CS268312B1 - Zapojení číslicově kmitočtového převodníku - Google Patents

Abstract

zapojení se týká číslicově kmitočtového převodníku. Podstatou řešení je, že vstupní kódová kombinace odpovídající převáděnému číslu se přivádí na číslicový vstup číslicové analogového převodníku, z jehož přímého proudového výstupu je nabíjen kapacitor zapojený ve zpětné vazbě operačního zesilovače. Jakmile výstupní napětí operačního zesilovače dosáhne komparačního napětí přiváděného na invertující vstup koraparátoru, Je aktivován monostabilní klopný obvod. Ten po definovanou dobu sepne elektronický spínač a kapacitorem teče navíc vybíjecí proud^ze zdroje referenčního proudu. Celý děj se periodicky opakuje, přičemž kmitočet impulsů na výstupu monostabilního klopného obvodu je přímo úměrný kódové kombinaci přiváděné na číslicový vstup číslicově analogového převodníku. Zapojení má obecně využití pro přístrojové a průmyslové aplikace se středními nároky na přesnost převodu čísla na kmitočet. Zejména Je zapojení vhodné pro konr strukci programovatelných zdrojů kmitočtu pro řízeni krokových motorů.

Description

Vynález ae týká zapojení Číslicové kmitočtového převodníku.

Je známo několik způsobů zapojení číslicově kmitočtových převodníků. U prvního z nich se převede nejprve vstupní kódová kombinace odpovídající dekadickému číslu na napětí v Číslicově analogovém převodníku a potom se toto napětí převede na kmitoGet v převodníku napětí na kmitoGet.

Nevýhodou tohoto uspořádání je obvodová složitost a cenová nároCnost. Číslicově analogové převodníky jsou totiž obvykle konstruovány a přepínanými zdroji, proudu, například převodníky Gs. produkce MDAC08, MDAC565» MDAC566 a je zapotřebí převést jejich výstupní proud na napětí připojeným operačním zesilovačem. Výstupní napětí převodníku je potom nutno zpracovat v převodníku napětí na kmitoGet.

Druhý způsob převodu Čísla na kmitočet umožňují kmitočtové syntezátory. V současné době se nejCastěji používají syntezátory se smyčkou fázového závěsu, které obsahují zdroj referenčních© kmitočtu, programovatelný dělič kmitočtu, napětím,řízený oscilátor, fázové kmitočtový detektor a popřípadě i výstupní děliče kmitočtu.

Nevýhodou tohoto uspořádání je také obvodová složitost a cenová náročnost.

Jednoduché a cenové nenáročné je jiné uspořádání převodníku, které využívá nabíjení kapacitoru v integrátoru z proudového výstupu číslicové analogového převodníku. Výstupní napětí integrátoru se srovnává v komparátoru s komparační úrovní. Po dosažení komparační úrovně je k rezistoru zapojenému do sčítacího bodu integrátoru připojen po definovanou dobu zdroj referenčního napětí, čímž dojde k vybíjení integračního kapacitoru.

Nevýhodou je, že elektronický spínač, používaný pro připojování zdroje referenčního napětí, vykazuje v sepnutém stavu nenulový odpor, který se navíc mění v závislosti na protékajícím proudu a Okolní teplotě. Protože se nejčastěji z důvodu vyšší rychlosti spínání užívají diodové spínače. Je zapotřebí dále-kompenzovat Jejich tzv. prahové napětí. Teplotní závislost prahového napětí diod se však obvykle beze zbytku vykompenzovat nedá. Stejně tak se při použití tranzistorových spínačů nedá zcela vykompenzovat teplotní závislost odporu sepnutého spínače.

Uvedené nevýhody do značné míry odstraňuje zapojení číslicově kmitočtového převodníku, jehož podstatou je, že vstupní kódová kombinace odpovídající převáděnému Číslu se přivádí na Číslicový vstup číslicové analogového převodníku, Jehož přímý proudový výstup je spojen s invertujicím vstupem operačního zesilovače. Přitom mezi invertujici vstup operačních© zesilovače a společný vodič je připojena sériová kombinace zdroje referenčního proudu a elektronického spínače a mezi invertujici vstup operačního zesilovače a Jeho výstup Je zapojen kapacitor. NeinvertuJící vstup operačního zesilovače je spojen se spoléčným vodičem a jeho výstup potom s nednvertujícím vstupem komparátoru. Mezi invertujici vstup komparátoru a společný vodič Je připojen zdroj komparačního napěti. 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 řídícím vstupem elektronického spínače a jednak výstupní svorkou číslicově kmitočtového převodníku.

Výhodou zapojení číslicově kmitočtového převodníku je Jednoduchost zapojení a s tím spojená nižší cenová náročnost. Nedochází také ke snižování přesnosti v důsledku sezipřevodu výstupního proudu číslicově analogového převodníku na napětí a Jeho následnému převodu na kmitočet, protože v daném případě se výstupní proud číslicově analogového převodníku převede přímo na kmitočet. Další výhodou Je, že se v něm neuplatňují nežádoucí vlastnosti elektronického spínače v sepnutém stavu Jako je konečný odpor sepnutého spínače a jeho teplotní závislost, protože z hlediska spínání proudu příliš na těchto reálných vlastnotech spínače nezáleží. Výhodou také Je, že elektronický spínač lze realizovat velmi jednoduše pomocí dvou diod, přičemž není zapotřebí uvažovat jejich zbytkový odpor v sepnutém stavu ani jejich prahové napětí a Jeho teplotní závislost.

