RU209055U1 - Параллельный преобразователь двоичного кода в двухполярное напряжение с резистивной матрицей на весовых резисторах - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к вычислительной технике. Технический результат - получение двухполярного выходного напряжения на выходе устройства и увеличение динамического диапазона преобразования. Для этого предложен параллельный преобразователь двоичного кода в двухполярное напряжение с резистивной матрицей на весовых резисторах, который содержит n R-S триггеров, n-разрядную резистивную матрицу на весовых резисторах, n двухпозиционных электронных ключей, источник эталонного напряжения, сумматор эталонных токов, аналоговый инвертор, первый аналоговый ключ, второй аналоговый ключ, аналоговый сумматор и логический инвертор. Преобразование двоичного кода в двухполярное напряжение достигается за счет того, что в составе преобразователя имеется аналоговый инвертор, позволяющий получить как положительное, так и отрицательное эталонные напряжения, которые с учетом знакового разряда поступают на резистивную матрицу. 1 ил.

Description

Полезная модель относится к вычислительной технике и может быть использована при цифровой обработке сигналов для преобразования цифрового двоичного кода в двухполярное напряжение с увеличенным динамическим диапазоном.

Известен параллельный цифроаналоговый преобразователь код- напряжение на основе резистивной матрицы типа R-2R (Гитис Э.И., Пискунов Е.А. Аналого-цифровые преобразователи. М.: Энергоиздат, 1981. С. 210, рис. 6.1,б).

Устройство предназначено для преобразования двоичного кода в однополярное напряжение. Преобразователь содержит n R-S триггеров, n-разрядную резистивную матрицу типа R-2R, n двухпозиционных электронных ключей; сумматор напряжений и источник эталонного напряжения. Выходы R-S триггеров соединены соответственно с управляющими входами двухпозиционных электронных ключей; источник эталонного напряжения соединен со входом подачи эталонного напряжения резистивной матрицы R-2R; нормально замкнутые контакты двухпозиционных электронных ключей соединены с «землей», а нормально разомкнутые контакты двухпозиционных электронных ключей соединены с выходом источника эталонного напряжения; входы S триггеров служат для подачи преобразуемого двоичного кода.

Недостатками данного устройства является невозможность получения разнополярного выходного напряжения и малый динамический диапазон преобразования (маленькое отношение диапазона выходного напряжения к цене единицы младшего разряда).

Известен последовательный преобразователь двоичного кода в однополярное напряжение (Гитис Э.И., Пискунов Е.А. Аналого-цифровые преобразователи. М.: Энергоиздат, 1981. С. 214, рис. 6.3,а).

Основными элементами устройства являются R-S триггер, электронный ключ, аналоговый сумматор, источник эталонного напряжения и аналоговое запоминающее устройство. Выход R-S триггера соединен с управляющим входом электронного ключа, выход которого соединен с первым входом аналогового сумматора; второй вход аналогового сумматора соединен с выходом аналогового запоминающего устройства, вход которого соединен с выходом аналогового сумматора; выход источника эталонного напряжения соединен с сигнальным входом электронного ключа; установочный вход S триггера служит для последовательной подачи преобразуемого двоичного кода.

Недостатками данного устройства являются низкое быстродействие, невозможность получения разнополярного выходного напряжения и малый динамический диапазон преобразования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является параллельный преобразователь двоичного кода в однополярное напряжение (Гитис Э.И., Пискунов Е.А. Аналого-цифровые преобразователи. М.: Энергоиздат, 1981. С. 210, рис. 6.1,а).

Устройство предназначено для преобразования двоичного кода в однополярное напряжение. Преобразователь содержит n R-S триггеров, n-разрядную резистивную матрицу на весовых резисторах , n двухпозиционных электронных ключей; сумматор эталонных токов и источник эталонного напряжения. Выходы R-S триггеров соединены соответственно с управляющими входами двухпозиционных электронных ключей; источник эталонного напряжения соединен со входом подачи эталонного напряжения резистивной матрицы на весовых резисторах; нормально замкнутые контакты двухпозиционных электронных ключей соединены с «землей», а нормально разомкнутые контакты двухпозиционных электронных ключей соединены со входом сумматора эталонных токов; входы S триггеров служат для подачи преобразуемого двоичного кода.

Недостатками данного устройства является невозможность получения разнополярного выходного напряжения и малый динамический диапазон преобразования.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в разработке параллельного преобразователя код-напряжение.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемой полезной модели, является получение двухполярного выходного напряжения на выходе устройства и увеличение динамического диапазона преобразования.

