Файл: Смолов, В. Б. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые нелинейные вычислительные устройства.pdf

что при балансе мостовой схемы Y 1Y3 =- Y 2Yt и поэтому выходной параметр 02 является корнем уравнения в неявной форме

G(®lk> 02/> 03i> 04s> 0?) = 0-

Вычислительные преобразователи третьей группы представляют собою объединение ВПИ первой и второй группы, при котором па­ раметры, поступающие на управление резисторами, предварительно подвергаются функциональному преобразованию на цифровых пе­ рестраиваемых структурах.

Следует отметить, что в состав рассмотренных схем ВПИ могут входить также устройства запоминания цифровой и (или) аналого­ вой информации и устройства управления режимом работы преоб­ разователя.

ВПИ с аналоговым выходом 02 относятся к цифро-аналоговым, а с цифровым выходом —■к аналого-цифровым вычислительным устройствам.

1-2. Линейные аналого-цифровые и цифро-аналоговые вычислительные преобразователи

Простейшими цифро-аналоговыми и аналого-цифровыми вычис­ лительными устройствами являются типовые линейные цифро-ана­ логовые (ЦАП) и аналого-цифровые (АЦП) преобразователи инфор­

где A lk, A 2k, A 3k — постоянные коэффициенты, задаваемые в схеме ЦАП соответствующими постоянными резисторами; Ulk — напря­ жения, подключаемые к линейным цифровым управляемым прово­

димостям Yxk — YQkXjXk maxi %k И max ^ ^ Текущее И максимальное значения цифрового управляющего аргумента; £/2;— напряжения, подключаемые к линейным широтно-импульсным управляемым проводимостям Yxi = Y ojX j / T г,- и Ts — текущее

10

и максимальное значения широтно-импульсного управляющего аргумента; U3l — напряжения, подключаемые к постоянным про­ водимостям Y з/.

Обобщенная характеристика активного линейного АЦП с ти­ повыми операционными усилителями (ОУ) и блоком подбора кода

где zmax — максимальное значение выходного кода г, пропорцио­ нальное максимальному значению линейной цифровой управляе­ мой проводимости Yz, образующей цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя.

Алгоритм функционирования блока подбора кода (БПК) опреде­

цедурой поразрядного кодирования, процедурой счета единичных приращений и т. д.

Из характеристик (1-1) и (1-2) следует, что линейные ЦАП и АЦП, кроме традиционного использования их в качестве линейных декодирующих и кодирующих преобразователей, могут выпол­ нять операции алгебраического суммирования и умножения инфор­ мации, заданной в различной форме.

Точность рассмотренных линейных вычислительных ЦАП и АЦП определяется в основном ошибками аналоговых элементов: постоянных и управляемых проводимостей и операционного усили­ теля.

Так как все управляемые — цифровые и широтно-импульс­ ные — проводимости выполняются на основе элементарных управ­ ляемых проводимостей, каждая из которых состоит из постоянной проводимости у и электронного ключа k (рис. 1-6, а), то ошибка

11

Аг/0, вносимая такой элементарной последовательной цепочкой, зависит от ошибок ключа Акл и проводимости Ау.

Удобнее оценивать величину ошибки, вносимой любой управ­ ляемой проводимостью, в единицах тока / 0, протекающего по этой проводимости при постоянном опорном напряжении U0, при этом относительные ошибки б /0 и б//0 равны между собою. При разомк­ нутом идеальном ключе k (0 == 0) ток / 30 = 0, однако ввиду на­ личия у реального ключа в общем случае обратного сопротивления гр Ф со и остаточного тока / р Ф 0 (рис. 1-6, б) ток через проводи­ мость будет определять ошибку по току разомкнутой элементар­ ной управляемой проводимости

Рис. 1-6. Элементарная управляемая проводимость

Для реального замкнутого ключа (рис. 1-6, в) ввиду наличия остаточного напряжения Е3, прямого сопротивления г3 и тока уп­

равляющей цепи / у величина тока /е через проводимость у будет

Поэтому токовая ошибка, вносимая замкнутой элементарной управляемой проводимостью, равна

Для учета ошибок, вносимых типовым операционным усилите­ лем с асимметричным входом, рассмотрим схему рис. 1-7, учиты­ вающую его входное гвх и выходное гвн сопротивления, сопротив­ ление нагрузки гн и параметры приведенного дрейфа / др, £/др.

Выходное напряжение Uz при наличии делителя Y ъ F 2 в цепи обратной отрицательной связи и отсутствии составляющих дрейфа является корнем системы уравнений, описывающих равновесное состояние усилителя:

^ 2 = Uвх.Кз'~Ь KuKiU вх= ИЪк(Кь-\-КцКи) •

12

Рис. 1-7. Эквивалентная схема операци­ онного усилителя

13