SU1152091A1 - Dtgital-to-analog converter - Google Patents

Dtgital-to-analog converter Download PDF

Info

Publication number
SU1152091A1
SU1152091A1 SU833667564A SU3667564A SU1152091A1 SU 1152091 A1 SU1152091 A1 SU 1152091A1 SU 833667564 A SU833667564 A SU 833667564A SU 3667564 A SU3667564 A SU 3667564A SU 1152091 A1 SU1152091 A1 SU 1152091A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
inputs
outputs
output
input
register
Prior art date
Application number
SU833667564A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Васильевич Архангельский
Валерий Иосифович Качур
Сергей Владимирович Радаев
Original Assignee
Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта filed Critical Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта
Priority to SU833667564A priority Critical patent/SU1152091A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1152091A1 publication Critical patent/SU1152091A1/en

Links

Landscapes

  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

ЦИФРО-АИА.ПОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержшций первый регистр, входы которого соединены с входной шиной, источник опорного напр жени , блок разр дных ключей, первый- вход которого соединен с выходом источ:ника опорного напр жени , матрицу резисторов, входы которой подключены к выходам блока разр дных ключей , усилитель, вход которого соединен с выходом матрицы резисторов,   выход - с выходной шиной, отличающийс  тем, что, с целью повьппени  быстродействи , в него введены дополнительный блок разр дных ключей, второй регистр, входы которого соединены с выходами первого регистра, первый блок вычитани , первые входы которого подключены к выходам первого регистра, а вторые входы - к выходам второго регистра, блок умножени , входы которого соединены с выходами первого блока вычитани , второй блок вычит.ши , первые входы которого соединены с шиной кода нул , а вторые входы подключены к выходам блока умножени , коммутатор, первые входы которого соединены с выходами блока умножени , вторые входы - с выходами второго блока вычитани , а третьи входы - с шиной кода нул , сумматор, первые входы которого подключены к .выходам коммутатора, вторые входы к выходам первого регистра, выходы младших разр дов - к вторым входам блока разр дных- ключей, выходы старших разр дов - к первым входам допол нительного блока разр дных ключей, (Л второй вход которого соединен с выходом источника опорного напр жени , допрлнительна  матрица резисторов, m входов которой подключены к соответствующим выходам дополнительного блока разр дных ключей, а .выход к входу усилител , лини  задержки, 01 вход которой соединен с шиной синхю ронизации, входом синхронизации перо вого регистра, элемент ИЛИ, входы D которого соединены с первыми выходами линии задержки, счетчик, счетный вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, а вход установки в нулевое состо ние - к шине синхронизации , блок контрол  четности и нечетности , входы которого соединены с выходами счетчика, триггер, входы установки в нулевое состо ние которого подключен к шине синхронизации, а вход установки в единичное состо ние - к входу синхронизации второго регистра и второму выходу линии заDIGITAL-HI.POGOVYY CONVERTER, containing the first register, the inputs of which are connected to the input bus, the source of the reference voltage, the block of bit switches, the first input of which is connected to the output of the source of the reference voltage, the matrix of resistors, the inputs of which are connected to the outputs block of bit switches, an amplifier whose input is connected to the output of a resistor array, an output with an output bus, characterized in that, in order to improve speed, an additional block of bit switches is entered into it, a second register, inputs to The first is connected to the outputs of the first register, the first subtraction unit, the first inputs of which are connected to the outputs of the first register, and the second inputs to the outputs of the second register, the multiplication unit, inputs of which are connected to the outputs of the first subtraction unit, the second subtraction unit, the first inputs of which connected to the code zero bus, and the second inputs are connected to the outputs of the multiplication unit, the switch, the first inputs of which are connected to the outputs of the multiplication unit, the second inputs to the outputs of the second subtraction unit, and the third inputs to the code zero bus, sum the aor, the first inputs of which are connected to the switch outputs, the second inputs to the outputs of the first register, the outputs of the lower bits - to the second inputs of the bit-key block, the outputs of the high bits - to the first inputs of the additional block of bit keys (L second the input of which is connected to the output of the source of the reference voltage, an additional matrix of resistors, m of the inputs of which are connected to the corresponding outputs of the additional block of discharge switches, and an output to the input of the amplifier, a delay line, 01 of which is connected to the sync bus the law, the synchronization input of the first register, the OR element, the inputs D of which are connected to the first outputs of the delay line, the counter, the counting input of which is connected to the output of the OR element, and the zero setting input to the synchronization bus, the parity and odd parity block , the inputs of which are connected to the outputs of the counter, the trigger, the installation inputs to the zero state of which are connected to the synchronization bus, and the installation input to the single state to the synchronization input of the second register and the second output of the line beyond

Description

держки, два элемента И, первые входы которых соединены с соответствующими выходами блока контрол  четности и нечетности, вторые входы - с инверсными выходом триггера, а выходыholders, two elements And, the first inputs of which are connected to the corresponding outputs of the block of parity and oddness, the second inputs - with the inverse output of the trigger, and the outputs

элементов И и пр мой выход триггера соединены соответственно с первым , вторым и третьим управл ющими входами коммутатора .Elements And and the direct output of the trigger are connected respectively to the first, second and third control inputs of the switch.

