DD140187A1 - Digital-analog-wandler - Google Patents

Abstract

Dia Erfindung betrifft das Gebiet der Rechen- und der DigitalmeStechnik und hat zum Ziel, einen Digital-Analog-Wandler zu schaffen, bei dem eine einfache metrologische Kontrolle bei gleichzeitiger Vereinfachung der Schaltung der'Summierungseinheit vorgenommen werden kann. Die technische Aufgabe besteht darin, einen Digital-Analog-Wandler für Umsetzung (Abtastung) des Ausgangskcdes zu schaffen, der eine aus Widerständen mit einer begrenzten Zahl von Nennwerten zusammengesetzte Summierungseinheit aufweist. Der Digital-Analog-Wandler enthält eine Reihenschaltung aus einer Summierungseinheit, einer Einheit von Schaltelementen, einer Abtasteinheit, wobei der Ausgang der Summierungseinheit und der Eingang der Abtasteinheit den Ausgang bzw. Eingang des DigitalAnalog-Wandlers darstellen. Die Abtasteinheit schließt , ,n” eintypige Funktionszellen nach der Stellenzahl des umzusetzenden Kodes ein. Jede Funktionszelle enthält ein logisches ODER-Element und ein Flip-Flop, dessen I-Ausgang eine Stelle des Mehrstelligenausganges der Abtasteinheit und einer der Eingänge des logischen ODER-Elementes eine Stelle des mehrstelligen Informationseinganges'des Digital-Analog-Wandlers darstellt. Der Ausgang des logischen ODER-Elementes ist an den I-Eingang des Flip-Flops angeschlossen. Weitere Merkmale kennzeichnen die Erfindung. Die Erfindung kann bei Digital-Analog-Wandlern und Digitalmeßgeräten ausgewertet werden. - Fig.1 -

Description

WW

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Rechen- und Digitalmeßtechnik und bezieht sich insbesondere auf Digital-Analog- Wandler. Die Erfindung kann in Digital-Analog-Wandlern und Digitalmeßgeräten angewendet werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind Digital-Analog-Wandler (E.I, Gitis, "Informationswandler für elektronische Digitalrechenmaschinen", 1971) hinreichend bekannt, die eine Summierungseinheit für den Kodestellenwert proportional der Normalwerte enthalten. Der Ausgang der Summierungseinheit stellt den Ausgang des Digital-Analog-Wandlers dar, der auch eine Einheit von Schaltelementen einschließt, deren Zahl gleich der Kodensteilenzahl ist» Die Schaltelemente steuern die Einschaltung entsprechender liormalwerte. Der Ausgang eines ^eden Schaltelements ist an einen entsprechenden Eingang der Summierungseinheit angeschlossen. Die Eingänge der Schaltelemente stellen die Eingänge des Digital-Analog- Wandlers dar.

Bekanntlich weisen die Digital-Analog-Wandler·Fehler bei der Umwandlung des Kodes in einen Analogwert auf. Diese

§ 2

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Fehler bestehen im wesentlichen in einer Abweichung des* Analogwertes vom entsprechenden Nennwert des umzusetzenden Kodes.

Das Verteilungsgesetz^ für den Systemfehler der Digital-Analog-Wandler weist einen sehr komplizierten Charakter auf, der durch Abweichungen von Größen der Hormalwerte von den Kennwerten bedingt ist.

Besonders bemerkbar macht sich das Problem der metrologischen Kontrolle der Digital-Analog-Wandler bei Betrieb von präzisen Digital-Analog-Wandlern. Es ist bekannt., daß die "präzisen Digital-Analog-Wandler den Hauptbestandteil der hochfrequenten Digitalmeßapparatur darstellen« Andererseits werden die präzisen Digital-Analog-Wandler für 16 bis 18 Binärstellen als steuerbare Kormale zur Prüfung der hoch~ genauen Meßappai^atur verwendet. Da die Genauigkeit derartiger präziser Digital-Analog-Wandler höher als die Genauigkeit der bestehenden Meßapparatur liegen muß und die metrologische Kontrolle der bekannten präzisen Digital-Analog- Wandler nur durch Außeninessungeη verwirklicht werden kann _s ist es bei einem bestimmten Genauigkeitsgrad unmöglich, die metrologische Kontrolle der Digital-Analog-Wandler vorzunehmen.

Es sind auch Digital-Analog-Wandler (W.G* Gälalu, WoW. Bratkewitsch, A.P, Stachow "Wandler von Kode in Spannung für (i,k,s) ~ Algorithmen", UdSSR-Hochschulennachrichten, Gerätebau, Bd. XVIII, H. 4_S 1975) bekannt, die ähnlich dem oben beschriebenen Digital-Analog-Wandler ausgeführt sind. Di© Besonderheit dieser Einrichtung besteht darin, daß die Stellenwerte des a,n den Eingängen der Schalt-

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elemente eintreffenden Kodes entsprechend einer rekurrenten Fibonacci-Beziehung gewählt sind, d.h. der Stellenwert der 1-ten Kodestelle ist gleich dem Stellenwert der (l-1)-ten und der (l-p-i)-ten Stelle.

