PL77575B2 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 31.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 30.05.1975 77575 KI. 21 a',36/00 MKP H03k 13/04 &IBUOUKA Twórcywynalazku: Wieslaw Martynow, Wojciech Mokrzycki, Jerzy Slawinski, Leon Rozbicki Uprawniony z patentu tymczasowego: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jaroslawa Dabrowskiego, Warszawa (Polska) Konwerter cyfrowo-analogowy Przedmiotem wynalazku jest konwerter cyfrowo-analogowy do przetwarzania informacji zwlaszcza w syste¬ mach maszyn matematycznych, zbudowany z kluczowanych zewnetrznie generatorów wazonych sygnalów analogowych o niezmiennych modulach i znakach, zawierajacy takze uklad sumujacy algebraicznie sygnaly generatorów.Konwertery cyfrowo-analogowe, to znaczy uklady przetwarzajace informacje podana w sposób dyskretny przy pomocy dowolnego w zasadzie kodu na odpowiadajace imjednoznacznie informacje o charakterze ciaglym (niekwantowanym), sa bardzo czesto stosowane w hybrydowych ukladach automatyki, to znaczy w takich ukladach, w których wystepuja urzadzenia o organizacji cyfrowej i analogowej, a zwlaszcza w systemach maszyn matematycznych .Przykladowo ekran informacyjny maszyny matematycznej wyswietla czesto w postaci ciaglych wykresów wyniki obliczen dla wygody przechowywane w pamieci tej maszyny w postaci ciagów informacji zero-jedynkowych. Czesto ze wzgledu na pogladowosc przedstawiania informacji na ekranie najdogodniej bywa umieszczac poczatek ukladu wspólrzednych w jego srodku geometrycznym. Dzieje sie to wtedy gdy prawdo¬ podobienstwo wystepowania istotnych dla ogladajacego informacji jest mniej wiecej stale wzdluz dodatnich i ujemnych czesci osi rzednych i odcietych w przyjetym dla maszyny matematycznej przedziale liczbowym.W rozwiazaniach dotychczas stosowanych do podawania sygnalu analogowego odchylajacego punkt swietlny na luminescencyjnym ekranie informacyjnym uzywa sie dla kazdej wspólrzedna dwu konwerterów cyfrowo-analogowych wykorzystujacych przedstawianie informacji liczbowych w systemie znak-modul. W roz¬ wiazaniach tych znak steruje wyborem konwertera dostarczajacego sygnalu pradowego czy tez napieciowego o wymaganej polaryzacji, natomiast modul liczby odpowiada za wielkosc tego sygnalu odchylajacego punkt swietlny. Jest rzecza oczywista, ze taki system wymaga znacznej rozbudowy sprzetu elektronicznego.Celem wynalazku jest minimalizacja sprzetu elektronicznego potrzebnego do budowy konwerterów cyfrowo-analogowych sterujacych odchyleniem punktu swietlnego na ekranie informacyjnym, zas zadaniem wynalazku - opracowanie konwertera cyfrowo-analogowego, któryby wykorzystujac przedstawianie liczb w ko¬ dzie uzupelnieniowym sam jeden dostarczal sygnalów o polaryzacjach dodatniej j ujemnej oraz zapewnial symetryzacje obrazowania funkcji w przyjetym przedziale liczbowym.2 77575 Cel ten zostal osiagniety przez konwerter cyfrowo-analogowy do przetwarzania informacji zwlaszcza w systemach maszyn matematycznych, zbudowany z kluczowanych zewnetrznie generatorów wazonych sygna¬ lów analogowych o niezmiennych modulach i znakach, a takze z ukladu sumujacego algebraicznie sygnaly gene¬ ratorów, w którym to konwerterze do przetwarzania podawanego równolegle sygnalu wielocyfrowego na od¬ powiadajacy mu jednoznacznie sygnal analogowy o dowolnym znaku zastosowano pewna ilosc generatorów wazonych sygnalów analogowych kluczowanych przetwarzanym równoczesnie sygnalem wielocyfrowym, a wyjs¬ cia tych generatorów sa polaczone równolegle z wejsciami ukladu sumujacego algebraicznie, przy czym wszystkie z generatorów poza jednym dostarczaja wazonych sygnalów analogowych o jednakowych znakach, zas pozostaly generator dodatkowy dostarcza sygnalu o znaku przeciwnym do znaku sygnalów poprzednio wymienionych generatorów i module równym sumie modulów sygnalów tych szystkich generatorów powiekszonym o najmniej¬ szy z zastosowanych modulów. Konwerter ten moze dodatkowo posiadac uzupelniajacy generator dostarczajacy sygnalu o module równym modulowi sygnalu wspomnianego generatora dodatkowego i o znaku przeciwnym do znaku'sygnalu z generatora dodatkowego co zapewnia latwosc stosowania uzupelnieniowej arytmetyki liczb ujemnych o dowolnym kodzie liniowym w warunkach symetryzacji przedzialu liczbowego.Wedlug rozwiazania konwertera generatory tworza grupy liczace po cztery lub piec sztuk, a moduly sygnalów tych generatorów pozostaja wzajemnie ze soba w stosunkach wynikajacych z jakiegokolwiek kodo¬ wania dwójkowo-dziesietnego liczb. Wedlug innego rozwiazania grupy generatorów sa licznosci jednostkowej, • a moduly sygnalów tych generatorów pozostaja wzajemnie ze soba w stosunkach wynikajacych z kodowania dwójkowego liczb. Konwerter do przetwarzania informacji stosuje tranzystorowe generatory pradowe, diodowe bramki kluczujace oraz pólprzewodnikowy wzmacniacz operacyjny sumujacy, przy czym wszystkie generatory pradowe o sygnalach jednakowego znaku zbudowane sa z tranzystorów typu pnp, zas pozostale generatory zbudo¬ wane sa z tranzystorów typu npn lub odwrotnie.Zasilanie wszystkich dzielników napieciowydi baz tranzystorów w generatorach wazonych sygnalów analo¬ gowych o róznych znakach pobierane jest z dwu zródel napieciowych o polaryzacjach przeciwnych wzgledem poziomu odniesienia konwertera, co pozwala na znaczne zlagodzenie wymagan stawianych stabilizacjom olNI tych napiec zasilajacych.W przypadku stosowania tranzystorowych generatorów wazonych sygnalów analogowych zbudowaitydb wedlug znanego ukladu Darlingtona oraz w przypadku stosowania znanej kompensacji termicznej przy pomocy diod pólprzewodnikowych wlaczonych szeregowo w kierunku przewodzenia pradu polaryzujacego, w obwód polaryzacji