1 one

Изобретение относитс  к вычислительной технике, а именно к средствам преобразовани  информации из цифровой формы в напр жение, и может использоватьс  в аналого-цифровых преобразовател х, цифровых фильтрах, диспле х на электроннолучевых трубках дл  формировани  сигналов развертки , вычислительных и управл ющих системах.The invention relates to computing, namely, means for converting information from digital form to voltage, and can be used in analog-digital converters, digital filters, displays on cathode-ray tubes for generating scanning signals, computational and control systems.

Известны цифро-аналоговые преобразователи (ЦДЛ), содержащие запоминающий регистр, стабилизированный источник опорного напр жени  и цифроаналоговый декодер, состо щий из аналоговых ключей и цепочки прецизионных резисторов. В таких ЦАП подлежащий преобразованию цифровой код записываетс  в триггерньпт регистр. КаждьА триггер регистра управл ет аналоговым ключом, который, в зависимости от своего состо ни , либо отсоедин ют либо подсоедин ют к соответствующему вх.оду резистивной цепочки напр жение опорного источника или полученный из него ток. Резистивна  цепочка делит опорное напр жение или полученный из него ток таким образом, что образующеес  на выходе ЦАП приращение напр жени  пропорционально эквнвадентному весу разр да входного числа LNПоскольку такие ЦАП не содержат выходного усилител , они чаще всего гораздо дешевле преобразователей с усилителем на выходе. Однако они не могут быть термостабильными, так как температурна  нестабильность многозвенной цепочки резисторов непосредетвенно сказываетс  на выходном сигнале. Кроме того, они неуйиверсалънм , так как допускают подключение только высокоомной нагрузки . Digital-to-analog converters (CDL) are known, which contain a storage register, a stabilized reference voltage source, and a digital-to-analog decoder consisting of analog switches and a chain of precision resistors. In such D / A converters, the digital code to be converted is written in the trigger register. Each trigger register is controlled by an analog key, which, depending on its state, is either disconnected or connected to the corresponding input of the resistive chain of the voltage of the reference source or the current derived from it. A resistive chain divides the reference voltage or the current derived from it in such a way that the voltage increment at the DAC output is proportional to the equivalent weight of the LN input number. Since such DACs do not contain an output amplifier, they are often much cheaper than converters with an amplifier at the output. However, they cannot be thermally stable, as the temperature instability of the multi-link chain of resistors directly affects the output signal. In addition, they are not neuiversals because they allow only high-resistance loads to be connected.

Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  ЦАП, содержащий первый регистр, входы которого соединены с вх.одной шиной, источник опорного напр жени ,,блок разр дных ключей, первые входы которого подключены к выходу источника опорного напр жени , а другие входы - к выходам первого регистра, матрицу резисторов, входы которой соединены с выходами блока разр дных ключей , суммирующий усилитель, вход которого подключен к выходу матрицы резисторов, а выход соединен с выходной шиной 23.The closest technical solution to the invention is a D / A converter containing the first register, the inputs of which are connected to the single bus, the source of the reference voltage, a block of bit switches, the first inputs of which are connected to the output of the source of the reference voltage, and the other inputs the outputs of the first register, the matrix of resistors, the inputs of which are connected to the outputs of the block of bit switches, the summing amplifier, the input of which is connected to the output of the matrix of resistors, and the output is connected to the output bus 23.

Недостаток известного,ЦАП - низкое быстродействие. Причина этого длительный переходный процесс в согласующем усилителе, обусловленный наличием в схеме паразитных реактивных элементов. При этом длительность переходных процессов увеличиваетс  с увеличением количества разр дов входного числа, так как возрастают требовани  к точности преобразовани , т.е. более точные ЦАП требуют большего времени установлени  выходного сигнала .The disadvantage of the known, DAC - low speed. The reason for this is a lengthy transient in the matching amplifier, due to the presence of parasitic reactive elements in the circuit. In this case, the duration of transients increases with an increase in the number of bits of the input number, as the requirements for conversion accuracy increase, i.e. more accurate D / A converters require more time for setting the output signal.

