Файл: Клебанский Р.Б. Преобразователи кода в напряжение.pdf

вводиться в счетчик. Если лее входной цифровой сигнал представлен в последовательной двоичной форме, необ­ ходимо использовать буферный регистр, преобразующий, последовательный код в параллельный, который должен быть включен перед установочными или передающими схемами.

Низкочастотный фильтр НФ выделяет постоянную составляющую напряжения из последовательности импульсов. Если постоянная времени фильтра больше периода повторения импульсов, результирующее напря-

для аналоговых переключателей не только по постоянно­

Полная погрешность односкоростного широтно-им­ пульсного преобразователя является функцией точности линейных элементов, а именно аналоговых переключате­ лей, четырех резисторов и усилителя. Если отклонения смещения и линейности усилителя незначительны, то

полная погрешность преобразователя определяется толь­ ко погрешностью аналоговых переключателей.

С целью повышения быстродействия преобразовате­ лей данного типа применяют двухскоростные широтноимпульсные преобразователи.

Увеличение скорости преобразования здесь достига­ ется разделением я-разрядного счетчика на два отдель­ ных счетчика с числом разрядов в каждом счетчике, равным д/2. Каждый из этих счетчиков имеет отдельную схему выделения нуля и схему управления частотой.

лях такого типа должны быть использованы более быст­ родействующие переключатели.

6)ЧИСЛО-ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Вчисло-импульсном преобразователе кода в напря­ жение в качестве промежуточного сигнала вырабатыва­

ется последовательность импульсов, число которых, в течение постоянного периода преобразования пропор­ ционально входному коду. Этот преобразователь отлича­

ется низким быстродействием и повышенными требова­

На рис. 1-16 представлена структурная схема число­ импульсного преобразователя. Преобразуемый двоич­ ный я-разрядный код ап-и ап- 2 , . . . . он, ао в параллель;

ной форме подается на выделитель числа импульсов ВЧИ, предназначенный для выработки последовательно­ сти импульсов, число которых пропорционально входно-

34

му коду в течение заданного периода преобразования.

= 1 быход

L—&

&

Ч

Рис. 1-17. Схема выработки последовательно­ сти импульсов.

впадения 'будет открыта и на выход схемы через схему ИЛИ пройдет последовательность импульсов с частотой следования /у.

Таким образом, на выходе устройства получим по­ следовательность импульсов:

N = J ^ CLifiT,

i- О

где аі — код в г-м разряде, равный 0 или 1; fi — часто­ та следования импульсов в t-м разряде кода; Т — задан­ ный период преобразования; п — число разрядов в вход­ ном коде.

Для того чтобы при суммировании эти последова­ тельности не накладывались друг на друга, в устройстве предусматривается генератор неперекрывающихся им­ пульсов ГНИ (рис. 1-18,а), служащий для выработки

=/o2'(/ = ö, 1 , ..., n). На вход ГНИ от генератора-ста­ бильной частоты ГСЧ поступает последовательность импульсов частотой f, которая подается на схему дели­ теля. На временной диаграмме (рис. 1-18,6) показаны вырабатываемые на выходе делителя последовательно­ сти импульсов с частотами .//2, /'/4, //8, . . Ц2п~\ пода­ ваемые на схемы совпадения, с выхода которых

I I I I I I I I I I 1I I I I 1I I I I I «

п п п п п п п

- Ь - п и І

t _£_

£1Ь1

л ____

получаем неперекрывающиеся последовательности им­ пульсов /о, fi, ■■., fn-i, которые и поступают на вход вы­ делителя числа импульсов.

Для преобразования промежуточного сигнала в вы­ ходное напряжение используются низкочастотные сгла­ живающие фильтры, аналогичные фильтрам в широтно­ импульсном преобразователе.

Г л а в а в т о р а я

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ КОДА В НАПРЯЖЕНИЕ

2-1. КЛЮЧЕВЫЕ СХЕМЫ

Ключи являются одними из основных элементов, определяющих важнейшие характеристики преобразова­ телей код — аналог, такие, как точность, быстродейст­ вие и надежность.

