DE2848911A1 - Digital-analog-wandler - Google Patents

Digital-analog-wandler

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DE2848911A1 DE19782848911 DE2848911A DE2848911A1 DE 2848911 A1 DE2848911 A1 DE 2848911A1 DE 19782848911 DE19782848911 DE 19782848911 DE 2848911 A DE2848911 A DE 2848911A DE 2848911 A1 DE2848911 A1 DE 2848911A1
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • HELECTRICITY
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Description

  • DIGITAL-ANALOG-WANDLER
  • Die Erfindung betrifft das Gebiet der Rechen und der Digitalme13technik und bezieht sich insbesondere auf Digital--Analog -Wandler.
  • Die Erfindung kann in Digital-Analog-Wandlern und Däg italmeßgeräten ausgewertet werden.
  • Es sind Digital-Analog-Wandler (E.I. Gitis, "Informationswandler für elektronische Digitalrechenmaschinen", 1971) bekannt, die eine Summierungseinheit für den Kodestellenwerten proportionale Formalwerte enthalten. Der Ausgang der Summierungseinheit stellt den Ausgang des Digital-Analog-Wandlers dar, der auch eine Einheit von Schaltelementen einschließt, deren Zahl gleich der Kodestellenzahl ist. Die Schaltelemente steuern die Einschaltung entsprechender Normalwerte. Der Ausgang eines jeden Schaltelements ist an einen entsprechenden Eingang der Summierungseinheit angeschlossen. Die Eingänge der Schaltelemente stellen die Eingänge des Digital-Analog-Wandlers dar.
  • Bekanntlich sind Digital-Analog-Wandler hauptsächlich durch einen Fehler bei der Unwandlung des Codes in einen Analogwert gekennzeichnet, wobei unter dem Fehler eine Abweichung des Analogwertes von dem dem umzusetzenden Kode entsprechenden Nennwert verstanden wird.
  • Das Verteilungsgesetz für den Systemfehler von Digital--Analog-Wandlernweist einen sehr komplizierten Charakter auf, der durch Abweichungen von Größen der Normalwerte von den Nennwerten bedingt ist, worauf auch die Kompliziertheit einer metrologischen Kontrolle für solche Digital-Analog--Wandler zuruckzuführen ist.
  • Besonders bemerkbar macht sich das Problem der metrologischen Kontrolle von Digital-Analog-Wandlern beim 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 Normale zur Prüfung der hochgenauen Meßapparatur 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 Außenmessungen verwirklicht werden kann, ist es bei einem bestimmten Genauigkeitsgrad unmöglich, die metrologische Kontrolle der Digital-Analog -Wandler vorzunehmen.
  • Es sind auch Digital-Analeg-Wandler (s. einen Beitrag von W.S. Galalu, W.W. Bratkewitsch, A.P. Stachow "Wandler von Kode in Spannung für (i,k,s) - Algorithmen, UdSSR-Hochschulennachrichten, Gerätebau, Bd. XVIII, H. 4, 1975) bekannt, die ähnlich dem oben beschriebenen Digital-Analog--Eandler ausgeführt sind. Die Besonderheit dieser Einrichtung besteht darin, daß die Stellenwerte des an den Eingängen der Schaltelemente eintreffenden Kodes entsprechend einer wiederkehrenden Fibonacci- Beziehung gewählt sind, d.h.
  • der Stellnwert der 1-ten Kodestelle ist gleich dem Stellenwert der (1 -1)-ten und der (l-p-1)-ten Stelle.
  • Jedoch ist bei diesem Digital-Analog-Wandler die metrologische Kontrolle komplizierter, was durch die oben beschriebenen Erwägungen und Ursachen bedingt ist.