Цель изобретени  - повьпиение быстродействи  ,преобразовател .The purpose of the invention is the step-up of speed, the converter.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в ЦАП, содержащий первый регистр , входы которого соединены с входной , источник опорного напр жени , блок разр дных ключей, первый вход которого соединен с выходом источника опорного напр жени , матрицу резисторов, входы которой подключены к выходам блока разр дных ключей, усилитель, вход которого соединен с выходом резисторов, а выход с выходной шиной, введены дополнительный блок разр дных ключей, второй регистр, входы которого соединены с выходами первого регистра, первый блок вычитани , первые входы которого подключены к выходам первого регистра, а вторые входы - к выходам второго регистра, блок умножени , входы которого соединены с выходами первого блока вычитани , второй блок вычитани , первые входы которого соединены с шиной -кода нул , а вторые входы подключены к выходам блока умножени , коммутатор, первые входы которого соединены с выходами блока умножени , вторые ВХОДЫ - с выходами второго блока вычитани , а третьи вхды - с шиной кода нул ,сумматор,пер-вые входы которого подключены к выходам коммутатора, вторые входы - к выходам первого регистра, выходы младших разр дов - к вторым входам блока разр дных -ключей, выходы старших раз р дов - к первым входам дополнительного блока разр дных ключей, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напр жени , дополнительна  матрица резисторов, т входов которой подключены к соответствующим выходам дополнительного блока разр дного ключей, а выход - к входу усилител , лини  задержки, вход которой соединен с шиной синхронизации , входом синхронизации первого .регистра , элемент ИЛИ, входы которого соединены с первыми выходами линии задержки, счетчик, счетньм вход которого подключен к выходу элемента HIttlj а вход установки в нулевое состо ние - к шине синхронизации, блок контрол  четности и нечетности , входы которого соединены с выходами счетчика, триггер, вход установки в нулевое состо ние которого подключен к шине синхронизации, а вход установки в единичное состо ние - к входу синхронизации второго регистра и второму выходу линии задержки, два элемента И, первые входы которых соединены с соответствующими выходами блока контрол  четности и нечетности, вторые входы .с инверсным выходом триггера, а выходы элементов И и пр мой выход триггера соединены соответственно с первым, вторым и третьим управл ющими входами коммутатора,The goal is achieved by the fact that in the DAC, which contains the first register, the inputs of which are connected to the input, the source of the reference voltage, the block of discharge switches, the first input of which is connected to the output of the source of the reference voltage, the matrix of resistors, the inputs of which are connected to the outputs of the block single keys, an amplifier whose input is connected to the output of resistors, and an output to the output bus, an additional block of bit switches is entered, a second register whose inputs are connected to the outputs of the first register, the first subtraction block, the first The second inputs of which are connected to the outputs of the first register, and the second inputs to the outputs of the second register, the multiplication unit, the inputs of which are connected to the outputs of the first subtraction unit, the second subtraction unit, the first inputs of which are connected to the bus code zero, and the second inputs are connected to the outputs the multiplication unit, the switch, the first inputs of which are connected to the outputs of the multiplication unit, the second INPUTS - with the outputs of the second subtraction unit, and the third inputs with the code zero bus, the adder, the first inputs of which are connected to the outputs of the switch, the second inputs - to the outputs of the first register, the outputs of the lower bits - to the second inputs of the block of bit-switches, the outputs of the higher bits - to the first inputs of the additional block of bit-switches, the second input of which is connected to the output of the reference voltage source, additional inputs which is connected to the corresponding outputs of the additional block of the bit switch, and the output to the amplifier input, delay line, the input of which is connected to the synchronization bus, the synchronization input of the first register, the OR element, whose inputs dinene with the first outputs of the delay line, the counter, the counting input of which is connected to the output of the element HIttlj and the input of setting to the zero state to the synchronization bus, the block of parity and odd parity, the inputs of which are connected to the outputs of the counter, trigger, input of setting to the zero state which is connected to the synchronization bus, and the installation input in the single state to the synchronization input of the second register and the second output of the delay line, two AND elements, the first inputs of which are connected to the corresponding outputs of the control unit NOSTA and oddness, the second inputs of the flip-flop inverted output .s, and the outputs of AND gates and output latch straight- connected respectively with the first, second and third inputs of the gate switch,

На фиг. 1 изображена структурна  схема предлагаемого ЦАП; на фиг. 2 - 5 - времен(1ые диаграммы, по сн ющие его работу.FIG. 1 shows the flow chart of the proposed DAC; in fig. 2 - 5 - times (1st diagrams, explaining his work.

ЦАП содержит первый регистр 1, источник 2.опорного напр жени , блок 3 разр дных ключей, матрицу 4 резисторов, усилитель 5, второй регистр 6, первый блок 7 вычитани , блок 8 умножени , второй блок 9 вычитани , коммутатор 10, сумматор 11 дополнительный блок 12 разр дныхThe DAC contains the first register 1, the source of 2. reference voltage, the block 3 of bit switches, the matrix 4 of resistors, the amplifier 5, the second register 6, the first block 7 of subtraction, block 8 of multiplication, the second block 9 of subtraction, switch 10, the adder 11 additional 12 bit block

ключей,- дополнительную матрицу 13 резисторов, линию 14 задержки, элемент ИЛИ 15, счетчик 16, блок 17 контрол  четности и нечетности, триггер 18, первьй 19 и второй 20 элементы И.keys, - additional matrix of 13 resistors, delay line 14, element OR 15, counter 16, parity and oddness block 17, trigger 18, first 19 and second 20 elements I.

Входы первого регистра 1 соединены с входной шиной, на которую поступает преобразуемьм код. Выход первого регистра 1 подключен к входам второго регистра 6, первым входам первого блока 7 вычитани  и вторьм входам сумматора 11. Выходы второгоThe inputs of the first register 1 are connected to the input bus, which receives the conversion code. The output of the first register 1 is connected to the inputs of the second register 6, the first inputs of the first subtracting unit 7 and the second inputs of the adder 11. The outputs of the second

регистра 6 соединены с вторыми входами блока 7 вычитани , выходы которого через блок 8 умножени  подключены к первым входам коммутатора 10 и вторым входам второго блока 9 вычитани , первые входы которого соединены с шиной кода нул  и третьими входами -коммутатора 10. Выходы второго блока 9 вычитани  подключены к вторьм входам коммутатора 10, выходы которого соединены с первыми входами сумматора 11. Выходы старших разр дов сумматора 11 подключены к первым входам блока 12 дополнительных ключей, вторые входы которых соединены с выходом источника 2 опорного напр жени  и первыми входами основных ключей, вторые входы которых подключены к выходам блока 3 младших разр дов сумматора 11. Выходы блока 3 разр дных ключей через матрицу 4 резисторов соединены с входом усилител  5. Выходы дополнительного блока 12 разр дных ключей через дополнительную матрицу 13 резисторов подключены к входу усилител  5, выход которого соединен с выходной шиной.the register 6 is connected to the second inputs of the subtracting unit 7, the outputs of which through the multiplication unit 8 are connected to the first inputs of the switch 10 and the second inputs of the second subtraction unit 9, the first inputs of which are connected to the code zero bus and the third inputs of the switching unit 10. The outputs of the second subtraction unit 9 connected to the second inputs of the switch 10, the outputs of which are connected to the first inputs of the adder 11. The outputs of the higher bits of the adder 11 are connected to the first inputs of the block 12 additional keys, the second inputs of which are connected to the source output 2 reference voltages and the first inputs of the main switches, the second inputs of which are connected to the outputs of the block 3 lower bits of the adder 11. The outputs of the block 3 discharge keys through the matrix of 4 resistors are connected to the input of the amplifier 5. The outputs of the additional block of 12 bit switches via an additional matrix 13 resistors are connected to the input of the amplifier 5, the output of which is connected to the output bus.