Jedoch ist bei diesem Digital-Analog-Wandler, bedingt durch die oben beschriebenen Erwägungen und Ursachen, die metrologische Kontrolle komplizierter.

Darüber hinaus ist es bei diesem Digital-Analog-?Wandler unmöglich, eine Umwandlung des "goldenen" p-Kodes in einen Analogwert zu verwirklichen.. Unter dem "goldenen" p-Kode wird die Darstellung einer reellen Zahl A in Form eines Polynoms

+co

A = £ a^ _p (I)

l=-co

verstanden, wobei

a,£ f 0,1] - eine Binärziffer in der 1-ten Stellung des "goldenen" p-Kodes

et - den Stellenwert der 1-ten Stelle des Kodes, der eine

P 1-te Potenz der "goldenen" Proportion darstellt,

-. eine "goldene" p-Proportion, die eine positive Wurzel

einer Gleichung

P⁺¹ _ _XP -1 = ο . (2)

darstellt (p - eine vorgegebene natürliche Zahl), bezeichnen.

~⁴~ 20® 9 9Jf 26.4.1979

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Die Ausnutzung des "goldenen" p-Kodes kann zu einer Vereinfachung der Summierungseinheit, nämlich zu einer Reduzierung der Zahl der Uormalwiderstände eines Gitters führen, das den "goldenen" p-Kode in einen Analogwert umsetzt.

Ziel der Erfindung .

Ziel der Erfindung ist es, einen Digital-Analog-Wandler zu schaffen, in dem eine einfache metrologische Kontrolle bei einer gleichzeitigen Vereinfachung der Schaltung der Summierungseinheit vorgenommen wird. ·

Darlegung desWesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Digital-Analog-Wandler zu schaffen, der eine stufenweise metrologische Kontrolle, eines analogen Ausgangswertes durch Umsetzung (Abtastung) eines der Ausgangszahl entsprechenden Ausgangskodes in Kodekombination^der gleichen Zahl, insbesondere durch Ausnutzung eines "goldenen" p-Kodes, sichert und darüber hinaus eine Summierungseinheit aufweist, die sich aus Widerständen mit einer begrenzten Zahl von Kennwerten zusammensetzt.

Dies wird dadurch erreicht, daß beim Digital-Analog-Wandler, der eine Summierungseinheit für Normalwerte, deren Größen den Kodestellenwerten proportional sind, und eine Einheit von Schaltelementen nach der Kodestellenzahl enthält, deren Mehrstellenausgang an den Mehrstelleneingang der Summierungseinheit für HOrmalwerte angeschlossen ist, deren Ausgang als Ausgang des Digital--Analog-Wandlers auftritt, es gemäß der Erfindung eine einen mehrstelligen Inforinationseingang zur Eingabe einer Kodekombination und einen Steuereingang zur Eingabe eines Signals für eine Kode-

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abtastung aufweisenden Kodeabtasteinheit gibt, deren Mehrstellenausgang an den Mehrstelleneingang der Einheit von Schaltelementen angeschlossen ist.

Zweckmäßig ist, daß im Digital-Analog-Wandler die Kodeabtasteinheit gemäß der Erfindung "n" Punktionsζeilen, deren 1-te, der 1-ten Kodestelle entsprechend ein Flip-Flop aufweist, dessen 1- Ausgang die 1-te Stelle des Mehrst ellenausganges der Abtasteinheit darstellt, ein logisches ODER-Element enthält, dessen erster Eingang als 1-te Stelle des mehrstelligen Informationseinganges der Abtasteinheit auftritt und dessen Ausgang an den I-Eingang des Flip-Flops angeschlossen ist, außerdem die den Stellen von der (p+1)-ten bis zur (n -1)-ten entsprechenden Funktionszellen ein logisches UND-Element mit (p+3) Eingängen einschließen, dessen Ausgang an den O-Eingang des Flip-Flops der gleichen Funktionszelle, dessen erster Eingang an den 1-Ausgang des Flip^Flops angeschlossen und die zweiten Eingänge der logischen UlTD-Elemente sämtlicher Funktionszellen zusammengeschaltet sind und als Sfeiereingang der Abtasteinheit fungieren, die Eingänge vom dritten bis zum (p+3)-ten eines jeden logischen ÜND-Elementes der 1-ten Funktionszelle jeweils an die 0-Ausgänge der Flip-Flops der Funktionszellen von der (l-1)-ten bis zur (1 - ρ - 1)-ten, die zweiten und die dritten Eingänge des logischen ODER-Elementes der 1-ten Funktionszelle, jeweils an die Ausgänge der logischen UND-Elemente der (1 + 1)-ten und der (1 + ρ + 1)-ten Funktionszelle angeschlossen sind, wobei

1=0, 1,2,3,...,(n - 1)

η - die Stellenzahl des p-Kodes bedeuten.