bazy generatorów i stosowania dzielników napieciowych zasilania bazy tranzystora zewnetrznego w ukladzie Darlingtona, zbudowanych z dwu rezystorów sobie równych w granicach ± 50%, ilosc diod kompan sujacych w stosunku do ilosci tranzystorów w ukladzie Darlingtona jest dwukrotnie wieksza w granicach ± 5GJL, Aczkolwiek jako przykladowe zastosowanie wynalazku podano uklad elektroniczny odchylania puflkt* swietlnego na luminescencyjnym ekranie informacyjnym maszyny matematycznej jest rzecza oczywista, ze zasto¬ sowanie wynalazku nie ogranicza sie do tych ekranów. Konwerter ten moze byc uzyty w konstrukcji takich aparatów pomiarowych jak woltomierz cyfrowy lub w konstrukcji automatycznych urzadzen kreslacych stero¬ wanych informacjami zapisanymi na tasmie magnetycznej czy tez papierowej tasmie dziurkowanej. Realizacja wynalazku moze byc pólprzewodnikowa, lampowa, magnetyczna czy tez pneumatyczno-hydrauliczna.Równiez do przedstawiania wejsciowych informacji liczbowych moga byc uzyte nie tylko dwójkowe kody uzupelniajace, ale takze kody dziesietne, ósemkowe czy tez liniowy kod naturalny. Jest przy tym oczywiste, ze dzieki doborowi wag generatorów mozna latwo uzyskac w konwerterze dowolna nieliniowa, ale monotoniczna charakterystyke przetwarzania; np. paraboliczna i takie wymaganie w zaden sposób nie utrudnia realizacji urza¬ dzen wedlug wynalazku.Wynalazek zostanie blizej objasniony na przykladzie wykonania przedstawionym na rysunku, na którym fig. 1 podaje schemat blokowy konwertera cyfrowo-analogowego pracujacego w kodzie binarnym uzupelnienio¬ wym bez symetryzacji rozporzadzialnego przedzialu liczbowego, fig. 2 zawiera schemat odmiany powyzszego konwertera zapewniajacej dodatkowo ta symetryzacje, zas fig. 3 przykladowo podaje konstrukcje pólprzewod¬ nikowego zespolu generatora pradowego z kluczem. Wreszcie fig. 4 precyzuje sposób zasilania oraz zastosowana stabilizacje termiczna pólprzewodnikowych generatorów pradowych.Wedlug przykladowegp rozwiazania generatory pradowe Gj za posrednictwem kluczy Kj sterowanych zerojedynkowym sygnalem zewnetrznym x„, x0 polaczone sa z wejsciami sumujacymi wzmacniacza opera¬ cyjnego I pracujacego z opornoscia R w petli sprzezenia zwrotnego. Od znanych konwertorów oba przykladowo podane rozwiazania róznia sie posiadaniem generatorów Gn pradów ujemnych o wielkosci- 2n • iQ z kluczami Kn, gdzie i0 jest najmniejszym z pradów dostarczanych przez konwerter, a(n+ l)—iloscia bitów informacji wejsciowej. Rozwiazanie podane na fig. 2 zawiera dodatkowo generator Gn pradu dodatniego, takze o wielkosci 2n • i0 wraz z przynaleznym kluczem KR.W przypadku podawania na wejscie konwertera z fig. 1 liczby binarnej dodatniej liczacej (n + 1) bitów,77575 3 zero na pozycji najbardziej znaczacej powoduje, ze klucz Kn pozostaje zamkniety, natomiast niektóre lub wszystkie zn generatorów pradów dodatnich zaleznie od kombinacji zero jedynkowej liczby x na wejsciach konwertera podaja sygnaly na wejscie sumujace wzmacniacza operacyjnego dzieki czemu na wyjsciu otrzymuje¬ my sygnal y, dodatni wedlug przyjetej konwencji i proporcjonalny do liczby x wprowadzonej do konwertera.W ten sposób zachodzi + ymax/xn = O = C • (2n -1) • i0 gdyxn-l/ Xo= 1 oraz + ymin/xn=0 =C-2° • iQ gdy xo=l, oraz xn_i ,., xi = 0 gdzie C jest stala konwersji.Informacja jedynkowa na wejsciu Xn otwiera klucz Kn i powoduje ze prad dostarczony przez generator G„ jest odejmowany od sumy pradów dostarczanych przez otwarte z pozostalych n generatorów Gn-i — Go sygnalów dodatnich. Takie dzialanie konwertera jest zgodne z zasadami arytmetyki uzupelnieniowej. Dla tego przypadku zachodzi -ymin/xn=l = -C • 2n • i0 gdy xn.i...jc0 = o oraz -ymax/xn=l = -C • (2n-(2M) • i0 = -C • i0 gdyxn.1,...jc0= 1 Widac tu niesymetrie przedstawianego przedzialu liczbowego (—C • 2n • i0 +C • (2n-l) • iQ). Dzieki dodaniu ge¬ neratora Gn wraz z kluczem Kn jak to ma miejsce w przykladzie podanym na fig. 2 moznto zapewnic symetrie obranemu dla konwertera przedzialowi liczbowemu. Na fig. 3 przykladowo podano konstrukcje pólprzewod¬ nikowego zespolu pradowego generatora G z diodowym kluczem K. Klucz K sklada sie z dwu diod pólprzewod¬ nikowych polaczonych równolegle w kierunku przewodzenia z kolektorem tranzystora T wchodzacego w sklad generatora G. Na diodowe wejscie X klucza wprowadzane sa zerojedynkowe sygnaly kluczujace z rejestru cyfro¬ wego konwertera, natomiast diodowe wyjscie J polaczone jest z wejsciem sumujacym wzmacniacza operacyjnego.Pólprzewodnikowa diode D z oporem r szeregowo umieszczono miedzy baza i przewodem zasilajacym emiter tranzystora T w celu uzyskania kompensacji termicznej ukladu.Na fig. 4 podano zastosowany sposób zasilania oraz stabilizacje termiczna pólprzewodnikowych generato¬ rów pradowych. Zasilanie dzielników napieciowych R"i,R2# oraz R,+, R^" baz tranzystorów 17,....T2 oraz T^.... Tf|W generatorach pradowych pochodzi z dwu zródel napieciowych—Ug j +Ua o polaryzacjach przeciw¬ nych wzgledem poziomu odniesienia konwertera, co pozwala na znaczne zlagodzenie wymagan stawianych stabilizacjom obu tych napiec zasilajacych. Za posrednictwem diodowych wejsc Sj i Sj odbywa sie kluczowanie generatorów. Kolektory tranzystorów polaczone sa wyjsciowym przewodem zbiorczym prowadzacym do wejscia wzmacniacza operacyjnego. Kompensacja termiczna tranzystorowych generatorów zbudowanych wedlug ukladu Darlingtona polega na szeregowym wlaczeniu diod pólprzewodnikowych w obwód polaryzacji bazy generatora.Liczba m diod kompensujacych powinna byc w przyblizeniu dwukrotnie wieksza od liczby n okreslajacej liczbe tranzystorów polaczonych w ukladzie Darlingtona i tworzacych generator wazonego sygnalu analogowego. PL PL