Второй регистр 6 служит дл  хранени  предыдущего по отношению к содержимому регистра 1 значени  входного кода ЦАП. Первый блок 7 вычитани  формирует разность между новым (уменьшаемое) и предыдущим (вычитаемое ) значени ми входного кода ЦАП. Блок 8 умножени  умножает выходную ЦИФРУ первого блока 7 вычитани  на посто нное положительное число Кн S1 масштабный коэффициент. Второй блок вычитани  служит дл  нахождени  разности между нулем (уменьшаемое) и выходньм кодом (вычитаемое) блока 8 умножени  и предназначен дл  формировани  числа, противоположного по знаку выходному числу блока 8 умножени . На выход коммутатора 10 поступает одна из Трех его входных комбинаций в зависимости от того, на каком из трех его управл ющих входов (пр мой выход триггера 18, выход элемента И 19, выход элемента И 20) присутствует единичный уровень (соответствие информационны;; и управл ю щих входов будет показано). Сумматор 11 - обычньй двоичный комбинационный сумматор. Дополнительные блок 12 разр дных ключей и матрица 13 резисторов представл ют собой один или более добавочных разр дов ЦАП,  вл ющихс  последующими более старши ми по весу по отношению к самому старшему из основных разр дов ЦАП. Цифровые блоки 6-10 предназначены дл  формировани  управл ющих сигналов - кодов, блоки 14-20 управл ютс  переключением этих кодов. Момен ты времени, в которые необходимо переключать управл ющие сигналы, задаютс  с помощью линии задержки, на вход которой поступает внешний синхроимпульс . Выход линии 14 задержки, св занный с входом синхронизации вто рого регистра 6 и входом установки нул  триггера 48, соответствует мак симальной задержке сигнала в этой линии. Функции стандартных блоков 15-17 полностью определ ютс  их названи ми и не требуют дополнительных по снений. Следует лишь уточнить, что когда элементы И 19 и 20 открыты единичным потенциалом с инверсно го вькода триггера 18, то при четном содержимом счетчика- 16 на выход коммутатора 10 передаетс  выходной код &1ока 8 умножени , а при нечетном - выходной код второго бпока 9 |вычитанн . Когда элементы,И закрыты , нулевьм потенциалом с инверсного выхода триггера 18 единичньй потенциал его пр мого выхода разрешает передачу на выход коьмутатора 10 кода нул . . Устройство работает следующим образом. Дп  нагл дности представлени  характера переходных процессов на 1 выходе ЦАП рассмотрим в качестве примера случай, когда работа аналоговых узлов ЦАП (блоков 4, 13, 15) описываетс  дифференциальным уравнением второго пор дка. Это означает , что состо ние ЦАП, как объекта управлени , полностью характеризуетс  Двум  координатами - уровнем выходного напр жени  и его первой производной по времени, т.е. скоростью изменени  этого напр жени . Цель оптимального в смысле быстродействи  управлени  переходным процессом в ЦАП состоит в том, чтобы за наименьшее врем  довести уровень выходного напр жени  до заданного значени  (соответствукнцего новому значению входного цифрового кода), но так, чтобы к этому же моменту времени скорость изменени  выходного напр жени  оказалась равной нулю. Цикл работы начинаетс  с приходом внешнего синхронизирующего импульса . По этому импульсу очередной (новьй) входной код ЦАП записываетс  в первьй регистр 1, счетчик 16 и триггер 18 устанавливаютс  в нулевое состо ние, а сам импульс поступает иа вход линии 14 задержки. Единичный потенциал инверсного выхода триггера 18 открывает элемент И 19 и 20, Нулевое состо ние счетчика 16 воспринимаетс  блоком 17 контрол  четности и нечетности как четное число, поэтому на выходе чет этой схемы и на выходе св занного с ним элемента И 19 по вл етс  единичньй уровень. В результате этого на выход коммутатора 10 передаетс  выходной код блока 8 умножени . После записи нового кода содержимое первого регистра 1, в общем случае, измен етс  на некоторую величину йКц. В известном ЦАП новый входной код, и только он, сразу и непосредственно поступает иа входы блока 3 разр дных ключей, в результате чего на выходе усилител  5 происходит некоторый переходной процесс, изображенный на фиг. 5 кривой АЖ и  вл ющийс  реакцией аналоговых узлов схемы ЦАП на скачок входного сигнала. В предлагаемом ЦАП новь входной код поступает на первые входы сумматора 11. Кроме того, он подаетс  на первьА блок 7 вычитани , на вькоде которого формируетс  величина раэнос ти межд новым и прежним кодом, хран щимс  во втором регистре 6. Эта разность, обозначенна  ДК,, увеличиваетс  в масштабе до величины ДК (фиг. 2) при помощи блока 8 умножени  и через коммутатор 10 подаетс  вторые входы сумматора 11 (фиг. 3). При этом на входах блоков 3 и 12, т.е. на выходах сумматора 11, оказываетс  (фиг. 4) код, отличающийс  о значени  нового входного кода на величину 4 К (знак отличи  совпадает с знаком JK). Благодар  тому, что впредлагаемом ЦАП начальный скачок значени  Щ1ФРОВОГО кода на входах аналоговых ключей разр дов всегда больше дейст вительного изменени  входного кода ЦАП, происходит форсирование переходного процесса на выходе ЦАП, и этот процесс имеет тенденцию развиватьс  по кривой АБД (фиг. 5). В определенный момент времени t(достигнута точка Б) процесс должен быт заторможен, чтобы предотвратить пер регулирование. Осуществл етс  это следующим образом. По импульсу с пе вого выхода линии 14 задержки содер жимое счетчика 16 устанавливаетс  равньи единице. При этом на выходе нечет блока 17 контрол  четности и нечетности возникает единичный потенциал, а на выходе чет - ну , левой. В результате на выход коммутатора 10 передаетс  выходной код второго блока 9 вычитани , т.