"⁶~ 208 9 92 26.4.1979

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Bevorzugt wird im erfindungsgemäßen Digit al- Analog-Wandler die Summierungseinheit für Normalwerte in Form einer eine erste Gruppe aus (n + 1) Widerständen und eine zweite Gruppe aus η Widerständen einschließenden Widerstandsmatrix ausgeführt» die Widerstände der ersten Gruppe ©inen an den awei Enden an eine.' Uullschiene geschalteten üeihenkreis bilden und jeder der Widerstände der zweiten Gruppe mit einem Ende an den Verbindungspunkt jedes Paarea der Widerstände der ersten Gruppe angeschlossen und der Verbindungspunkt des ersten Widerstandspaares der ersten Gruppe den Ausgang des Digital-Analog-Wandlers dar~ stellt, wobei der erste und der (n + 1)~te Widerstand aus der ersten Wider Standsgruppe einen Y/ert «C-Jti* alle übrigen !Widerstände der ersten Gruppe einen Wert oL."^R und jeder der Widerstände der zweiten Gruppe einen Wert<A,^⁺ R haben, wobeieC - eine reelle positive Wurzel der Gleichung (2)

^ _XP „ 1 , ο · bedeutet. . ·

Zulässig ist, daS im erfindungsgemäßen Digital«=-Analog-Wandler die Verbindungspunkte jedes Widerstandspaares der ersten Widerstandsgruppe den Mehrstelleneingang der Summierungseinheit bilden und die freien Enden sämtlicher Widerstände, der zweiten Gruppe an die Hullschiene angeschlossen sind.

Zulässig ist auch, daß im erfindungsgemäßen Digital-Analog-Wandler der Mehreteileneingang der Summierungseinheit durch die freien Enden der Widerstände der zweiten Gruppe gebildet ist_β

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Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend durch Beschreibung eines Ausführungsbeispielß näher erläutert werden. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen: .

Pig. Ii ein Punktionssehaltbild des erfindungsgemäßen Digital-Analog-Wandlersϊ

Pig. 2: ein Prinzipsehaltbild der erfindungsgemäßen Einheit I.

Wie aus Pig. I zu ersehen,ist, enthält der Digital-Analog-Wandler eine Summierungseinheit I für Uormalwerte, deren Größen proportional den Zahlen einer Kodereihe, beispielsweise des Pibonacci-p-Kodes, gewählt sind. Der Ausgang X der Einheit I wirkt als Ausgang des Digital-Analog-Y/andlers, von dem eine dem p-Kode entsprechende Analoggröße abgelesen wird. An den Mehrstelle-neingang der Summierungseinheit I ist der Mehrstellenausgang einer Einheit 3 von Schaltelementen angeschlossen. Die Anzahl der Schaltelemente ist gleich "n" und entspricht der Stellenzahl des p-Kodes« An den Mehrstelleneingang der Einheit 3 ist der Mehrstellenausgang einer Abtasteinheit 4 für einen p-Kode angeschlossen, der zur Umsetzung des ^Äusgangskodes einer Zahl in andere Kodekombinationen der gleichen Zahl vorgesehen ist»

Die Ausgangskodekombinationi-gelangt auf den Mehrstelleneingang 5 des Digit al-Analog-V/andlers, der auch einen Steuereingang 6 zur Eingabe eines Steuersignals für die Abtastung des ρ-Kodes aufweist.

Die Schaltung der Abtasteinheit 4 für einen p-Kode ist für einen konkreten Wert ρ = 1 ausgelegte Die Abtastein-

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heit' 4 enthält im allgemeinen Fall (p - eine beliebige vorgegebene Zahl) "n" eintypige Punktionszellen 7 (n = Kode;-?steilenzahl), hier ist η = 8. Die L-te, der 1-ten Stelle des p-Kodes entsprechende Punktionszelle 7 ist zur Abtastung der einen I-Wert aufweisenden 1-ten Stelle für die einen O-Wert aufweisende (1 - I)- und (1 - ρ - l)-te Stelle des p~Kodes vorgesehen. In Pig. I sind die (1 - I)- und die (1 - ρ - I)-te Stelle, beispielsweise für 1 = 4, die dritte bzw* zweite Stelle« Jede Punktionsseile 7 enthält ein Flip-Flop 8. Der I-Ausgang 9 eines jeden Flip-Flop 8 stellt die l-te, an den Eingang des 1-ten (in Fig« nicht gezeigt) Schaltelementes der Einheit 3 angeschlossene Stelle des Mehrstellenausganges der Einheit 4 dar. Jede Funktionsζeile 7 enthält auch ein logisches ODER-Element 10, dessen einer Eingang eine Stelle des mehrstelligen Informationseinganges des Digital-Analog-Wandlers darstellt und dessen Ausgang an den I-Eingang II des Flip-Flops 8 der gleichen Funktionszelle 7 angeschlossen ist»