Указанный технический результат достигается тем, что параллельный преобразователь двоичного кода в двухполярное напряжение с резистивной матрицей на весовых резисторах, включающий n R-S триггеров, n-разрядную резистивную матрицу на весовых резисторах, n двухпозиционных электронных ключей, сумматор эталонных токов и источник эталонного напряжения, выходы R-S триггеров соединены соответственно с управляющими входами двухпозиционных электронных ключей; нормально замкнутые контакты двухпозиционных электронных ключей соединены с «землей», нормально разомкнутые контакты электронных ключей соединены со входом сумматора эталонных токов, дополнительно содержит аналоговый инвертор, первый аналоговый ключ, второй аналоговый ключ, аналоговый сумматор и логический инвертор, выход источника эталонного напряжения соединен одновременно со входом аналогового инвертора и сигнальным входом второго аналогового ключа, выход которого соединен со вторым входом аналогового сумматора, выход первого аналогового ключа соединении с первым входом аналогового сумматора, выход которого одновременно соединен со всеми резисторами резистивной матрицы на весовых резисторах, вход знакового разряда d_зн одновременно соединен с управляющим входом первого аналогового ключа и входом логического инвертора, выход которого соединен с управляющим входом второго аналогового ключа, при этом входы преобразователя d₁,…, d_n являются входами подачи преобразуемого двоичного кода, вход d_зн служит для подачи знакового разряда, выход сумматора эталонных токов является выходом преобразователя.

Поставленный технический результат достигается за счет введения дополнительных блоков и связей между ними, что позволяет получить как положительное, так и отрицательное выходное напряжение преобразователя, и в два раза повысить динамический диапазон преобразования.

Проведенный заявителем анализ уровня техники установил, что у аналогов отсутствует совокупность признаков, тождественных признакам заявляемого устройства «Параллельный преобразователь двоичного кода в двухполярное напряжение с резистивной матрицей на весовых резисторах». Следовательно, заявляемое устройство соответствует условию «новизна».

Результаты поиска известных технических решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого устройства, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, представленным на фиг. 1.

Параллельный преобразователь двоичного кода в двухполярное напряжение с резистивной матрицей на весовых резисторах включает n R-S триггеров 1-1,…,1-n, n-разрядную резистивную матрицу на весовых резисторах 2-1,…,2-n, n двухпозиционных электронных ключей 3-1,…,3-n, сумматор эталонных токов 4, источник эталонного напряжения 5, аналоговый инвертор 6, первый аналоговый ключ 7, логический инвертор 8, второй аналоговый ключ 9, аналоговый сумматор 10, выходы Q₁,…, Q_n R-S триггеров 1-1,…,1-n соединены соответственно с управляющими входами двухпозиционных электронных ключей 3-1,…,3-n; нормально замкнутые контакты 1 и 3 двухпозиционных электронных ключей 3-1,…,3-n соединены с «землей», нормально разомкнутые контакты 1 и 2 двухпозиционных электронных ключей 3-1,…,3-n соединены со входом сумматора эталонных токов 4, выход источника эталонного напряжения 5 соединен одновременно со входом аналогового инвертора 6 и сигнальным входом второго аналогового ключа 9, выход которого соединен со вторым входом аналогового сумматора 10, выход первого аналогового ключа 7 соединении с первым входом аналогового сумматора 10, выход которого одновременно соединен со всеми резисторами резистивной матрицы на весовых резисторах 2-1,…,2-n, вход знакового разряда d_зн одновременно соединен с управляющим входом первого аналогового ключа 7 и входом логического инвертора 8, выход которого соединен с управляющим входом второго аналогового ключа 9, входы преобразователя d₁,…, d_n являются входами подачи преобразуемого двоичного кода, выход сумматора эталонных токов 4 является выходом преобразователя.

В качестве R-S- триггеров используют микросхему К555ТР2, в качестве аналогового инвертора - микросхему К140УД7, в качестве логических ключей – микросхему К561КТ3, в качестве аналогового сумматора – микросхему К140УД7, в качестве сумматора эталонных токов – микросхему К140УД7, в качестве логического инвертора – микросхему К155ЛН1 [1], [2].

Параллельный преобразователь двоичного кода в двухполярное напряжение с резистивной матрицей на весовых резисторах работает следующим образом. Входной двоичный код d₁,…,d_n подается на соответствующие установочные входы S триггеров 1-1,…,1-n и фиксируется в них. При положительном значении преобразуемого числа на знаковом входе d_зн преобразователя устанавливается логический ноль, при отрицательном числе – логическая единица.