  • Darüber hinaus ist es bei diesem Digital-Analog-Wandler unmöglich, eine Umwandlung des "goldenen" p-Eodes in einen Analogwert zu verwirklichen. Unter dem "goldenen" p-Kode wird die Darstellung einer reelen Zahl A in Form eines Polynoms verstanden, wobei eine Binärziffer in der l-ten Stelle des "goldenen" p- Kodes - - den Stellenwert der l-ten Stelle des Codes, der eine p l-te Potenz der "goldenen" Proportion darstellt, αp - - eine "goldene" p-Proportion, die eine positive Wurzel einer Gleichung - xp -1 = 0 (2) darstellt (p - eine vorgegebene natürliche Zahl), bezeichnen.
  • Die Äusnutzurg des "goldenen" p-Eodes kann zu einer Vereinfachung der Summierungseinheit, nämlich zu einer Reduzierung der Zahl der Normaiwiderstände eines Gitters führen, das den "goldenen" p-Kode in einen Analogwert umsetzt.
  • Zweck 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.
  • 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 Ausganagszahl entsprechenden Ausgangskodes in Kodekombinationen der gleichen Zahl insbesondere durch Ausnutzung eines 'tgoldenen" p-Kodes, sichert und darüber hinaus eine Summierungseinheit aufweist, die sich aus Widerständen mit einer begrenzten Zahl von Nennwerten zusammensetzt.
  • Dies wird dadurch erreicht, daß bei einem . ital-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 Normaiwerte angeschlossen ist und deren Ausgang den Ausgang des Digital-Analog-Wandlesr darstellt, gemäß der Erfindung eine einen mehrstelli;en Informationseingang zur Eingabe einer Kodenkombination und einen Steuereingang zur Eingabe eines Signals für eine Kodeabtastung aufweisenden Kodeabtasteinheit vorgesehen ist, deren Meherstellenausgang an den Mehrstelleneingang der Einheit von Schaltelementen angeschlossen ist.
  • Zweckmässigenthält im Digital-Analog-Wandler die Kodeabtasteinheit gemäss der Erfindung n Funktionszellen, deren l-te, der l-ten Kodestelle entsprechende ein Flip-Flop aufweist, dessen Ausgang die l-te Stelle des Mebrstellenausganges der Abtasteinheit darstellt und ein logisches ODER-Element, dessen erster Eingang als l-te Stelle des mehrstelligon Informationseinganges der Abtasteinheit auftritt und dessen Ausgang an den 1 í-Eingang des Flip-Flops angeschloven ist, ausserdem schliessen die den Stellen von der (p + 1)-ten bis zur (n - 1)-ten entsprechenden Funltionszollen ein logisches UND-Element mit (p + 3) Eingängen ein, dessen Ausgang an den 0-Eingang des Flip-Flops der gleichen Funktionszelle und dessen erster Eingang an den 1-Ausgang des Flip-Flops angeschlossen ist, während die zweiten Eingänge der logischen Um elemente sämtlicher Funktionszeilen zusammengeschaltet sind und als Steuereingang der Abtasteinheit dienen, die Eingänge vom dritten bis zum ( p + 3) - ten jedes logischen UND- Elementes der 1-ten Funktionszelle jeweils an die 0-Ausgänge der Plip-Flops der Funktionszellen von der (1 - 1)-ten bis zur (1 - p - 1)-ten unddie zweiten und die dritten Lingänge des logischen ODER-Elementes der l-ten Funktionszelle jeweils an die Ausgänge der logischen UND-Elemente der (1 + 1)-ten Funktionszelle angeschlossen sind, wobei 1 = 0,1,2,3,...,(n-1) n - die Stellenzahl des p-Eodes bedeuten.