Claims (9)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Konwerter cyfrowo-analogowy do przetwarzania informacji zwlaszcza w systemach maszyn matema¬ tycznych, zbudowany z kluczowanych zewnetrznie generatorów wazonych sygnalów analogowych o niezmien¬ nych modulach i znakach, a takze z ukladu sumujacego algebraicznie sygnaly generatorów, znamienny tym, ze do przetwarzania podawanego równolegle sygnalu wielocyfrowego na odpowiadajacy mu jednoznacznie sygnal analogowy o dowolnym znaku stosuje pewna ilosc generatorów wazonych sygnalów analogowych (Gn, Gn-1,....Go) kluczowanych przetwarzanym równoczesnie sygnalem wielocyfrowym (x) a wyjscia tych genera¬ torów sa polaczone równolegle z wejsciami ukladu sun^jacego algebraicznie, przy czym wszystkie z generatorów4 77575 poza jednym dostarczaja wazonych sygnalów analogowych o jednakowych znakach zas pozostaly dodatkowy generator (Gn) dostarcza sygnalu o znaku przeciwnym do znaku sygnalów poprzednio wymienionych genera¬ torów i o module równym sumie modulów sygnalów tych wszystkich generatorów powiekszonym o najmniejszy z zastosowanych modulów.

2. Konwerter wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze posiada uzupelniajacy genrator (Gn) dostarczajacy sygnalu o module równym modulowi sygnalu wspomnianego dodatkowego generatora Gn i o znaku przeciwnym do znaku sygnalu z generatora dodatkowego co zapewnia latwosc stosowania uzupelnieniowej arytmetyki liczb ujemnych o dowolnym kodzie liniowym w warunkach symetryzacji przedzialu liczbowego.