Die den Stellen von der (p + I)-ten bis zur (n - I)-ten entsprechenden Punktiohszeilen 7 schließen auch ein lagisches UND-Element 12 ein, das in Verbindung mit dem logischen ODER-Element 10 eine Abtastung der betreffenden Stelle gewährleistet«

Jedes logische UND-Element 12 weist (p + 3)* d.h. vier Eingänge, auf» Der Ausgang 13 des logischen UND-Gliedes 12 ist an den O-Eingang des Flip-Flops 8 und der erste Eingang an den I-Ausgang 9 des Flip-Flops 8 angeschlossen* Die anderen Eingänge der logischen UMD-Elemente 12 sämtlicher Funktionszellen 7 sind zusammengeschaltet und stellen den Steuereingang 6 des Digital-Analog-Wandlers dar« Zwischen den Punktlonszellen 7 der Einheit 4 bestehen

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folgende Verbindungen. Die Eingänge des logischen UND-Eleraentes 12 vom dritten bis zum (p + 3)-ten (d.h. dem vierten) der Punktionszelle 7 sind jeweils an die O-Ausgänge 14 der Flip-Flops 8 der Funktionsζeilen 7 von der (1 - I)-ten (doh. der dritten) bis zur (1 - ρ - I)-ten (d.h. der zweiten) angeschlossen· Die übrigen Eingänge der logischen ODER-Elemente 10 der 1-ten Funktionszelle 7 sind jeweils an die Ausgänge 13 der logischen UHD-Elemente 12 der (1 + I)-ten (d*h. der fünften) und der (1 + ρ + I)-ten (d.h. der sechsten) Funktionszelle 7 angeschlossen.

In Fig. 2 ist eine Prinzipschaltung der Summierungseinheit I wiedergegeben, mit deren Hilfe eine Umwandlung des "goldenen" p-Kodes in eine ihm äquivalente elektrische Spannung vorgenommen wird» Die Summierungseinheit I stellt eine Matrix von zu zwei Y/iderstandsgruppen 15 und 16 zusammengeschalteten Widerständen dar. Die eine Gruppe 15 schließt (n + I) Widerstände 15j bis 15_n+j, d.h. die Y^iderstände 15j bis 15g, ein, die einen an den zwei Enden an eine. Nullschiene 17 angeschalteten Reihenkreis bilden. Die andere Widerstandsgruppe 16 schließt (n), d.h. acht, Widerstände I6y bis I6_g ein. Eines der Enden jedes Widerstandes I6j, 16g ist an einen der Verbindungspunkte 18j bis 18g jedes Paares der Widerstände 15j bis 15q der ersten Gruppe 15 gekoppelt·

Erfolgt die Digital-Analog-Umsetzung nach dem Prinzip einer Stromaddition, sind alle anderen Enden der Widerstände 16- bia 16q an die Nullschiene 17 anzuschließen, und die Gesamtheit der Verbindungspunkte 18. bis 18g wird in diesem Fall den Mehrsteileneingang der Summierungseinheit I darstellen, dabei ist der Eingang 18- ein Eingang für

~¹⁰~ 208 9 92 ²⁶·4.ΐ979

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die höchstwertige Stelle, während der Eingang 18_R ein Eingang der niederstwertigen Stellen und des "goldenen" p-Kodes ist. - "

Die freien Enden der Widerstände I6j bis I6_ß bilden den Mehrstelleneingang der Summierungseinheit I (diese Variante ist in Fig. 2 nicht eingezeichnet), und die Digital-Analog-Umwandlung erfolgt in diesem Fall nach dem Prinzip einer iäpannungssuinmierung» Die Besonderheit der in Fig. 2 dargestellten Matrix besteht in der Auswahl von Nennwerten der Widerstände, I6j bis I6_g und 15j bis 15«, da in diesem Fall die Einheit I eine Umwandlung der "goldenen" p-Kodes verwirklicht e Die Nennwerte der Widerstände 15_O bis 15_O der ersten Gruppe 15 sindoC/ ^FR, die Nennwerte der Widerstände 15_T und 15<W^Pr und die Nennwerte aller Widerstände 16_T bis 16g der zweiten Gruppect£ R gleich, wo R - die Dimension des elektrischen WiderStandes undoL^ - eine reelle positive Wurzel der Gleichung (2)

~ x* - I = 0, die in diesem Fall (bei ρ = I) die Form x² - χ - I = 0,

annimmt, bezeichnen, und die Nennwerte der genannten Widerstände 15j, 15g» 15₂ *>^is 15_ß und 16 bis I6_ß jeweils gleich _

1 +-fi_R. 5-1 _R und 3

R, V ' R ^WiX" ' ^T ^ R

sind _β

In diesem Fall werden in der Widerstandsmatrix Widerstände nur dreier Nennwerte eingesetzt* Dadurch wird die

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Herstellungstechnologie für derartige Matrizen wesentlich vereinfacht.