  • Bevorzugt ist im erfindungsgemäßen Digital-Analog--Wandler die Summierungseinheit für Nonnalwerte in Form einer eine erste Gruppe aus (n + 1) Widerständen und eine zweite Gruppe aus n Widerständen umfassenden Widerstandsmatrix ausgeführt, während die Widerstände der ersten Gruppe einen an den zwei Enden an eine Nullschiene geschalteten Reihenkreis bilden und jeder der Widerstände der zweiten Gruppe mit edlem Ende an den Verbindungspunkt jedes Paares der Widerstände der ersten Gruppe angeschlossenist und der Verbindungspunkt des ersten Widerstandspaares der ersten Gruppe den Ausgang des Digital-Analog-Wandlers darstellt, wobei der erste und der (n + 1)-te Widerstand aus der ersten Widerstandsgruppe einen Wert αpR, alle übrigen Widerstände der ersten Gruppe einen Wert αp-pR und jeder der Widerstände der zweiten Gruppe einen Wert αp+IR haben. wobei α eine reale positive Wurzel der p p Gleichung (2) o bedeutet.
  • Zweckmässig ist, daß Im erfindungsgemäßen Digital-Analog-Wandle r die Verbindungspunkte jedes Widerstandspaares der ersten Widerstandgruppe den Mehrstelleneingang der Summierungseinheit bilden und die freien Enden sämtlicher Widerstände der zweiten Gruppe an die Nullschiene angeschlossen sind.
  • Zweckmässig ist auch im erfindungsgemä.ßen Digital--Analog-Wandler der Mehrstelleneingang der Summierungseinheit durch die freien Enden der Widerstände der zweiten Gruppe gebildet.
  • Die Vorteile der Errindung werden aus einer nachfolgenden eingehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und aus der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich. Es zeigt: Fig. 1 ein Funktionsschaltbild des erfindungsgemaßen Digital-Analog -Wandlers; Fig. 2 ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Summierungseinheit.
  • Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, enthält der Digital~ -Analog-Wandler eine Summierungseinheit 1 für Normalwerte, deren Größen proportional den Zahlen einer Kodereihe, beispielsweise des Fibonacci-p-Eodes, gewählt sind. Der Ausgang 2 der Einheit 1 wirkt als Ausgang des Digital-Analog-Wandlers, von dem eine dem p-Eode entsprechende Analoggröße abgelesen wird. An den Mehrstelleneingang der Summierungseinheit 1 ist der Mehrstellenausgang einer Einheit 3 von Schaltelementen angeschlossen. Die Anzahl der Schaltelemente ist gleiche n , wo n -die Stellenzahl des p-Eodes ist. An den Mehrstelleneingang der Einheit 3 von Schaltelementen ist der Mehrstellenausgang einer Abtasteinheit 4 für einen p-Rode angeschlossen, der zur Umsetzung des Ausgangskodes einer Zahl in andere Kodekombinationen der gleichen Zahl vorgesehen ist.
  • Die Ausgangskodekombination gelangt auf den Medrstelleneingang 5 des Digital-Analog-Wandlers, der auch einen Steuereingang 6 zur Eingabe eines Steuersignals für die Abtastung des p-Kodes aufweist.
  • Die Schaltung der Abtasteinheit 4 für einen p-Kode ist für einen konkreten Wert p = 1 ausgelegt. Die Abtasteinheit 4 enthält im allgemeinen Fall ( p - eine beliebige vorgegebene Zahl) n eintypige Funktionszellen 7, wo n die Kodestellenzahl ist, hier ist n = 8. Die B-te, der 1-ten Stelle des p-Kodes entsprechende Funktionszelle 7 ist zur Abtastung der einen 1-Wert aufweisenden 1-ten Stelle für die einen Wert aufweisenden (1 - 1)- und (1 - p - 1)-te Stelle des p-Kodes vorgesehen. In Fig. 1 sind die (l - 1)- und die (1 - p - 1)-te Stelle, beispielsweise für 1 = 4, die dritte bzw. zweite Stelle. Jede Funktionszelle 7 enthält ein Flip -Blop 8. Der 1-Ausgang 9 eines jeden Flip-Flops 8 stellt die 1-te, an den Eingang des 1-ten (in Fig. nicht geæeigten) Schaltelementes der Einheit 3 angeschlossene Stelle des Mehrestellenausganges der Einheit 4 dar. Jede Funktionszelle 7 enthält auch ein logisches ODER-Blement 10, dessen einer Eingang eine Stelle des mehrstelligen Informationseinganges des Digital-Analog-Wandlers darstellt und dessen Ausgang an den 1-Eingang 11 des Flip-Flops 8 der gleichen Funktionszelle 7 angeschlossen ist.