е. величина -ДК (фиг. 1,3 и 4), и выходное напр жение ЦАП от момента t имеет тенденцию измен тьс  по криво БЕЕ (4мг. 5). Момент tj, в который выходное напр жение ЦАП достигает стационарного уровн , соответствующего новому входному коду, а перва  производ на  выходного напр жени  ЦАП по вре мени становитс  равной нулю,  вл ет с  окончанием процесса управлени . Индикатором этого момента служит по вление на последнем (в данном примере - втором) выходе линии 14 задержки импульса, по которому соде жимое регистра 1 переписываетс  во второй регистр 6, а триггер 18 пере водитс  в единичное состо ние. Единичный уровень пр мого выхода триггера 18 разрешает передачу на выход коммутатора 10 кода нул . В итоге на выходе сумматора 11 оказываетс  тот же код что. и на выходе регистра 1, т.е. новый входной код, и поэтому переходной процесс на вькоде ЦАП в действительности развиваетс  по линии АБВГ (фиг. 5), т.е. заканчиваетс  в точке В. На этом цикл работы ЦАП заканчиваетс . Дл  реализации предлагаемого устройства необходимо вначале выбрать количество дополнительных (старших ) разр дов, за счет которых обеспечиваетс  возможность форсировани  переходш.1х процессов в ЦАПе, а затем.произвести расчет оптимальных дл  наихудшего случа  значений времени переключени  (в рассмотренном примере - Ц и t,), которые определ ют параметры линии 14 задержки, Выбор числа дополнительных (старших ) разр дов (один или более) осуществл етс  произвольно. При этом автоматически определ етс  величи- на посто нного масштабного коэффициента К, на которьй умножаетс  в блоке 8 выходной Код первого блока 7 вычитани . Этот коэффидаент должен задаватьс  таким, чтобы при максимальном изменении входного кода п-разр дного ЦАП, т.е. на величину 2 , значени  кодов на входах аналоговых ключей разр дов, вызывающие форсирование переходного пррцесса на выходе ЦАП, отличались от максимального или минимального входного кода на величину, равную половине разности между числом , соответствующим .полному диапазону зыходного (или входного) сигнала ЦАП с учетом его дополнительных {старших ) разр дов, и числом, соответствующим диапазону работы основного ЦАП. Такое условие следует из необходимости дл  оптимального управлени  переходньи процессом обеспе 1ивать равные по модулю и противоположные по знаку приращени  управл кицего параметра . Это означает, что дл  двух крайних случаев работы ЦАП нужно увеличивать на определенную величину максимальный входной код ЦАП ипи jMeHbmaTb на такую же величину минимальный входной код ЦАП. Поэтому, если п - число основных, am- число дополнительных разр дов ЦАП, то масштабный коэффициент Km блока 8 умножени  должен вычисл тьс  по формуле ( ) Другими словами, при форсировании .переходного процесса на выходе ЦАП в указанных крайних случа х всегда используетс  наибольшее значение управл ющего сигнала, обес печиваемое введением Q устройство дополнительных (старших) разр дов ЦАП. Дл  любых других ситуаций приращение управл ющих кодов йК (фиг.2во столько раз меньше максимально возможного, во сколько раз изменение .ДКн входного када ЦАП меньше ег рабочего диапазона, т.е. числа 2. Поэтому, вследствие линейности блоков 4, 13 и 5, при любых изменени х входных кодов ЦАП сокращение дпител нести переходного процесса на его вьосоде происходит в одно и то же чи ло раз,  вл кицеес  максимально возможным дп  наихудшего случа . Дл  о ™ь«х .„з„о„одоп„л1,: нее сокращение длительности переходнее сокрашение илйтельногти nonovnnного процесса при использовании резерва по увеличению управл ющего сигнала А К,1 (фиг. 2-4). Но быстродей ствие ЦАП все равно определ етс  вре ме ем установлени  дп  наихудшего 9110 случа , которое в предлагаемом устройстве минимизируетс . Расчет параметров оптимального управлени , т.е. моментов бремени переключени  управл ющих кодов, производитс  дл  наихудшей ситуации либо путем построени  математической модели аналоговой части ЦДЛ, либо по его экспериментально сн тым динамическим характеристикам. При этом, как уже отмечалось, значение управл ющего параметра (цифрового кода) в наихудшей ситуации принимаетс  равным половине диапазона, задаваемого дополнительно введенными т разр дами ЦАП. Технико-экономические преимущества предлагаемого ЦАП по сравнению с известным заключаютс  в следующем. В предлагаемом ЦАП за счет введени  дополнительных блоков, реапизуютщх специальный вид управлени  переходньм процессом, достигаетс  повьввение быстродействи . Это сопровождаетс  и повышением сложности устройства. Однако большинство из дополнительных введенных блоков (13 и 15)  вл ютс  цифровыми и очень простьм, поэтому стоимость предлагаемого устройства. .. «ои уровень техно логии электронной промыиленности, возрастает несущественно. Быстродействие же  вл етс  одной из основных характеристик ЦАП, и его повьшение значительно расшир ет область примеени  устройства.The second register 6 is used to store the previous value of the input code of the DAC with respect to the contents of register 1. The