Der Digital-Analog-Wandler (Pig. I) arbeitet wie folgt. Der in einen Analogwert umzusetzende Ausgangskode (beispielsweise der Fibonacci-p-Kode, oder der "goldene" p-Kode) gelangt auf den mehrstelligen Informationseingang 5 der Abtasteinheit 4 in Form einer Binärkombination elektrischer Impulse, die über die entsprechenden logischen ODER-Elemente 10 und die I-Eingänge II der Flip-Flops 8 eine Umsteuerung der den I-Werten der Ausgangskodestellen entsprechenden Flip-Flops 8 in den I-Zustand veranlassen* An den I- Ausgängen 9 dieser Flip-Flops 8 werden I-Signale ausgebildet, die über die entsprechenden Schaltelemente der Einheit 3 die entsprechenden Normalwerte (Widerstände 15j bis 15q, 16, bis 16g (Fig. 2) in der Einheit I) ansteuern. Infolgedessen tritt am.Ausgang 2 der Einheit I ein dem vorgegebenen p-Kode entsprechender Analogwert auf. Betrachten wir ferner die Arbeit des Digital-Analog-Wandlers am Beispiel der Umwandlung eines "goldenen" p-Kodes, weil . dem letzteren in der Fachliteratur weniger Aufmerksamkeit gewidmet ist. Die Potenzen der "goldenen" p-Proportion hat die Form

cL - ist eine reelle positive Wurzel der Gleichung (2).

Wird auf den Mehrstelleneingang 5 des Digital-Analog-Wandlers, beispielsweise ein "goldener" p-Kode der Form

54 488 /

76543210 - Stellennummer

IOOIOOIO .- "goldener" p-Kode .

geliefert j so wird sein Zahlenäquivalent im betreffenden

Fall die Zahl:

sein, während am Ausgang 2 (Fig* I) ein A proportionaler Analogwert formiert sein wird*

Werden in die Einheit I des Digital-Analog-Wandlers (Fig» 2) zusätzliche Normalwerte eingegeben, deren Größen negativen Potenzen der "goldenen" I-Proportions

»-I » -2 rJ -3

entsprechen, so kann mit Hilfe solch einer Einheit I ein Analogwert in eine beliebige natürliche Zahl umgesetzt werden» - . ·

Im Falle einer Umwandlung nach dem Prinzip einer Stromaddition (Fig» 2) gelangt von den Ausgängen der Einheit der Schaltelemente, die den I-Stellen des "goldenen" p-Kodesentsprechen, auf den entsprechenden Eingang 18j bis 18f> ein ITormalstrom I * Die "goldene" p-Proportion besitzt eine folgende Grundeigenschafti

¹-ρ-

die für eine beliebige ganze Zahl 1 gilt«,

Bei P=I hat die identische Gleichheit (h) die Form:

¹ ^² (5)

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Unter Berücksichtigung der Eigenschaften (4) und (5) fällt es nicht schwer, sich davon zu überzeugen, daß der Ersatzwiderstand in einem beliebigen Punkt 18_T bis 18_Q gegen die Nullschiene 17 konstant und gleich ß R ist, wobei - -

β = bedeutet und der Spannungsüber-

tragungsfaktor zwischen zwei benachbarten Punkten (beispielsweise zwischen 18« und 18^) gleich^ ~" ist· Bei der Zuführung des Kormalstromes I_Q an dem einen Verbindungspunkt der Widerstände 15^» 1f>₂» 1^₁ darstellenden Punkt 18g erscheint daher am Ausgang 2 eine elektrische Spannung gleich ß I R, und bei der Zuführung des Uormalstroms an den nachfolgenden Punkten 18„, 18g,... werden am Ausgang 2 jeweils Spannungen

ß_pI_oR<^~^I,ß_pI₀Ro<^²,... usw. auftreten»