  • Die den Stellen von der (p + ten bis zur (n -1 )-ten entsprechenden Funktionszellen 7 schließen auch ein logisches UND-Blement 12 ein, das in Verbindung mit dem logischen ODER-Element 10 eine Abtastung der betreffenden Stelle gewährleistet.
  • Jedes logische UND-Element 12 weist (p + )), d.h. vier Eingänge, auf. Der Ausgang 13 des logischen UND-Gliedes 12 ist an den O-Eingang des Flip-Flops 8 und der erst-e Eingang an den Ausgang 9 des Flip-Flops 8 angeschlossen. Die anderen Eingänge der logischen UND-Elemente 12 sämtlicher Funktionszellen 7 sind zusammengeschaltet und stellen den Steuereingang 6 des Digital-Analog-Wandlers dar. Zwischen den Funktionszellen 7 der Einheit 4 sind folgende Verbindungen hergestellt. Die Eingänge des logischen UND-Elementes 12 vom dritten bis zum (p + 3)-ten (d.h. dem vierten) der Funktionszelle 7 sind jeweils an die O-Ausgänge 14 der Flip-Flops 8 der Funktionszellen 7 von der Cl - i)-ten (d.h. der dritten) bis zur (1 - p-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 UND-Elemente 12 der (1 + 1)-ten (d.h. der fünften) und der (1 + p + 1.)-ten (d.h. der sechsten) Funktionszelle 7 angeschlossen.
  • In Fig. 2 ist eine Prinzipschaltung der Summierungseinheit 1 wiedergegeben, mit deren Hilfe eine Umwandlung des "goldenen" p-Eodes in eine ihm äquivalente elektrische Spannung vorgenommen wird. Die Summierungseinheit 1 stellt eine Matrix von zu zwei Widerstandsgruppen 15 und 16 zusammengeschalteten Widerständen dar. Die eine Gruppe 15 schließt (n + 1) Widerstände 15i bis 15n+1, d.h. die Widerstände 151 bis 159 ein, die einen an den zwei Enden an eine Nullsciene 17 angeschlossen Reihenkreis bilden. Die andere Widerstandsgruppe 16 schließt (n),d.h. acht, Widerstände 161 bis 168 ein. Eines der Enden jedes Widerstandes 161, 168 ist an einen der Verbindungspunkte 181 jedes Paares der Widerstände 151 bis 159 der ersten Gruppe 15 gekoppelt.
  • Erfolgt die Digital-Analog-Umstzung nach dem Prinzip einer Stromaddition, sind alle andere rein Enden der Widestände 161 bis 168 an die Nullschiene 17 anzuschließen, und die Gesamtheit der Verbindungspunkte 181 bis 188 wird iii diesem Fall den Mehrstelleneingang der Summierungseinheit 1 darstellen, dabei ist der Eingang 181 ein Eingang für die höchstwerte Stelle, während der Eingang 188 ein Eingang der niederstwertigen Stellen und des "goldenen" p-Kodes ist Die freien Enden der Widerstände 161 bis 168 bilden den Mehrstelleneingang der Summierungsienheit 1 (diese Variante ist in Fig. 2 nicht einzeichnet), und die Digital--Analog-Umwandlung erfolgt in diesem Fall nach dem Prinzip einer Spannungssummierung. Die Besonderheit der in Fig. 2 dargestellten Matrix besteht in der Auswahl von Nennweiten der Widerstände 161 bis 168 und 151 bis 159¢ da in diesem Fall die Einheit 1 eine Umwandlung der "goldenen" p-Kodes verwirklicht. Die Nennwerte der Widerstände 152 bis 158 der ersten Gruppe 15 sind αp-pR, die Nennwerte der Widerstände 151, und lS9cQpPR und die Nennwerte aller Widerstände 161 bis 168 der zweiten Gruppe αpp+1R gleich, wobei R die Dimension des elektrischen Widerstandes und αp eine reele positive Wurzel der Gleichung (2) - 1 1 0, die in diesem Fall (bei p = 1 ) die Form - x - 1 = annimmt, bezeichnen, und die Nennwerte der genannten Widerstande 151, 159152 bis 158 und 161 bis 168 jeweils gleich sind.