first subtraction unit 7 forms the difference between the new (decremented) and the previous (subtracted) values of the input DAC code. The multiplication unit 8 multiplies the output DIGITAL of the first subtraction unit 7 by a constant positive number Kn S1 of the scale factor. The second subtraction unit serves to find the difference between zero (decremented) and output code (subtracted) of multiplication unit 8 and is intended to form a number opposite in sign to the output number of multiplication unit 8. The output of the switch 10 receives one of its three input combinations, depending on which of its three control inputs (direct output of the trigger 18, output of the AND 19 element, output of the AND 20 element), there is a single level (correspondence informational ;; and control inputs will be shown). Adder 11 is an ordinary binary combinational adder. Additional block 12 bit switches and a matrix of 13 resistors represent one or more additional bits of the DAC, which are subsequent higher in weight with respect to the most senior of the main bits of the DAC. Digital blocks 6-10 are designed to generate control signals — codes, blocks 14-20 are controlled by switching these codes. The time domains to which the control signals need to be switched are set using a delay line, to the input of which an external clock pulse arrives. The output of the delay line 14, connected to the synchronization input of the second register 6 and the zero setting input of the trigger 48, corresponds to the maximum signal delay in this line. The functions of the standard blocks 15-17 are fully defined by their names and do not require additional explanations. It only needs to be clarified that when elements 19 and 20 are opened with a single potential from the inverted spincode code 18, with even-numbered counter contents 16, the output code & 8 multiplication is transmitted to the output of the switch 10, and for odd, the output code of the second key 9 | subtracted When the elements, And are closed, the zero potential from the inverse output of the trigger 18, the unit potential of its direct output allows the transfer to the output of the switch 10 of the zero code. . The device works as follows. In the detail of the character of the transients at 1 output of the D / A, we consider as an example the case when the operation of analog D / A nodes (blocks 4, 13, 15) is described by a second-order differential equation. This means that the state of the DAC, as a control object, is completely characterized by two coordinates — the level of the output voltage and its first derivative with respect to time, i.e. the rate of change of this voltage. The goal of optimal transient control in the DAC is to bring the output voltage level to the specified value (corresponding to the new value of the input digital code) in the shortest time, but so that by the same time the output voltage change rate is equal to zero. The operation cycle begins with the arrival of an external clock pulse. On this pulse, the next (new) input DAC code is recorded in the first register 1, the counter 16 and the trigger 18 are set to the zero state, and the pulse itself arrives at the delay line 14. The unit potential of the inverse output of the trigger 18 opens the element And 19 and 20, The zero state of the counter 16 is perceived by the parity 17 and odd parity checker 17 as an even number, therefore the output level of this circuit and the output of the element 19 associated with it appears . As a result, the output code of the multiplication unit 8 is transmitted to the output of the switch 10. After the new code is written, the contents of the first register 1, in general, change by some value kK. In the well-known DAC, the new input code, and only it, immediately and directly enters the inputs of the block 3 of bit switches, as a result of which a certain transition process occurs in the output of the amplifier 5, shown in FIG. 5 of the AF curve and the response of the analog nodes of the DAC circuit to a jump in the input signal. In the proposed DAC, the new input code is fed to the first inputs of the adder 11. In addition, it is fed to the first subtraction unit 7, on the code of which the value of the ratio between the new and the old code stored in the second register 6 is formed. This difference, denoted by DC, is scaled up to the value of the DC (Fig. 2) using the multiplication unit 8 and the second inputs of the adder 11 (Fig. 3) are fed through the switch 10. At the same time at the inputs of blocks 3 and 12, i.e. at the outputs of the adder 11, it turns out (fig. 4) a code differing in the value of the new input code by 4 K (the sign of difference coincides with the sign of JK). Due to the fact that in the proposed DAC the initial jump in the value of the T1 code at the inputs of the analog bits of the bits is always greater than the actual change in the input code of the DAC, the transient is forced at the output of the DAC, and this process tends to develop along the ABD curve (Fig. 5). At a certain point in time t (point B has been reached), the process should be slowed down to prevent trans regulation. This is done as follows. From