Die den Stellenwert der 1-ten Stelle mit den Stellenwerten der zwei vorhergehenden Steilen, der 0- - I)- und der (1 - ρ - I)-ten Stelle, verbindende oben beschriebene Eigenschaft des Pibonacci-p-Kodes und des "goldenen" p-Kodes gestattet es, die metrologische Kontrolle des Digital-Analog-Wandlers bei Anwendung der Abtasteinheit. 4 für die p-Kodes wesentlich zu vereinfachen. Wenn beispielsweise dem mehrstelligen Informationseingang 5 ein der siebenten PotenzoLj der identischen Gleichheit (5)

= 10000000

-14- cuo yy£- 26.4.1979

.54 488 /

genügenden "goldenen" I-Proportion entsprechender "goldener" p-Kc-de zugeführt wird, wonach auf Grund der identischen Gleicheit (5) eine Abtastung in der Einheit 4 der siebenten, einen I-Wert aufweisenden Stelle für die einen O-Wert aufweisende sechste und fünfte Stelle durchgeführt wird, d.h. eine folgende Umwandlung

76543210 -. ^stellennummern ₇ JlOOOOOOO - Stellenwerte

¹ Loiiooooo

vorgenommen wird_f - so ändert sich hierbei das Zahlenäquivalent A des p-Ausgangskodes nicht. Polglich darf der Wert am Ausgang 2 bei derartiger Umwandlung nicht geändert werden* Wenn danach die fünfte Stelle für die vierte und dritte und dann die dritte für die zweite und erste Stelle abgetastet, d*h» eine folgende Umwandlung des Kodes«

76543210 - ^Stellennummern

ί01100,000 - .

OIOIIOOO pIOIOIIO

vorgenommen wird, so dürfen solche Kodeumwandlungen keine Änderung des Ausgangswertes am Ausgang 2 bewirken· Die Abweichung des Analogwertes vom Vorgabewert um einen den metrologischen "Pehler des Digital-Analog-Wandlers überschreitenden ^wert ist gerade ein Merkmal seiner Nichtübereinstimmung mit den metrologischen Charakteristiken.

Die genannte Idee der metrologischen Kontrolle des Di-

-15- 2Q& 9 92²⁶·⁴·¹⁹⁷⁹

54 488 /

gital-Analog-Wandlers liegt der Wirkungsweise der Abtasteinheit 4 im Betrieb der metrologischen Kontrolle zugrunde. Es mag im betrieb der metrologischen Kontrolle am Mehrstelleneingang 5 ein dem zu kontrollierenden Normalwert entsprechender Kode, beispielsweise ein dem Stellenwert der siebenten Stelle entsprechender p-Kodet

765432IO - Stellennummern ⁷ =10000000 - Stellenwerte

eintreffen. Hierbei geht das Flip-Flop 8 der Funktionszelle 7 der höchsten Stelle in den I-Zustand über, weshalb sich

7 am Ausgang 2 eino^j proportional Analogwert und am ersten Eingang des logischen UND-Elementes 12 der Funktionszelle der höchsten Stelle ein Freigabepotential ausbilden·

Zuerst wird eine metrologische Kontrolle der Größe des N_ormalwertes der siebenten Stelle verwirklicht, wozu mit Hilfe eines Nullorgans (beispielsweise eines empfindlichen Galvanometers) derö^-l entsprechende analoge Ausgangswert mit

7 einemc«tI entsprechenden äußeren Normalwert verglichen wird·

Danach wird eine metrologische Kontrolle der Beziehung. (4) zwischen den Normalwerten verwirklicht. Zu diesem Zweck wird der Steuereingang 6 mit einem Kodeabtastsignal beaufschlagt, das einen Kurzzeitimpuls darstellt, dessen Dauer gleich der Dauer des Übergangsprozesses im logischen UND-Element 12 ist. Dieser Impuls führt zur Erscheinung eines I-Signals am Ausgang 13 des logischen UND-Elementes 12 der Funktionszelle 7 der höchsten Stelle, was das Flip-Flop 8 der Funktionszelle 7 der höchsten Stelle in

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^ 54 488/

den 0-Zustand umsteuern läßt, während über die logischen ODBR-Elemente 10 der Funktionsζeilen 7 der zwei vorangehenden Stellen dieser Impuls die Flip-Flo'ps 8 der Funktionszellen 7 der zwei vorhergehenden Stellen in den !-Zustand umkippen läßt, d.h. die Einheit 4 geht in einen anderen

entsprechenden Zustand:

76543210 - SteHennummern

OIIOOOOO - Stellenwerte des "goldenen" p-Kodes

In diesem Zustand wird nochmals die Konstanz des 'Analogwertes am Ausgang 2 des Digital-Analog-Wandlers geprüfte

In solch einem Zustand erscheinen in der Einheit 4 am ersten, dritten und vierten Eingang des logischen UM)-EIe rnentes 12 der fünften Stelle Freigabepotentiale. Nach der Einspeisung am Steuereingang 6 des nächsten Abtaatimpulses geht die Einheit 4 in einen neuendjr entsprechen den Zustand:

76543210 - Stellennummern

0I0II000 - "goldener" p-Kode

und nach der Einspeisung am Steuereingang 6 des dritten

7 Impulses in den letztenouL entsprechenden Zustand %

76543210 - Stellennummern 0I0I0II0 ~ "goldener" p-Kode

über* .