Положительное напряжение источника эталонного напряжения 5 одновременно поступает на вход аналогового инвертора 6 и на сигнальный вход второго аналогового ключа 9. После инвертирования отрицательное эталонное напряжение подается на сигнальный вход первого аналогового ключа 7. При положительном преобразуемом числе, когда d_зн=0, на выходе логического инвертора 8 устанавливается напряжение высокого уровня, под действием которого открывается второй аналоговый ключ 9 и с его выхода положительное эталонное напряжение поступает одновременно на все весовые резисторы резистивной матрицы на весовых резисторах 2-2,…, 2-n. Одновременно с выходов Q₁,…, Q_n R-S триггеров 1-1,…,1-n напряжения, соответствующие преобразуемому коду, подаются на управляющие входы двухпозиционных аналоговых ключей 3-1,…,1-n. При низком напряжении на управляющих входах двухпозиционных аналоговых ключей 3-1,…,1-n контакты 1 и 3 замкнуты, а контакты 1 и 2 разомкнуты, при высоком напряжении контакты 1 и 2 замыкаются, а контакты 1- 3 размыкаются. Протекающие через весовые резисторы эталонные токи через замкнувшиеся контакты двухпозиционных аналоговых ключей 3-1,…,1-n поступают на вход сумматора эталонных токов 4, который преобразует сумму втекающих эталонных токов в однозначно связанное с преобразуемым двоичным кодом положительное выходное напряжение.

При отрицательном преобразуемом числе, когда d_зн=1, на выходе логического инвертора 8 устанавливается напряжение низкого уровня. В результате закрывается второй аналоговый ключ 9, открывается первый аналоговый ключ 7 и с его выхода отрицательное эталонное напряжение поступает одновременно на все весовые резисторы резистивной матрицы на весовых резисторах 2-2,…, 2-n. Одновременно с выходов Q₁,…, Q_n R-S триггеров 1-1,…,1-n напряжения, соответствующие преобразуемому коду, подаются на управляющие входы двухпозиционных аналоговых ключей 3-1,…,1-n. Протекающие через весовые резисторы эталонные токи через замкнувшиеся контакты двухпозиционных аналоговых ключей 3-1,…,1-n поступают на вход сумматора эталонных токов 4, который преобразует сумму втекающих эталонных токов в однозначно связанное с преобразуемым двоичным кодом отрицательное выходное напряжение.

В результате предложенный преобразователь позволяет получать как положительное, так и отрицательное выходное напряжение и тем самым увеличить в два раза динамический диапазон преобразования по сравнению с прототипом.

Преобразование двоичного кода в двухполярное напряжение достигается за счет того, что в составе преобразователя имеется аналоговый инвертор, позволяющий сформировать как положительное, так и отрицательное эталонные напряжения.

Сопоставление параметров, характеризующих заявляемое устройство и прототип, позволяют сделать вывод о том, что заявляемое устройство обеспечивает возможность формирования на выходе преобразователя двухполярного напряжения и увеличивает в два раза динамический диапазон преобразования.

Приведенные сведения доказывают, что при осуществлении заявленной модели выполняются следующие условия:

- средство, воплощающее предлагаемое устройство при его осуществлении, предназначено для использования в вычислительной технике, а именно в цифровых устройствах обработки сигналов;

- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность ее осуществления с помощью описанных до даты подачи заявки средств;

- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, способно обеспечить получение указанного технического результата.

Следовательно, заявленное устройство соответствует условию «промышленная применимость».

Источники информации:

1. Зиатдинов С.И., Суетина Т.А., Поваренкин Н.В. Схемотехника телекоммуникационных устройств. Учебник. М: Академия, 2016.

2. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. М.: Радио и связь, 1988.

Claims (1)

1. Параллельный преобразователь двоичного кода в двухполярное напряжение c резистивной матрицей на весовых резисторах, включающий n R-S триггеров, n-разрядную резистивную матрицу на весовых резисторах, n двухпозиционных электронных ключей, сумматор эталонных токов и источник эталонного напряжения, выходы R-S триггеров соединены соответственно с управляющими входами двухпозиционных электронных ключей, нормально замкнутые контакты двухпозиционных электронных ключей соединены с «землей», нормально разомкнутые контакты электронных ключей соединены со входом сумматора эталонных токов, отличающийся тем, что устройство дополнительно содержит аналоговый инвертор, первый аналоговый ключ, второй аналоговый ключ, аналоговый сумматор и логический инвертор, выход источника эталонного напряжения соединен одновременно со входом аналогового инвертора и сигнальным входом второго аналогового ключа, выход которого соединен со вторым входом аналогового сумматора, выход первого аналогового ключа соединенен с первым входом аналогового сумматора, выход которого одновременно соединен со всеми резисторами резистивной матрицы на весовых резисторах, вход знакового разряда d_зн одновременно соединен с управляющим входом первого аналогового ключа и входом логического инвертора, выход которого соединен с управляющим входом второго аналогового ключа, при этом входы преобразователя d₁,…, d_n являются входами подачи преобразуемого двоичного кода, вход d_зн служит для подачи знакового разряда, выход сумматора эталонных токов является выходом преобразователя.

Images