the impulse from the first output of the delay line 14, the content of the counter 16 is set to one. In this case, at the output of the odd unit 17 of the control of parity and oddness, a single potential arises, and at the output of an even - well, left potential. As a result, the output code of the second subtraction unit 9 is transmitted to the output of the switch 10, i.e. the magnitude of -KD (Fig. 1.3 and 4), and the output voltage of the DAC from the time t tends to vary along the curve of the WEEE (4mg. 5). The time tj, at which the output voltage of the DAC reaches a stationary level corresponding to the new input code, and the first derivative of the output voltage of the DAC becomes zero with time, is the end of the control process. The indicator of this moment is the appearance at the last (in this example, the second) output of the delay delay line 14, according to which the contents of register 1 are rewritten into the second register 6, and the trigger 18 is transferred to the unit state. The unit level of the direct output of the trigger 18 permits the transfer of the zero code to the output of the switch 10. As a result, the output of the adder 11 is the same code as. and at the output of register 1, i.e. A new input code, and therefore, the transition process in the DAC code actually develops along the ABC line (Fig. 5), i.e. ends at point B. This is where the DAC cycle ends. To implement the proposed device, it is necessary first to select the number of additional (senior) bits, due to which it is possible to force transitions of 1x processes in the DAC, and then to calculate the worst-case-optimal switching time values (in the considered example - C and t,) which determine the parameters of the delay line 14, the selection of the number of additional (senior) bits (one or more) is arbitrary. In this case, the value of the constant scale factor K is automatically determined by which the output code of the first subtraction unit 7 is multiplied in block 8. This coefficient should be set so that when the input code of the n-bit DAC changes as much as possible, i.e. by an amount of 2, the code values at the inputs of the bit's analog switches, causing the transient process to be forced at the DAC output, differed from the maximum or minimum input code by an amount equal to half the difference between the number corresponding to the full range of the output (or input) DAC signal, taking into account its additional (senior) bits, and the number corresponding to the range of operation of the main DAC. Such a condition follows from the need for optimal control of the transition process to ensure equal in magnitude and opposite in increment sign of the control parameter. This means that for two extreme cases of DAC operation, the maximum DAC input code or jMeHbmaTb need to be increased by a certain amount by the same value as the minimum DAC input code. Therefore, if n is the number of cores, am is the number of additional bits of the DAC, then the scale factor Km of multiplication unit 8 should be calculated by the formula () In other words, when forcing the transition process at the output of the DAC, in these extreme cases, the highest value is always used the control signal provided by the introduction of the Q device of additional (senior) bits of the DAC. For any other situations, the increment of control codes is K (Fig. 2 is so many times smaller than the maximum possible, how many times the change. DKN of the input cad of the DAC is less than its working range, i.e., number 2. Therefore, due to the linearity of blocks 4, 13 and 5 , with any changes in the input codes of the DAC, the reduction of the divider to carry the transient on its output occurs at the same time, which is the maximum possible dp of the worst case. For all "x." z "o" odn "l1, : it shortens the duration of a transitive contraction of a nonovnnnogo useful n process when using the reserve for increasing the control signal А К, 1 (Fig. 2-4). But the speed of the DAC is still determined by the time of establishing the worst case 9110 in dp, which is minimized in the proposed device. This means that the switching times of the control codes are performed for the worst situation, either by building a mathematical model of the analog part of the CDL or by experimentally determined dynamic characteristics. In this case, as already noted, the value of the control parameter (digital code) in the worst situation is assumed to be half the range specified by the additionally introduced t bits of the D / A converter. The technical and economic advantages of the proposed DAC compared to the known one are as follows. In the proposed DAC, by introducing additional units, redesigning a special type of transition control, speed is achieved. This is accompanied by an increase in the complexity of the device. However, most of the additional blocks introduced (13 and 15) are digital and very simple, therefore the cost of the proposed device. .. “About the level of e-technology, increases insignificantly. Speed is one of the main characteristics of a D / A converter, and its expansion significantly expands the range of application of the device.

