CS273486B1 - Connection of control circuits for automatic setting-up transmission from amplifier - Google Patents

Description

vynález řeší zapojení logických obvodů, které řídí proceduru automatického nastavení přenosu (zesíleni) zesilovače s diskrétně nastavitelným napětovým přenosem (zesílením).' Zapojení jo určeno především pro použití ve spojení s operačními zesilovači pracujícími v zapojení ae stejnosměrnou vazbou.

Přesné zesilovače s diskrétně řízeným zesílením jsou používány v různých přístrojových systémech, např. tam, kde je třeba před začátkem měření nastavit vhodné počáteční podmínky tím způsobem,' že se pro dané vstupní napětí zesilovače automaticky nastaví takové zesílení, aby výstupní napětí dosáhlo požadované velikosti. Obvyklé řešení zesilovače s diskrétně nastavitelným zesílením spočívá v zapojení operačního zesilovače se zpětnovazební smyčkou, ve které je zařazena přepínatelná odporová sít. Jako odporové sítě může být použit např. násobiči digitálně analogový převodník. Při automatickém nastavování přenosu ovládají přepínáni odporové sítě řídicí logické obvody. Tyto obvody vyhodnocují stav na výstupu komparátoru, který porovnává velikost zesíleného napětí s požadovanou velikostí danou referenčním napětím přivedeným na druhý vstup komparátoru. Řídicí logické obvody bývají nejčastěji sestaveny z binárních integrovaných čítačů a z několika pomocných logických kombinačních a sekvenčních integrovaných obvodů. Po zahájeni procedury automatického nastavení zesílení jsou čítače plněny hodinovou frekvencí z generátoru a svými výstupními stavy postupně přepínají odporovou sít, a tím také přenos (zesílení) zesilovače. Nastavovací procedura je ukončena tehdy, když výstupní napětí zesilovače překročí velikost referenčního napětí. Nastavené zesílení je tedy vybráno z řady přípustných diskrétních hodnot.

Nevýhoda popsaného řešení spočívá v tom, že doba trvání nastavovací procedury není konstantní a závisí na velikosti vstupního napětí zesilovače. Pro n bitový binární čítač může být doba nastavení až

V ^Tclk · ² kde je doba periody hodinové frekvence, kterou jsou při nastavování plněny čítače.

Další nevýhodou je to, že nastavovací procedura je ukončena až po překročení referenčního napětí, kdy výstupní napětí je větší než referenční napětí. Velikost rozdílu těchto dvou napětí není přitom známa a za určitých podmínek může dosáhnout značné velikosti. Výsledek nastavovací procedury tak může být zcela znehodnocen nebo je nutné zařadit další obvody, které tuto nevýhodu kompenzují.

Uvedené nedostatky řeší zapojení řídicích obvodů pro automatické nastavení přenosu zesilovače s diskrétně nastavitelným zesílením podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že na analogový vstup zesilovače s diskrétně nastavitelným zesílením je připojeno vstupní napětí a analogový výstup zesilovače s diskrétně nastavitelným zesílením, na němž je zesílené výstupní napětí, je spojen s neinvertujícím vstupem komparátoru. Na invertující vstup komparátoru je připojen výstup referenčního napětí ze zdroje referenčního napětí. Výstup komparátoru je přiveden na datový vstup registru s postupnou aproximací, na jehož hodinový vstup je současně připojen výstup hodinových impulsů z generátoru hodinových impulsů. Na startovací vstup registru s postupnou aproximací je připojen výstup startovacího impulsu ze startovacího obvodu. Skupinový datový výstup registru s postupnou aproximací je spojen s řídicím vstupem zesilovače s diskrétně nastavitelným zesílením.

Zapojení s aproximačním registrem využívá výhod vyšší integrace se všemi z toho plynoucími výhodami. Dovoluje předat infcřřmaci ve formě stavového slova o nastaveném zesílení nejen v paralelním, ale £ v sériovém kódu.

Zapojení podle vynálezu umožňuje automatické nastavení zesílení přístrojového zesilovače přesněji než známá zapojení s čítači,, nebot na rozdíl od nich je velikost přenosu nastavována tak, že výstupní napětí bude.'menší nebo rovno napětí referenčnímu. Právě při posledním nastavovacím kroku, při kterénr dochází k překročení referenčního napětí, vzniká u běžného zapojení nedefinovatelná chyba. Další předností zapojení je konstantní doba nastavovací procedury. Přitom je doba této procedury v průměru mnohem kratší než u zapojení s čítači.