  • In diessem Fall werden in der Widerstandsmatrix Wider stände nur dreier Nennwerte eingesetzt, was die Herstellungstechnologie für derartige Matrizen wesentlich vereinfacht.
  • Die Arbeit des Digital-Analog-Wandlers (Fig. 1) geschieht 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 1-Eingänge 11 der Flip-Flops 8 eine Umsteuerung der den 1-Wert;en der Ausgangkodestellen entsprechenden Flip-Flops 8 in den 1-Zustand veranlassen. An den 1-Ausgängen 9 dieser Flip-Flops 8 werden 1-Signale ausgebildet, die über die entsprechenden Schaltelemente der Einheit 3 die entsprechenden Normalwerte (Widerstände 151 bis 159,161 bis 168 (Fig. 2) in der Einheit 1) ansteuern. Infolgedessen tritt am Ausgang 2 der Einheit 1 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 haben die Form: αp0, αp1, αp2,...,αpl-1 (3), worin αp eine reele positve Wurzel der Gleichung (2) ist.
  • Wird auf den Mehrstelleneigang 5 des Digital-Analog-Wand lers, beispielsweise ein "goldener" p-Eode der Form 76543210 - Stellennummer 10010010 - "goldener" p-Eode geliefert, so wird sein Zahlenäquivalent im betreffenden Ball die Zahl: sein, während am Ausgang 2 (Fig. 1) ein A proportionaler Ana loEwert gebildet sein wird.
  • Werden in die Einheit 1 des Digital-Analog-Wandlers (Fig. 2) zusätzliche Normalwexte eingegeben, deren Größen negativen Potenzen der "goldenen" 1-Proportion α1-1, α1-2, α1-3, ..., usw.
  • entsprechenden, so kann mit Hilfe solch einer Einheit 1 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 3 der Schaltelemente, die den 1-Stellen des "goldenen" p-Kodes entsprechen, auf den entsprechenden Eingang 18. bis 188 ein Normalstrom Io. Die "goldene" p-Proportion besitzt eine folgende Grundeigenschaft: die für eine beliebige ganze Zahl 1 gilt.
  • Bei p - 1 hat die identische Gleichung (5) die Farm: Unter Berücksichtigung der Gleichungen (4) und (5) fällt es nicht schwer, sich davon zu überzeugen, dass der Ersatzwiderstand in einem beliebigen Punkt 181 bis 188 gegen die Nullschiene 17 konstant und gleich zur R ist, wobei αp bedeutet und der Spannungsübertragungsfaktor P 1 ap zwischen zwei benachbarten Punkten (beispielsweise zwischen 182 und 183) gleich αp-1 ist. Bei der Zuführung des Normalstroms Io an dem einen Verbindungspunkt der Widerstände 15l, 152? 16l darstellenden Punkt 188 erscheint daher am Ausgang 2 eine elektrische Spannung gleichh #pIoR, und bei der Zuführung des Normalstroms an den nachfolgenden Punkten 182, 188, ... werden am Ausgang 2 jeweils Spannungen auftreten.
