-to-frequency converter is in particular that there is no reduction in accuracy due to the intermediate conversion of the output current of the digital-to-frequency converter to its voltage and its subsequent conversion to frequency. In this case, the output current of the digital-to-analog converter is converted directly to frequency. Another advantage is the simplicity of connection and the associated lower cost.

Vynález Je v dalším blíže popsán podle připojeného výkresu, na kterém je znázorněno příkladné provedení zapojení převodníku čísla na kmitočet.The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawing, in which an exemplary embodiment of a number-to-frequency converter connection is shown.

Vstupní kódová kombinace ospovídající převáděnému číslu na číslicový vstup číslicově analogového převodníku 1. Přímý proudový výstup číslicově analogového převodníku 1 je spojen s invertujícím vstupem operačního zesilovače 6. Mezi invertující vstup operačního zesilovače 6 a společný vodič 2. J^e připojena sériová kombinace zdroje 2 referenčního napětí, elektronického spínače £ a rezistoru Mezi invertující vstup operačního zesilovače 6 a jeho výstup je zapojen kapacitor Neinvertující vstup operačního zesilovače 6 je spojen se společným vodičem a Jeho výstup potom s neinver tujícím vstupem komparátoru 2- Mezi invertující vstup komparátoru 2 ^a společný vodič 7 je připojen zdroj 8 komparačního napětí. Výstup komparátoru 2 Je zaveden na vstup monostabilního klopného obvodu 10, do jehož blokovacího vstupu Je zaveden blokovací signál vytvářený v blíže neznázorněných obvodech. Výstup monostatilního klopného obvodu 10 Je spojen Jednak s řídicím vstupem elektronického spínače £ a jednak s výstupní svorkou 11 převodníku čísla na kmitočet.The input code combination ospovídající number on the transferred digital input DAC 1. Direct current output DAC 1 is connected to the inverting input of the operational amplifier 6. Between the inverting input of the operational amplifier 6 and the second common wire connected to J ^e serial combination of two reference voltage sources , £ electronic switch and a resistor between the inverting input of operational amplifier 6 and its output is connected capacitor inverting input of operational amplifier 6 is connected to the common conductor and the output of then comparator input neinver tujícím 2- between the inverting input of the comparator 2 ^{and the} common line 7 is connected source 8 comparative voltage. The output of the comparator 2 is introduced at the input of a monostable flip-flop circuit 10, into the blocking input of which a blocking signal generated in circuits not shown in more detail is introduced. The output of the monostatic flip-flop circuit 10 is connected on the one hand to the control input of the electronic switch 6 and on the other hand to the output terminal 11 of the number-to-frequency converter.

V činnosti ae na číslicový vstup číslicově analogového převodníku 1 přivede kolová kombinace D odpovídající převáděnému číslu. Použijeme-li příkladně pro realizaciIn operation ae, the wheel combination D corresponding to the converted number is applied to the digital input of the digital-to-analog converter 1. If we use an example for implementation

CS 26Θ304 B1 zapojení převodníku čísla na kmitočet podle vynálezu osmibitový binární číslicové analogový převodník, poteče z přímého proudového výstupu číslicově analogového převodníku proud i . - -ÍS I_o . 256 kde D^q je dekadický ekvivalent osmibitového binárního Čísla D z intervalu celých Čísel 0 až 255 a Iq je vnitřní referenční proud číslicově analogového převodníku 1. V přípaň, že elektronický spínač 2 Ó® rozpojen, nabíjí se tfcnto proudem kapacitor 2 tak dlouho, až napětí na výstupu operačního zesilovače 6 dosáhne napětí dodávaného zdrojem 8 komparačního napětí. V tom okamžiku se překlopí komparátor 2 ^a aktivuje minostabilní klopný obvod 10, který generuje impuls délky t_r. Po tuto dobu je sepnut elektro.nický spínač 2 ^a kapacitorem 2 teče navíc vybíjecí proudCS 26Θ304 B1 connection of a number-to-frequency converter according to the invention an 8-bit binary digital-to-analog converter, current i flows from the direct current output of the digital-to-analog converter. - -I IS I _o . 256 where D ^ q is the decimal equivalent of an 8-bit binary Number D from the interval of integers 0 to 255 and Iq is the internal reference current of the digital-to-analog converter 1. If the electronic switch 2 Ó® is open, the capacitor 2 is charged with this current as long as until the voltage at the output of the operational amplifier 6 reaches the voltage supplied by the comparative voltage source 8. At that moment, the comparator 2 flips over ^and activates the minostable flip-flop circuit 10, which generates a pulse of length t _r . During this time, the electronic switch 2 is closed ^{and an} additional discharge current flows through the capacitor 2

