SU1709526A1 - Digital-to-analog converter with automatic correction of nonlinearity - Google Patents
Digital-to-analog converter with automatic correction of nonlinearity Download PDFInfo
- Publication number
- SU1709526A1 SU1709526A1 SU894771321A SU4771321A SU1709526A1 SU 1709526 A1 SU1709526 A1 SU 1709526A1 SU 894771321 A SU894771321 A SU 894771321A SU 4771321 A SU4771321 A SU 4771321A SU 1709526 A1 SU1709526 A1 SU 1709526A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- input
- output
- outputs
- inputs
- analog
- Prior art date
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims abstract 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 101100443238 Caenorhabditis elegans dif-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении прецизионных систем цифроаналогового преобразовател . Цель изобретени - повышение точности преобразовани . Цифроаналоговыйпреобразователь с автоматической коррекцией нелинейности содержит входные шины 1-3, формирователь 4 кодов, управл ющую выходную шину 5, мультиплексор 6, аналого-цифровой преобразователь 7, дешифратор 8, блок 9 формировани опорных напр жений, основной цифроаналоговый преобразователь 10, m дополнительных умножающих бипол рных мифроаналоговыхпреобразователей 11.111.т, сумматор. 12И информационную выходную шину 13. Представлены схемы основных блоков 4, 6 и 9. Положительный эффект достигнут за счет введени дешифратора 8, блока 9 формировани опорных напр жений и дополнительных циф- роаналоговых преобразователей 11. Повышение точности обусловлено компенсацией погрешностей передачи сумматора 12 при снижении требований к точности компонентов. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.21-'n-mi^l]ЮJ213The invention relates to automation and computing and can be used in the construction of precision digital-to-analog converter systems. The purpose of the invention is to improve the accuracy of the conversion. A digital-to-analog converter with automatic nonlinearity correction contains input buses 1–3, a shaper of 4 codes, a control output bus 5, a multiplexer 6, an analog-to-digital converter 7, a decoder 8, a reference voltage shaping unit 9, m additional multiplying bipolar pn mifroanalogovyh converters 11.111.t, adder. 12 and information output bus 13. The schemes of the main blocks 4, 6 and 9 are presented. A positive effect was achieved due to the introduction of the decoder 8, the block 9 of the formation of reference voltages and additional digital-analog converters 11. The increase in accuracy is due to the compensation of the transmission errors of the adder 12 while reducing the requirements to the accuracy of the components. 3 hp f-ly, 6 il 21-'n-mi ^ l] YuJ213
Description
Изобретение относитс к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении прецизионных цифроаналоговых преобразователей (ЦАП), а также в различного рода контрольно-измерительной аппаратуре, системах управлени и передачи информации.The invention relates to electrical measuring equipment and can be used in the construction of precision digital-to-analog converters (DACs), as well as in various kinds of instrumentation, control systems and information transmission.
Известен цифроаналоговый преобразователь с автоматической коррекцией нелинейности , содержащий источник опорного напр жени , первый и второй ЦАП, аналоговый сумматор, компаратор, переключатель , первый и второй регистры, триггер, блок управлени , вычислитель поправок, цифровой сумматор и датчик преобразуемого кода.A digital-to-analog converter with automatic nonlinearity correction is known, containing a reference voltage source, first and second D / A converters, analog adder, comparator, switch, first and second registers, trigger, control unit, correction calculator, digital adder, and sensor of the code to be converted.
Недостатком этого преобразовател вл етс наличие методической погрешности п|эи определении кодов поправок к выходному напр жению ЦАП. При этом указанна погрешность может достигать нескольких единиц младшего разр да первого ЦАП. Кроме того, если функци преобразовани первого ЦАП имеет разрывы, превышающие единицу младшего разр да, эти погреиности не могут быть скомпенсированы.The disadvantage of this converter is the presence of a methodological error in determining the correction codes for the output voltage of the DAC. At the same time, the indicated error can reach several units of the lower bit of the first DAC. In addition, if the transform function of the first DAC has gaps greater than the low order unit, these faults cannot be compensated.
Известен также цифроаналоговый преобразователь , содержащий первый и второй ЦАП, сумматор, усилитель переменного тока, первый и второй компараторы, первую и вторую аналоговые меры, генератор тактовых импульсов, регистр, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), реверсивный счетчик, первый и второй элементы И и злеме т И ЛИ-НЕ.Also known is a digital-to-analog converter containing the first and second DAC, adder, AC amplifier, first and second comparators, first and second analogue measures, clock generator, register, random access memory (RAM), reversible counter, first and second elements And Zleme T AND DO NOT.
Недостатком указанного преобразовател вл етс значительное врем , необходимое дл определени кодов поправок.The disadvantage of this converter is the considerable time required to determine the correction codes.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс ЦАП с автоматической коррекцией нелинейности, содержащий первый и второй ЦАП, сумматор , аналого-цифровой преобразователь, амплитуды импульса,-ОЗУ, первый и второй регистры, формирователь кодов, блок синхронизации , peri/iCTp сдвига, сумматор, умножитель и накапливающий сумматор.The closest in technical essence to the invention is a DAC with automatic nonlinearity correction, containing the first and second DACs, adder, analog-to-digital converter, pulse amplitudes, -OZU, first and second registers, driver, synchronization unit, peri / iCTp shift, adder, multiplier and accumulator adder.