  • Die den Stellenwert der 1-ten Stelle mit den Stellenwerten der zwei vorhergehenden Stellen, der (l - 1)- und der (1 - p - 1)-ten Stelle, verbindende oben beschriebene Liegen schaft des Fibonacci-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 Potenz der identischen Gleichung (5) α17 = 10000000 genügenden "goldenen" 1-Proportion entsprechender "goldener" p-Kode zugeführt wird, wonach auf Grund der identischen Gleichung (5) eine Abtastung in der Einheit 4 der siebenten, einen 1-Wert aufweisenden Stelle für die eine O-Wert aufweisende sechste und fünfte Stelle durchgeführt wird, d.h. die folgende Umwandlung 76543210 - Stellennummern Stellenwerte vorgenommen wird, so ändert sich hierbei das Zahlenäquivalent A des p-Ausgangskodes nicht, und folglich 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, dh. eine folgende Umwandlung des Kodes: 76543210 - Stellennummern vorgenommen wird, so dürfen solche Kodeumwandlungen keine Anderung des Ausgangswertes am Ausgang 2 bewirken. Die Abweichung des Analogwertes vom Vorgabewert um einen den metrologischen Fehler des Digital Analog-Wandlers über schreitenden Wert ist gerade ein Merkmal seiner Nichtübereinstimmung mit den metrologischen Charakteristiken.
  • Die genannte Idee der metrologischen Kontrolle des Digital-Analog-Wandlers liegt der Wirkungsweise der Abtasteinheit 4 im Betrieb der metrologischen Kontrolle zugrunde. Es möge im Betrieb der metrologischen Kontrolle am Mehrstelleneingang 5 ein dem zu kontrollierenden Normalwert entsprechender Kode, beispielsweise ein dem Stellenwert der siebenten Stelle entsprechender p-Kode: 76543210 - Stellennummern =10000000 - Stellnwerte eintreffen. hierbei geht das Flip-Flop 8 der Funktionszelle 7 der hächsten Stelle in den 1-Zustand über, weshalb sich am Ausgang 2 ein α17 proportional Analogwert und am ersten Eingang des logischen UND-Elementes 12 der Funktionszelle 7 der höchsten Stelle ein Freigabepotential ausbilden.
  • Zuerst wird eine metrologische Kontrolle der Größe des Normalwertes der siebenten Stelle verwirklicht, wozu mit Hilfe eines Nullorgans (beispielsweise eines empfindlichen Galvanometers) der α17 entsprechende analog Ausgangwert mit einem α17 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 Übergangsprozeses im logischen UND-Element 12 ist, Dieser Impuls führt zum Auftreten eines 1-signals am Ausgang 19 des logischen UND-Elements 12 der Funktionszelle 7 der höchsten Stelle, was das Flip-Flop 8 der Funktionszelle 7 der höchsten Stelle in den O-Zustand umsteuern läßt, während über die logischen ODER-Elemente 10 der Funktionszellen 7 der zwei vorangehenden Stellen dieser Impuls die Flip-Flops 8 der Funktionszellen 7 der zwei vorhergehenden Stellen in den 1-Zustand umkippen läßt, d.h. die Einheit 4 geht in einen anderen entsprechenden Zustand: 76543210 - Stellennummern 01100000 - Stellenwerte des "goldenen" p-Kodes über.
  • In diesem Zustand wird nochmals die Konstanz des Ana-Iogwertes am Ausgang 2 des Digital-Analog-Wandlers geprüft.
  • In solch einem Zustand erscheinen in der Einheit 4 am ersten, dritten und vierten Eingang des logischen UND-Elementes 12 der fünften Stelle Freigabepotentiale. Nach der Einspeisung am Steuereingang 6 des nächsten Abtastimpulses geht die Einheit 4 in einen neuen d7 entsprechenden Zustand: 76543210 - Stellennummern 01011000 - "goldener" p-Eode und nach der Einspeisung am Steuereingang 6 des dritten Impulses in den letzten α17 entsprechenden Zustand: 76543210 - Stellennummern 01010110 - "goliener" p-Eode über.