I_r = U_r Z R , ' přičemž značí napětí zdroje 2 referenčního napětí a R odpor rezistoru 4. Proces nabíjení a vybíjení kapacitoru 2 ^se periodicky opakuje, přičemž kmitočet impulců na výstupu monostabilního klopného obvodu 10 je dán vztahemI _r = U _r ZR, 'denoting the voltage of the reference voltage source 2 and R the resistance of the resistor 4. The process of charging and discharging the capacitor 2 ^is repeated periodically, the frequency of pulses at the output of the monostable flip-flop 10 being given by

256 u_r t_r kde význam Jednotlivých veličin Je shodný jako v předchozím. Proto na výstupu monostabilního klopného obvodu 10 můžeme odebírat pravoúhlé impulsy s kmitočtem í přímo úměrným dekadickému ekvivalentu kódové kombinace D.256 u _r t _r where the meaning of individual quantities is the same as in the previous one. Therefore, at the output of the monostable flip-flop circuit 10 we can take rectangular pulses with a frequency í directly proportional to the decimal equivalent of the code combination D.

Blokovací signál B, generovaný v blíže neznázorněných obvodech, slouží k zablokování monostabilního klopného obvodu 10 v případě, kdy na číslicový vstup číslicově analogového převodníku 1 je převedena kódová kombinace odpovídající nulovému kmitočtu. Blokovací signál se zavádí pouze při vyšších nárocích na stabilitu nuly výstupního kmitočtu.The blocking signal B, generated in circuits not shown in more detail, serves to block the monostable flip-flop circuit 10 in the case where a code combination corresponding to zero frequency is converted to the digital input of the digital-to-analog converter 1. The blocking signal is only introduced at higher demands on the zero stability of the output frequency.

Menší nevýhodou zapojení je okolnost, že zbytkový odpor sepnutého elektronického spínače 2 ^se Přičítá k odporu rezistoru 4 a ovlivňuje tak velikost vybíjecího proudu kapacitoru 2· Zejména vadí změny tohoto zbytkového odporu v závislosti na protékajícím proudu nebo na teplotě. Další nevýhodou je, že doba vybíjení kapacitoru 2 závisí na stabilitě časové konstanty monostabilního klopného obvodu 10. Při vhodném výběru obvodových prvků však je možno tyto nevýhody potlačit a běžně lze tímto způsobem realizovat θ-bitové převodníky čísla na kmitočet.A minor disadvantage of the connection is the fact that the residual resistance of the closed electronic switch 2 ^{is added} to the resistance of the resistor 4 and thus affects the magnitude of the discharge current of the capacitor 2. Another disadvantage is that the discharge time of the capacitor 2 depends on the stability of the time constant of the monostable flip-flop 10. However, with a suitable choice of circuit elements, these disadvantages can be overcome and θ-bit number-to-frequency converters can be realized in this way.

Zapojení převodníku čísla na kmitočet podle vynálezu má obecné využití pro přístrojové a průmyslové aplikace se středními nároky na přesnost převodu čísla na kmitočet. Zejména Je zapojení vhodné pro konstrukci programovatelných zdrojů pro řízení krokových motorů.The connection of a number-to-frequency converter according to the invention has a general use for instrumental and industrial applications with medium demands on the accuracy of number-to-frequency conversion. In particular, the connection is suitable for the construction of programmable sources for controlling stepper motors.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Connection of a number-to-frequency converter, characterized in that the output of the code combination corresponding to the converted number is connected to the digital input of a digital-to-analog converter (1), whose direct current output is connected to the inverting input of an operational amplifier (6). (6) and a common conductor (7) is connected by a series combination of a reference voltage source (2), an electronic switch (3) and a resistor (4) and a capacitor (5) is connected between the inverting input of the operational amplifier (6) and its output, the non-inverting input of the operational amplifier (6) is connected to the common conductor (7) and its output is connected to the non-inverting input of the comparator (9j), between whose inverting input and the common conductor (7) the source (8? ) is connected to the input of a monostable flip-flop circuit (10, ·, to the blocking input of which the output (8) of the blocking signal is connected, the output of the monostable flip-flop circuit (10) being connected on the one hand to the control input of the electronic switch (3) and on the other hand to the output terminal (11) of the number to frequency converter.