Hierbei v/ird nach ^©cL©¹¹¹ am Steuereingang 6 erseheinenden

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54 488 /

Abtastimpuls die Konstanz des Analogwertes am Ausgang 2 geprüft. Da bei jedem Schritt der metrologischen Kontrolle die Größen der Normalwerte der drei-benachbarten Stellen: der 1-ten, der (1 - I)-ten und der(l - 2)-ten, verglichen werden, so ist bei der Nichtübereinstimmung des Digital-Analog-Wandlers mit den metrologischen Charakteristiken die Ursache dieser Nichtübereinstimmung mit einer Genauigkeit bis zu drei Stellen leicht festzustellen.

Die metrologische Kontrolle solch eines Digital-Analog-Wandlers kann auch mit Hilfe eines hochempfindlichen Oszillografen vorgenommen werden, der die Wechselkomponente abtrennt und an dessen Ausgang angeschlossen ist* Zu diesem Zweck genügt es, auf den Mehrstelleneingang 5 mehrfach einen gleichen Kode, beispielsweise einen p-Kode:

765432IO - Stellennummern I0ÖOOOOO - "goldener" p-Kode

zu liefern und nach jeder Aufzeichnung mit Hilfe von am Steuereingang 6 ankommenden Kodeabtastimpulsen den Kode abzutasten« Hierbei kann man über die Übereinstimmung des Digital-Analog-Wandlers mit den metrologischen Charakteristiken nach der Amplitude der Wechselkomponente auf dem Bildschirm des Oszillografen urteilen»

Vorteilhaft ist beim vorliegenden Digital-Analog-Wandler eine beträchtliche Vereinfachung der Prozedur der Einstellung der Normalwerte der Einheit.I. Bei ρ - I genügt es, im n-stelligen Digital-Analog-Wandler et ~~ proportionalen Normalwert der höchsten (n - I)-ten Stelle und einen

-ie- d%ß& 992²⁶·⁴·¹⁹⁷⁹

- 54 488 /

⁰^ /" proportionalen Hormalwert der vorhergehenden (n - 2)~ -ten Stelle einzustellen, wonach der Normalwert der (n - 3)- -ten ^stelle in der Weise eingestellt wird, daß die Bez iehung:

erfüllt wird, und nach der Einstellung des Horrnalwertes der ^i -- 3)-ten Stelle wird der Normalwert der (n - 4)-ten Stelle derart geführt _s daß die Beziehung:

(7)

erfüllt wird

Darüber hinaus kann die in der Einheit 4 zustande kommende Kodeabtastung wirksam zur Erhöhung der Genauigkeit des Digit&l-Analog-Wandlers durch Mitteilung des Analogwertes bei verschiedenen diesem entsprechenden Kodekombinationen herangezogen werden. Dazu reicht es au.Sj an deren Ausgang eine Mittelungseinrichtung anzuschließen und auf deren Eingang mehrfach einen "goldenen" p-Kode zu liefern und dann ihn mit Hilfe der Abtasteinheit 4 umzuwandeln« Bei derartiger Betriebsart ist es im Digital-»Ana~ log-Wandler ein leichteres, dessen kontinuierliche metrologische Kontrolle zu organisieren. Zu diesem Zweck genügt es, an den Ausgang des Digital-Analog-Wandlers eine Einrichtung zur Abtrennung der Wechselkomponente anzuschließen, deren Ausgang an eine Kontrolleinrichtung für die Amplitude der Wechselkomponente anzukoppeln

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Die genannten Vorteile des vorliegenden Digital-Analog-Wandlers berechtigen zu der Annahme, daß er eine weitgehende Anwendung in der Digitalmeßtechnik, insbesondere bei der metrologischen Kontrolle von höchstpräaisen Digit al-Analog-Y7andlern, finden wird, deren Genauigkeit die der bestehenden Meßapparatur übersteigen muß.