  • Hierbei wird nach Jedem am Steuereingang 6 erscheinen~ den Abtastimpuls die Konstanz des Analogwertes am Ausgang 2 geprüft. Da bei jedem Schritt der metrologischen Kontrolle die Großen der Normalwerte der drei benachbarten Stellen: der 1-ten, der (1 - 1 )-ten und der (1 - 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 Steilen leicht festzustellen.
  • Die metrologische Kontrolle solch eines Digital-Analog -Wandlers kann auch mit Hilfe eines hochempfindlichen Oszillografen vorgenommen werden, der die Wechsekomponente abtrennt und an dessen Ausgang angeschlossen ist. Zu diesem Zweck genügt es, auf den Mehrstelleneingang 5 mehrfach einen gleichen Kode, beispielsweise einen p-Eode: 76543210 - Stellennummern 10000000 - "goldener" p-Rode ZU geben 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 Charitteristiken nach der Amplitude der Wechselkomponente auf dem Bildschirm des Oszillografen beurteilen.
  • Vorteilhaft ist beim vorliegenden Digital-Analog-Wandler eine beträchtliche Vereinfachung der Prozedur der Einstellung der Normalwerte der Einheit 1.. Bei p - 1 genügt es, im n-stelligen Digital-Analog-Wandler einen α1n-1 proportionalen Normalwert der höchsten (n - 1)-ten Stelle und einen α1n-2 proportionalen Normalwert der vorhergehenden (n - 2)-ten Stelle einzustellen, wonach der Normalwert der (n - 3)-ten Stelle in der Weise eingestellt wird, daß die Beziehung: erfüllt wird, und nach der Einstellung des Normalwertes der (n - 3)-ten Stelle wird der Normalwert der (n - 4)-ten Stelle derart geführt, daß die Beziehung: erfüllt wird.
  • Darüber hinaus kann die in der Einheit 4 zustande kommende Kodeabtastung wirksam zur erhöhung der Genauigkeit des Digital-Analog-Wandlers durch Mittelung des Analogwertes bei verschiedenen, diesem entsprechenden Kodekombinationen herangezogen werden. Dazu reicht es aus, an deren Ausgang eine Mittelungseinrichtung anzuschließen und auf deren Eingang mehrfach einen "goldenen" p-Eode zu geben und ihn dann mit Hilfe der Abtasteinheit 4 umzuwandlen. Bei derartiger Betriebsart ist es im Digital-Analog-Wandler ein leichtes, 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 ist.
  • Die genannten Vorteile des vorliegenden Digital-Analog -Wandlers berecht-igen zu der Annahme, daß er eine weitgehende Anwendung in der Digitalmeßtechnik, insbesondere bei der metrologischen Kontrolle von höchstpräzisen Digital--Analog-Wandlern finden wird, deren Genauigkeit die der bestehenden Meßapparatur übersteigen muß.
  • L e e r s e i t e

Claims (5)

  1. Digital-Analog-Wandler Patentansprüche: 1. Digital-Analog-Wandler, der eine Summierungseinheit für Normalwerte, deren Größen den Kodestellenwerten proportional sind, deren 1-ter Stellenwert gleich der Summe der Stellenwerte der (1 - I)-ten und der (1 - p - I)-ten Stelle ist, und eine Einheit von Schaltelementen nach der Kodestellenzahl anthält, deren Mehrstellenausgang an den Mehrstelleneingang der Summierungseinheit für Normaiwerte angeschlossen ist und deren Ausgang den Ausgang des Digital--Analog-Wandler darstellt, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß eine Kodeabtasteinheit (4) vorgesehen ist, 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 p eine vorgegebene natürliche Zahl bezeichnet.