36

Ё отличие от обычных ключей, используемых в раз­ личных устройствах управления и в вычислительной технике, к ключам, применяемым в преобразователях, предъявляется ряд специфических требований, вытекаю­ щих из требований к качеству преобразователей. Основ­ ным из них является обеспечение полной передачи ком-

•мутируемой величины через ключ за минимально воз­ можное время. Выполнение этого требования вызывает порой значительные трудности и определяет в основном качество того или иного преобразователя.

Внастоящее время классифицируют ключи по раз­ ным признакам. Представляется правильным классифи­ цировать ключи по методу управления. В этом случае их можно разделить на ключи с потенциальным и импульсным управлением.’

При потенциальном управлении ключ запирается и отпирается сигналами, представленными. в виде двух потенциалов, из которых один предназначен для откры­ вания ключа, а другой — для его закрывания. Обычно такое управление осуществляется при помощи статиче­ ского триггера, ждущего мультивибратора, мультивиб­ ратора, генератора импульсов и т. п.

При импульсном управлении ключ открывается при наличии серии управляющих импульсов, причем время пребывания ключа в открытом состоянии соответствует длительности серии управляющих импульсов. При отсут­ ствии серии управляющих импульсов ключ закрыт.

Управляющими элементами для ключей с импульс­ ным управлением служат динамические триггеры, схемы вентилей, при помощи которых формируются серии или пачки импульсов из непрерывной последовательности импульсов, генераторы с жестким режимом возбужде­ ния и т. п.

Ключи с потенциальным управлением могут быть построены на обычных полупроводниковых диодах, на кремниевых стабилитронах, на туннельных диодах, на ферромагнитных элементах и на транзисторах.

Ключи с импульсным управлением обычно строятся

имноготранзисторные ключи.

Включевых схемах транзистор работает в широком диапазоне изменения напряжений и токов или, как го-

37

ворят, при большом сигнале. Вопросы анализа и расче­ та транзисторных схем, работающих при большом сиг­ нале, здесь не рассмотрены, так как они достаточно пол­ но и детально изложены в существующей литературе,

вчастности в [Л. 23].

Впреобразователях код — аналог ключ является основным элементом, коммутирующим эталонные нап­ ряжения и токи.

и узлы преобразователя, так и на источники питающих напряжений.

Основными характеристиками ключа следует считать: прямое сопротивление ключа или сопротивление

ключа в открытом состоянии; обратное сопротивление ключа или сопротивление

ключа в закрытом состоянии; частоту переключения;

диапазон изменения переключаемого напряжения. Прямое сопротивление при заданной нагрузке опре­ деляет коэффициент передачи ключа (чем меньше пря­ мое сопротивление, тем больше коэффициент передачи). Оно определяет выходное сопротивление ПКН, которое

зависит от допустимой нагрузки на ключ.

Обратное сопротивление ключа определяет величину напряжения, которое проходит на нагрузку через закры­ тый ключ. Это сопротивление, так же как и прямое со­ противление, влияет на требования к эталонным источ­ никам питания, используемым в преобразователях, внутреннее сопротивление которых может быть выбра­ но тем больше, чем меньше прямое сопротивление клю­ ча и больше обратное.

Частота переключения влияет на время преобразо­ вания и связана с точностью работы преобразователя.

Диапазон изменения переключаемого напряжения определяет выбор полупроводникового элемента по обратному напряжению.

38

чины и знака напряжения, приложенного между базой II одним из других выводов транзистора. При этом наи-

лучшие результаты в смысле минимального остаточного напряжения на открытом ключе получаются при инвер­ сном включении транзистора, т. е. при подаче управля­ ющего напряжения между базой и коллектором.

На рис. 2-1 и 2-2 показаны схемы транзисторного ключа в прямом и инверсном включении (для транзи­ сторов типа р-п-р).

Общее падение напряжения на ключе с учетом объ­ емных сопротивлений областей коллектора, эмиттера и базы гк, гэ, Гб для нормального включения [Л. 21]:

В формулах (2-1) и (2-2) знак плюс относится к транзисторам п-р-п, а знак минус к р-п-р\ /б — управ­ ляющий ток базы; гэ, гк— омические сопротивления полупроводникового материала эмиттера и’ коллектора соответственно; т — постоянная, определяемая плотно­ стью инжектированного тока в области базы; ф-т—темпе­

39