Claims (1)

1. -20- Ζΰ& fff 26.4.1979

   ; 54 488 / 17

   JErf indungaanspruch ·

   1e Digit al-Analog-Wandlex*, der eine . Sirrnmierungs einheit für Hormalwerte, deren Größen den Kodestellenwerten proportional sind, deren 1-ter Stellenwert gleich einer Summe der Stellenwerte der (1 - I)-ten und der (1 - ρ - I)~ten Stelle ist und eine Einheit von Schaltelementen nach der Kodestellenzahl enthält_s deren Mehrstellenausgang an den Mehrstelleneingang der Summierungseinheit für Normal v/erte angeschlossen ist, deren Ausgang als Ausgang des Bigital~Analog-V7andlera auftritt, gekennzeichnet dadurch, daß es eine Kodeabtasteinheit (4) gibt, deren Mehrstellenausgang an den Mehrstelleneingang der Einheit (3) von Schaltelementen angeschlossen ist und die einen mehrstelligen Informationseingang (5) zur Eingabe einer Kodekombination und einen Steuereingang (6) zur Eingabe eines Kodeabtastsignals aufweist, wobei ρ - eine vorgegebene natürliche Zahl bezeichnet.

   2t Digital-Analog-Wandler nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Kodeabtasteinheit (4) "n" Punktionszellen (7)$ deren 1-te, der 1-ten Kodestelie entsprechende ein Flip-Flop (8) einschließt, dessen !-Ausgang (9) die 1-te Stelle des Mehrstellenausganges der Abtasteinheit (4) darstellt, ein logisches ODER-Element (10) enthält j dessen erster Eingang als l~te Steile des mehrstelligen Informationseinganges (5) der Abtast-

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   einheit (4) auftritt und dessen Ausgang an den I-Eingang (11) des Flip-Flops (8) angeschlossen ist, außerdem die den Stellen von der (p + I)-ten bis zur (n - I)-ten entsprechenden Funktionszellen (7) ein logisches UND-Element (12) mit (p + I) Eingängen einschließen, dessen Ausgang (13) an den O-Eingang des Flip-Flops (8) der gleichen Funktionszelle (7), dessen erster Eingang an den I-Ausgang (9) des Flip-Flops (8) angeschlossen und die zweiten Eingänge der logischen UlTD-Elemente (12) sämtlicher Funktionszellen .(7.0 zusammengeschaltet sind und als Steuereingang (6) der Abtasteinheit (4) fungieren, die Eingänge vom dritten bis zum (p + 3)-ten eines jeden logischen UKD-Elementes (12) der 1-ten Funktbnszelle jeweils an die O-Ausgänge (14) der Flip-Flops (8) der Funktionszellen (7) von der (1 - I)-ten bis zur (1 - ρ - I)-ten, die zweiten und die dritten Eingänge des logischen ODER-Elementes (10) der 1-ten Funktionszelle jeweils an die Ausgänge der logischen UND-Elemente (12) der (1 + I)-ten und der (1 + ρ + I)-ten Funktionszelle (7) angeschlossen sind, wobei η - die Kodestellenzahl

   1 = 0,1,2,.o.,(n - I)
   bedeuten·

   Digital-Analog-Wandler nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Summierungseinheit (I) für Normalwerte in Form einer eine erste Gruppe (15) aus (n + I) Widerständen und eine zweite Gruppe (16) aus η Widerständen einschließenden Widerstandsmatrix ausgeführt ist, die Widerstände (15j bis 15_η+τ) <*er ersten Gruppe (15) einen an den zwei Enden an eine Hullschiene (17) ge-

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   schalteten Reihenkreis bilden und jeder der Widerstände (1-6j bis 16 ) der zweiten Gruppe (16) mit einem Ende an den Yerbindungspunkt (18j bis 18 ) jedes Paares der Widerstände (15j biw 15_n+j) d®^ ersten Gruppe (15) angeschlossen ist_s der Yerbindungspunkt (18j) dea ersten Paares der Widerstände (15j und 152) der ersten Gruppe (15) den Ausgang (2) des Digital-Analog-Wandlers darstellt, wobei der erste Widerstand (15j) und der (n + I)=te Widerstand (15_n+j) aus der ersten Widerstandsgruppe (15) einen Wert ^L R_t alle übrigen Widerstände (15₂ bis 15_n) der ersten Gruppe (15) einen Wert «L -pR und jeder

   der Widerstände (16_T bis 16 ) der zweiten Gruppe (16) einen Wert a^ P+Ij> haben, wobei <=c - eine reelle positive

   P
   Wurzel der Gleichung

   χΡ - I . 0
   bedeuten.

   4«Digital-Analog-Wandler nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurchj daß die. Yerbindungspunkte (18j bis 18 ) jedes der 7/iderständ.e (15j bis 15_n+j) ^der ersten Widerstandsgruppe (15) den Mehrstelleneingang der Sununierungseinheit (I) bilden und die freien Enden sämtlicher Widerstände (Ι6γ bis 16 ) der zweiten Gruppe (16) an die ITullschiene (17) angeschlossen sind*

   5« Digital-Analog-Wandler nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Mehrst eil ene ingang der Sumrn i er ungs einheit (I) durch die freien Enden der Widerstände (16^ bis 16 ) der zweiten Gruppe (16) gebildet ist*

   O)