  2. 2. Digital-Analog-Wandler nach Anspruch 1, da d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kodeabtasteinheit (4) n Funktionszellen (7) enthält, deren 1-te, der 1-ten Kodestelle entsprechende ein Plip-Flop (8) aufweist, dessen 1-Ausgang (9) die 1-te Stelle des Mehrstellenausganges der Abtasteinheit (4) darstellt und en logishes ODER-Element (10) enthält, dessen erster Eingang als l-te Stelle des mehrstelligen Informationseinganges (5) der Abtasteinheit (4) auftritt und dessen Ausgang an den 1-Eingang (11) des Blip-Flops (8) angeschlossen ist, außerdem die den Stollen von der (p # 1-ten bis zur (n - 1)-ten entsprechenden Funktionszellen (7) ein logisches UND--Eleeent (12) mit (p + 1) Eingängen einschließen, dessen Ausgang (13) an den O-Singang des Flip-Flops (8) der gleichen Funktionszelle (7) und dessen erster Eingang an den IÄu:sgang (9) des Flip-Flops (8) angeschlossen ist, während die zweiten Eingänge der logischen UND-Elemenge (12) sämtlicher Funktionszellen (7) zusammengeschaltet sind und als Steuereingang (6) der Abtasteinheit (4) dienen, und die Eingänge vom dritten bis zum (p + 3)-ten jedes logischen UND-Elementes (12) der l-terl Funktionszelle jeweils an die O-Ausgänge (14) der Flip-Flops (8) der Funktionszellen (7) von der (1 - 1 )-ten bis zur (1 - p - 1)-ten und die zweiten und die dritten Eingange des logischen ODER-Elements (10) der l-ten Funktionszelle jeweils an die Ausgänge der logischen UND-Elemente (12) der (1 +1 )-ten und der (1 + p + 1)- ten Funktionszelle (7) angeschlossen sind, wobei n - die Kodestellenzahl 1 = 0,1,2...,(n - 1) bedeuten.
  3. 3. Digital-Analog-Wandler nach Anspruch 1 oder 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Summierungseinheit (1) für Normalwerte in Form einer eine erste Gruppe (15) aus (n + 1) Widerständen und eine zweite Gruppe (16) aus n Widerständen umfassenden Widerstandsmatrix ausgeführt ist, die Widerstände (151 bis 15n+1) der ersten Gruppe (15) einen an den zwei Enden an eine Nullschiene (17) geschalteten Reihenkreis bilden und jeder der Widerstände (161 bis 16n) der zweiten Gruppe (16) mit einem Ende an den Verbindungspunkt (181 bis 18n) jedes Paares der Widerstände (151 bis 15n+1) der ersten Gruppe (15) angeschlossen ist und der Verbindungspunkt (181) des ersten Paares der Wiederstände (151 und 152) der ersten Gruppe (15) den Ausgang (2) des Digital-Analog-Wandlers darstellt, wobei der erste Widerstand (15 1) und der (n + 1)-te Widerstand (15n+1) aus der ersten Widerstandsgruppe (15) einen Wert apR, alle übrigen Widerstände (152 bis 15n) der ersten Gruppe (15) einen Wert R. R und jeder der Widerstände (161 bis 16n) der p zweiten Gruppe (16) einen Wert αpp+1R haben, wobei αp eine reele positive Wurzel der Gleichung xp+1 - xp - 1 = 0 bedeuten.
  4. 4. Digital-Analog-Wandler nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Verbindungspunkte (181 bis 18n) jedes der Widerstände (151 bis 15n+1) der ersten Widerstandsgruppe (15) den Mehrstelleneingang der Summierungseinheit (l) bilden und die freien Enden sämtlicher Widerstände (l61 bis l6n) der zweiten Gruppe (16) an die Nullschiene (17) angeschlossen sind.
  5. 5. Digital-Analog-Wandler nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Mehrstelleneingang der Summierungseinheit (1) durch die freien Enden der Widerstande (l61 bis 16n) der zweiten Gruppe (16) gebildet ist.
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DE2007040A1 (de) * 1970-02-17 1971-08-26 Grundig Emv Digital Analog Umsetzer
DE2732008A1 (de) * 1976-07-19 1978-02-02 Taganrogskij Radiotech Inst Einrichtung zur reduzierung von fibonacci-p-codes auf die minimalform

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