CS 26θ 312 B1

Vynález je v dalším blíže popsán podle připojeného výkresu, na kterém je znázorněno příkladné provedení zapojení číslicové kmitočtového převodníku.

Vstupní kódová kombinace odpovídající převáděnému číslu se přivádí na číslicový ) vstup Číslicové analogového převodníku 1. Přímý proudový výstup číslicové analogového převodníku 1 je spojen s invertujícím vstupuem operačního zesilovače £. Mezi invertující vstup operačního zesilóvače 2 ^a společný vodič je připojena sériová kombinace zdroje 2 referenčních© proudu a elektronického spínače. Mezi invertující vstup operačního zesilovače 5 ^a jeho výstup je zapojen kapacitor 4. Neinvertující vstup operačního zesilovače 2 3® spojen se společným vodičem 6 a jeho výstup potom s neinvertujícím vstupem komparátoru 8. Mezi invertující vstup komparátoru β a společný vodič 6. je připojen zdroj X komparačního napětí. Výstup komparátoru 8 je zaveden na vstup monostabilního klopného obvodu 2» ^d0 jeho blokovacího vstupu je zaveden blokovací signál, vytvářený v blíže neznázorněných obvodech. Výstup mobostábilního klopného obvodu 2 3® spojen jednak s řídícím vstupem elektronického spínače 2 ^a jednak .e/výstupni svorkou 10 číslicově kmitočtového převodníku.

V činnosti se na číslicový vstup číslicově analogového převodníku 1 převede kódová kombinace D, odpovídající převáděnému číslu. Použijeme-li příkladně pro realizaci zapojení číslicově kmitočtového převodníku podle vynálezu osmibitový binární číslicově analogový převodník, poteče z přímého proudového výstupu číslicově analogového převodníku 1 proud

256 kde je dekadický ekvivalent osmibitového binárního čísla z Intervalu celých čísel

O až 255 a Ιθ je vnitřní referenční proud číslicově analogového převodníku 1. V případě, že elektronický spínač 2 Ó^e rozpojen, nabíjí se tímto proudem kapacitor 4 tak dlouho, až napětí na výstupu operačního zesilovače 2 dosáhne napětí dodávaného zdrojem £ komparačního napětí. V tom okamžiku se překlopí komparátor 8 a aktivuje monostabilní klopný obvod 2» který generuje impuls délky t_r· Po tuto dobu Je sepnut elektronický spínač 2 ⁸ kapacitorem 4 teče navíc vybíjecí proud I_r· Proces nabíjení a vybíjení kapacitoru 4 se periodicky opakuje, přičemž kmitočet Impulsů na výstupu monostabilního klopného obvodu 2 3® dán vztahem

256 I t r r kde význam jednotlivých veličin je shodný Jako v přechozím. Proto na výstupu monostabilního klopného obvodu 2 můžeme odebírat pravoúhlé impulsy s kmitočtem f přímo úměrným dekadickému ikvivalentu D₁₀ kódové kombinace D.

Blokovací signál B, generovaný v blíže neznázornéných obvodech, slouží k zablokování monostabilního klopného obvodu 2 ^v případě, kdy na číslicový vstup číslicově analogového převodníku 1 je přivedena kódová kombinace odpovídající nulovému kmitočtu. Blokovací signál se zavádí pouze při vyšších nárocích na stabilitu nuly výstupního kmitočtu.

Menší nevýhodou zapojení Je okolnost, že přesnost převodu závisí na citlivosti komparátoru 8, který určuje okamžik aktivace monostabilního klopného obvodu 2 ^{a na} stabilitě časové konstanty monostabilního klopného obvodu 2» která určuje dobu vybíjení kapacitoru 4 ze zdroje 2 referenčního proudu. Při vhodném výběru obvodových prvků Je možno však tyto nevýhody potlačit a běžně lze tímto způsobem realizovat 8 až 10-bitové číslicové kmitočtové převodníky.

Zapojení číslicově kmotočtového převodníku podle vynálezu má obecné využití pro přístojové a průmyslové aplikace se středními nároky na přesnost převodu čísla na kmiCS 268 312 B1 točet. Zejména je zapojení vhodné pro konstrukci programovatelných zdrojů kmitočtu pro řízení krokových motorů.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Zapojení číslicově kmitočtového převodníku, vyznačující se tím, že výstup kódové kombinace, odpovídající převáděnému číslu, je připojen na číslicový vstup číslicově analogového převodníku (1), jehož přímý proudový výstup je spojen s invertujícím vstupem operačního zesilovače (5)» kde mezi Invertující vstup operačního zesilovače (5) a společný vodič (6) je připojena sériová kombinace zdroje (2) referenčního proudu a elektronického spínače (3) a mezi Invertující vstup operačního zesilovače (5) a jeho výstup je zapojen kapacitor (4), přičemž neinvertující vstup operačního zesilovače (5) je spojen se společným vodičem (6) a jeho výstup potom s neinvertujícím vstupem komparátoru (8), když mezi invertující vstup komparátoru (8) a společný vodič (6) je připojen zdroj (7) komparačního napětí a výstup komparátoru (8) je připojen na vstup monostabilního klopného obvodu (9)» do jehož blokovacího vstupu je připojen výstup blokovacího signálu, přičemž výstup monostabilního klopného obvodu (9) je spojen jednak s řídicím vstupem elektronického spínače (3) a jednak s výstupní svorkou (10) číslicové kmitočtového převodníku.