3. Konwerter wedlug zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, ze grupy generatorów zawieraja po cztery lub piec generatorów, a moduly sygnalów tych generatorów pozostaja wzajemnie ze soba w stosunkach wynikajacych z jakiegokolwiek kodowania dwójkowo-dziesietnego liczb.

4. Konwerter wedlug zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, ze grupy generatorów sa licznosci jednostkowej, a,moduly sygnalów tych generatorów pozostaja wzajemnie ze soba w stosunkach wynikajacych z kodowania dwójkowego liczb.

5. Konwerter wedlug zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, ze moduly generatorów pozostaja wzajemnie ze soba w stosunkach wynikajacych z nieliniowej ale monotonicznej charakterystyki przetwarzania konwertera, przykla¬ dowo parabolicznej.

6. Konwerter wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze do przetwarzania informacji stosuje tranzystorowe generatory pradowe, diodowe bramki kluczujace, oraz pólprzewodnikowy wzmacniacz operacyjny sumujacy, przy czym wszystkie generatory pradowe o sygnalach jednakowego znaku zbudowane sa z tranzystorów typu pnp, zas pozostale generatory zbudowane sa z tranzystorów npn lub odwrotnie.

7. Konwerter wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze na torach informacyjnych miedzy generatorami a ukla¬ dami kluczujacymi i/lub miedzy ukladami kluczujacymi a ukladem sumujacym umieszczone sa uklady przetwa¬ rzajace sygnaly o dowolnych lecz jednakowych charakterystykach obejmujacych zakresy zmiennosci sygnalów dostarczanydi przez wszystkie generatory.

8. Konwerter wedlug zastrz. 7, znamienny tym, ze zasilanie wszystkich dzielników napieciowych baz tranzystorów w generatorach wazonych sygnalów analogowych o róznych znakach pochodzi z dwu zródel na¬ pieciowych (+Ua — Ub) o polaryzacjach przeciwnych wzgledem poziomu odniesienia konwertera co pozwala na znaczne zlagodzenie wymagan stawianych stabilizacjom obu tych napiec zasilajacych.

9. Konwerter wedlug zastrz. 8, znamienny tym, ze w przypadku stosowania tranzystorowych generatorów wazonych sygnalów analogowych zbudowanych wedlug ukladu Darlingtona, oraz w przypadku stosowania kom¬ pensacji termicznej przy pomocy diod pólprzewodnikowych wlaczonych szeregowo w kierunku przewodzenia pradu polaryzujacego w obwodzie polaryzacji bazy z generatorów i stosowania dzielników napieciowych zasilania bazy tranzystora zewnetrznego w ukladzie Darlingtona zbudowanych z dwóch rezystorów sobie równych w gra¬ nicach ± 50%, ilosc diod kompensujacych w stosunku do ilosci tranzystorów w ukladzie Darlingtona jest dwu¬ krotnie wieksza w granicach ± 50%.KI. 21a\36/00 77 575 MKP H03k 13/04 (- D$ 0' 0 1 0 r ^._L- y -Kh^ x 1 L. J I fig-377 575 MKP H03k 13/04 - Ua o o- m V mjSc/f t\-^C fig. A SIBLiOi KA Prac. Poligraf. UP PRL. Zam. 2121/75 naklad 120+18 Cena 10 zl PL PL