CS 273486 Bl

Platí totiž, Zo doba nastavení n bitů buda:

^Tn “ ^Tclk ’ ⁿ ζ

Na výkresu je znázorněn příklad zapojení podle vynálezu.

Svorka vstupního napětí 0_χ je připojena na analogový vstup 11 zesilovače s diskrétně nastavitelným zesílením 1. Svorka výstupního napětí U₂ ^z analogového výstupu 12 zesilovače s diskrétně nastavitelným zesílením 1 je připojena na neinvertující vstup 23, komparátoru 2· Na invertující vstup 22 komparátoru 2 je připojen výstup referenčního napětí 31 zdroje referenčního napětí 3,· Výstup 23. komparátoru 2, je přiveden na datový vstup 51 registru s postupnou aproximací 5, na jehož hodinový vstup 52 je současně připojen výstup hodinových impulsů 41 generátoru hodinových impulsů 4.· Na startovací vstup 53 registru s postupnou aproximací 2 3^e připojen výstup startovacího impulsu 61 ze startovacího obvodu 6. Skupinový datový výstup 54 registru s postupnou aproximací 5 je spojen s řídicím vstupem 13 zesilovače s diskrétně nastavitelným zesílením JI·

Procedura automatického nastavení zesílení řízená vnějším jednofázovým hodinovým generátorem se spouští startovacím impulsem na vstupu registru s postupnou aproximací. S příchodem prvního hodinového impulsu ve stavu L se registr s postupnou aproximací nuluje. Ncjvyšší bit skupinového paralelního výstupu přejde do testovacího stavu L, ostatní paralelní datové výstupy přejdou do stavu H. Tím se nastaví určitý přenos zesilovače s diskrétně nastavitelným zesílením. Velikost zesíleného napětí na výstupu zesilovače je porovnávána s velikostí referenčního napěti komparátorem. V případě, še zesílené napětí překročí velikost referenčního napětí, bude na výstupu komparátoru stav H, v případě, Ze bude zesílené napěti menší než napětí referenční/ nastaví se na výstupu komparátoru logická úroveň L. s příchodem prvního hodinového impulsu po uvolnění startovacího vstupu registru s postupnou aproximací do stavu H se okamžitý stav výstupu komparátoru připojeného k datovému vstupu registru s postupnou aproximací přenese jako nejvyšší platný bit do skupinového paralelního datového výstupu registru s postupnou aproximací. Současně přejde sousední nižší datový výstup do testovacího stavu L. Postup se opakuje až do příchodu posledního n-tého hodinového impulsu, který přenese nejnižší platný datový bit do skupinového paralelního výstupu registru s postupnou aproximací..jTím je procedura automatického nastavení zesílení zesilovače s diskrétně nastavitelným přenosem ukončena. Příchod dalších hodinových impulsů již nic nezmění na velikosti nastaveného přenosu zesilovače.

Zapojení podle vynálezu lze využít v obvodech s diskrétně řízenými zesilovači pro automatické zesílení, např. při nastavování počátečních podmínek před zahájením měření. Vzhledem k rychlosti nastavovací procedury je při měření pomalu se měnících signálů možné automatické nastavování provádět i během měření. Dále je zapojeni možné využit i pro samočinné vyrovnávání posunu nuly na výstupů operačních a přístrojových zesilovačů.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNALEZU

   1. Zapojeni řídicích obvodů pro automatické nastavení přenosu zesilovače, ve kterém je analogový vstup zesilovače s diskrétně nastavitelným zesílením připojen na vstupní svorku a analogový výstup zesilovače s diskrétně^nastavitelným zesílením je spojen s výstupní svorkou a s neinvertujícím vstupem komparátoru, na jehož invertující vstup je připojena výstupní svorka zdroje referenčního napětí, vyznačující se tím, že výstup (23) komparátoru (2) je přiveden na datový vstup (51) regisťťu (5) s postupnou aproximací a skupinový datový výstup (54) registru (5) s postupnou aproximací je spojen s řídicím vstupem (13) zesilovače (1) s diskrétně nastavitelným zesílením·;
2. 2. Zapojení řídicích obvodů pro automatické nastavení přenosu zesilovače, ve kterém se pro automatické nastavení přenosu zesilovače využívá registr's postupnou aproximací, vyznačující se tím, že na hodinový vstup (52) registru (5) s postupnou aproximací je připojen výstup (41) hodinových impulsů generátoru (4) hodinových impulsů a na startovací vstup (53,

   CS 273486 Bl registru (5) s postupnou aproximací je připojen výstup (61) startovacího impulsu starto vacího obvodu (6).