О.ABOUT.

аbut

Цифровой кодDigital code

ДКнDkn

иифОов ш кодiifOov sh code

fСигнал на выводе Злока Ю fSignal at the output of Zloka Yu

л/с. tt fa...l / s tt fa ...

1 ифро9л1 ifro9l

KW KW

к Сигнал на бымде блока П K signal on bymde block P

tztz

i. i.

HiaSehb нового USMHiaSehb new usm

8sh

Сигнал на 6ь1Ао8е 5лона8 Signal on 61Ao8e 5lon8

Сигнал на выходе блока 7  The signal at the output of block 7

ЛКкLkk

Сигийл йо Ьыхойе SAWO 9Sigil yo lihoye SAWO 9

Фиг. 2FIG. 2

Фиг,3 fM«FIG, 3 fM "

ii

ФщЦFSC

Claims (1)

ЦИФРО-АНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий первый регистр, входы которого соединены с входной шиной, источник опорного напряжения, блок разрядных ключей, первый· вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, матрицу резисторов, входы которой подключены к выходам блока разрядных ключей, усилитель, вход которого соединен с выходом матрицы резисторов, а выход - с выходной шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены дополнительный блок разрядных ключей, второй регистр, входы которого соединены с выходами первого регистра, первый блок вычитания, первые входы которого подключены к выходам первого регистра, а вторые входы - к выходам второго регистра, блок умножения, входы которого сое- динены с выходами первого блока вычитания, второй блок вычитания, первые входы которого соединены с шиной кода нуля, а вторые входы подключены к выходам блока умножения, коммутатор, первые входы которого · соединены с выходами блока умножения, вторые входы - с выходами второго блока вычитания, а третьи входы - с шиной кода нуля, сумматор, первые входы которого подключены к .выходам коммутатора, вторые входы к выходам первого регистра, выходы младших разрядов - к вторым входам блока разрядных· ключей, выходы стар- — ших разрядов - к первым входам допол £ нительного блока разрядных ключей, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, дополнительная матрица резисторов, ш входов которой подключены к соответствующим выходам дополнительного блока разрядных ключей, а выход к входу усилителя, линия задержкй, вход которой соединен с шиной синхронизации, входом синхронизации первого регистра, элемент ИЛИ, входы которого соединены с первыми выходами линии задержки, счетчик, счетный вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, а вход установки в нулевое состояние - к шине синхронизации, блок контроля четности и нечетности, входы которого соединены с выходами счетчика, триггер, входы установки в нулевое состояние которого подключен к шине синхронизации, а . вход установки в единичное состояние - к входу синхронизации второго регистра и второму выходу линии заSU.nl 152091 держки, два элемента И, первые входы которых соединены с соответствующими выходами блока контроля четности и нечетности, вторые входы - с инверсными выходом триггера, а выходы элементов И и прямой выход триггера соединены соответственно с пер вым, вторым и третьим управляющими входами коммутатора.A DIGITAL ANALOGUE CONVERTER containing a first register, the inputs of which are connected to the input bus, a reference voltage source, a block of bit switches, the first which is connected to the output of the matrix of resistors, and the output to the output bus, characterized in that, in order to improve performance, an additional block of bit keys, a second register, the inputs of which are connected are dined with the outputs of the first register, the first subtraction block, the first inputs of which are connected to the outputs of the first register, and the second inputs are connected to the outputs of the second register, the multiplication block, whose inputs are connected to the outputs of the first subtraction block, the second subtraction block, the first inputs of which are connected with a zero code bus, and the second inputs are connected to the outputs of the multiplication block, a switch whose first inputs are connected to the outputs of the multiplication block, the second inputs are with the outputs of the second subtraction block, and the third inputs are with the zero code bus, adder, the first the strokes of which are connected to the outputs of the switch, the second inputs to the outputs of the first register, the outputs of the least significant bits to the second inputs of the block of bit keys, the outputs of the senior bits to the first inputs of an additional block of bit keys, the second input of which is connected to the output the reference voltage source, an additional matrix of resistors, w inputs of which are connected to the corresponding outputs of the additional block of bit keys, and the output to the input of the amplifier, a delay line, the input of which is connected to the synchronization bus, input s timing of the first register, the OR element, the inputs of which are connected to the first outputs of the delay line, the counter, the counting input of which is connected to the output of the OR element, and the zero input state - to the synchronization bus, the parity and oddness control unit, the inputs of which are connected to the counter outputs , a trigger, the zero inputs of which are connected to the synchronization bus, as well. the installation input is in a single state - to the second synchronization input and the second line output for SU.nl 152091 latches, two AND elements, the first inputs of which are connected to the corresponding outputs of the parity and oddity control unit, the second inputs are with the inverse trigger output, and the outputs of the AND elements and a direct trigger output are connected respectively to the first, second, and third control inputs of the switch. ) v ·) v
SU833667564A 1983-11-29 1983-11-29 Dtgital-to-analog converter SU1152091A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833667564A SU1152091A1 (en) 1983-11-29 1983-11-29 Dtgital-to-analog converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833667564A SU1152091A1 (en) 1983-11-29 1983-11-29 Dtgital-to-analog converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1152091A1 true SU1152091A1 (en) 1985-04-23

Family

ID=21090971

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU833667564A SU1152091A1 (en) 1983-11-29 1983-11-29 Dtgital-to-analog converter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1152091A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Гнатек Ю.Р. Справочник по цифро-аналоговым и аналогоцифровым преобразовател м. М.. Ра- . дио и св зь, 1982, с. 17, рис.1-2. 2. Гитис Э.И. Преобразователи информации дл электронных цифровых вычислительных устройств. М., Энерги , 1975, с. 278, рис. 7-16 (прототип) . , *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5103462A (en) Arrangement for the conversion of an electrical input quantity into a dc signal proportional thereto
US4959616A (en) Digital oscillation apparatus
US4763108A (en) Digital-to-analog conversion system
SU1152091A1 (en) Dtgital-to-analog converter
US5534863A (en) Low resolution, high linearity digital-to-analog converter without trim
US5107265A (en) Analog to digital converter
US4851844A (en) D/A converter with switched capacitor control
JP3161481B2 (en) Offset compensation circuit for interleaved A / D converter
SU1661998A1 (en) Servo analog-to-digital converter
JP2001077692A (en) D/a converting circuit
RU1809532C (en) Function analog-to-digital converter
SU765821A1 (en) Interpolator
SU1612289A1 (en) Generator of discrete functions
RU2052891C1 (en) Sawtooth voltage generator
RU2205500C1 (en) Analog-to-digital converter
SU1043676A1 (en) Squarer
SU951692A1 (en) Digital analog converter with automatic non-linearity correction
RU1791816C (en) Digital integrator
SU1010617A1 (en) Function generator
SU809549A1 (en) Digital-analogue converter with automatic correction of non-linearity
SU1164748A1 (en) Device for solving inverse problems of field theory
SU1162044A1 (en) Number-to-pulse rate converter
SU1302435A1 (en) Digital-to-analog converter with automatic non-linearity correction
SU1107138A1 (en) Function generator
SU517998A1 (en) Adaptive A / D Converter