Функциональна схема ЦАП содержит первый и второй регистры, мультиплексор, блок (вычислени поправок, первый ЦАП, выполненный на резисторном двоичном кодруправл емом делителе и источнике опорного напр жени , второй ЦАП, аналоговый сумматор, аналого-цифровой преобразователъ амплитуды импульса, ОЗУ, формирователь кодов, блок синхронизации, входную шину преобразуемого кода, шину занесени входного кода, шину управлени режимом работы преобразовател , шинуThe functional circuitry of the DAC contains the first and second registers, the multiplexer, the block (correction calculations, the first DAC performed on a resistor binary coded divider and reference voltage source, the second DAC, analog adder, analog-to-digital pulse amplitude converter, RAM, driver codes, synchronization unit, input bus of the code being converted, input code input bus, converter operating mode control bus, bus
готовности к приему в одного кода и выходную шину.ready to receive in one code and output bus.
Первый ЦАП вл етс основным. Второй ЦАП предназначен дл компенсации погрешностей, вносимых первым ЦАП.The first DAC is the main one. The second DAC is designed to compensate for errors introduced by the first DAC.
Так как первый ЦАП выполнен на резисторном двоичном кодоуправл емом делителе (КУД), его погрешность Au(h)Since the first DAC is made on a resistor binary code-controlled divider (KUD), its error Au (h)
описываетс следующим выражением; пI is described by the following expression; nI
AU(h) 2 (2-а,-2 ,) ДКэд|,AU (h) 2 (2-a, -2,) DKed |,
j 1j 1
где ЕО - выходное напр жение источника опорного напр жени ; ai - разр дна цифра кода, ai€{ 0;1 }; АКэд - погрешность элементарного делител i-ro разр да КУД.where ЕО is the output voltage of the source of the reference voltage; ai is the bit of a digit code, ai € {0; 1}; Aced - the error of the elementary divider of the i-ro bit of QCD.
Учитыва , что А диф i А Кэд|, справедливоConsidering that A differential i A Cad | is fair
Au (h) Eo ( Au (h) Eo (
aj ) Адиф| -Гaj) adif | -G
а|a |
j 1 2j 1 2
1 one
где диф1 К{2-) - К{2 - 1)4- К(1) локальна дифференциальна нелинейность 1-го разр да КУД;where dif1 K {2-) - K {2 - 1) 4- K (1) is the local differential nonlinearity of the 1-st bit of KUD;
К(.) - реальные коэффициенты делени , соответствующие числовым значени м управл ющего кода 2 -1,1. В последнем выражении заменим локальную дифференциальную нелинейность f-ro разр да КУД на локальную дифференциальную нелинейность f-ro разр да ЦАП:K (.) Is the real division factors corresponding to the numerical values of the control code 2 -1.1. In the last expression, we replace the local differential nonlinearity of the f-ro bit of the QCD with the local differential non-linearity of the f-ro bit of the D / A converter:
Au(h)s (,-1:21::1з|)А«иф,.Au (h) s (, -1: 21 :: 1z |) And “if ,.
2 2
где Адиф| Ео АДИФ| U(2V- U() + U(1) 1 - локальна дифференциальна нелинейность 1-го разр да ЦАП;where is adif | Eo ADIF | U (2V- U () + U (1) 1 - local differential nonlinearity of the 1st bit of the DAC;
и(.) - реальные значени выходного напр жени первого ЦАП, соответствующие числовым значени м управл ющего кода 2 2 - 1 и 1.and (.) are the real values of the output voltage of the first DAC, corresponding to the numerical values of the control code 2 2 -1 and 1.
Цифроаналоговый преобразователь работает в двух режимах: Преобразование входного кода и Определение дифференциальных нелинейностей.The D / A converter operates in two modes: Input Code Conversion and Differential Nonlinearity Definition.
В режиме Преобразование входного кода управл ющий код преобразуетс первым ЦАП, выходной сигнал которого суммируетс с сигналом поправки, формируемым вторым ЦАП. При этом код сигнала поправки вычисл етс в каждом такте цифроаналогового преобразовани при помощи блока вычислени поправок на основе функциональной зависимости.In the Input Code Conversion mode, the control code is converted by the first DAC, the output of which is summed with the correction signal generated by the second DAC. At the same time, the code of the correction signal is calculated in each clock cycle of the digital-analog conversion using the correction calculation unit based on the functional dependence.
В режиме Определение дифференциальных нелинейностей при помощи аналого-цифрового преобразовател амплитуды импульса определ ютс коды локальных дифференциальных нелинейностей старших разр дов первого ЦАП, которые занос тс в ОЗУ и используютс при вычислении кодов поправок в режиме Преобразование входного кода.In the Definition of Differential Nonlinearities mode, using the analog-digital pulse amplitude converter, local differential nonlinearity codes of the higher bits of the first DAC are determined, which are entered into RAM and are used to calculate correction codes in the Conversion mode of the input code.
Очевидно,Obviously
UAi(h)-Ki(1-b(5 Ki)U(h)+K2(1+(5 K2)u,(h), где UAi(h) - выходное напр жение аналогового сумматора;UAi (h) -Ki (1-b (5 Ki) U (h) + K2 (1+ (5 K2) u, (h), where UAi (h) is the output voltage of the analog adder;
U{h) и Un (h) - выходное напр жение первого и второго ЦАП соответственно;U (h) and Un (h) are the output voltages of the first and second DAC, respectively;
KI и Ка - коэффициенты передачи аналогового сумматора по первому и второму входам соответственно;KI and Ka are the transfer coefficients of the analog adder over the first and second inputs, respectively;
б KI и дК.2- погрешности коэффициентов передачи по первому и второму входам аналогового сумматора соответственно.b KI and dK.2 are the errors of the transmission coefficients for the first and second inputs of the analog adder, respectively.
Кроме того,Besides,
U.(h) Ml.(h).U. (h) Ml. (H).
Тогда погрешность выходного сигнала цифроаналогового преобразовател можно записать следующим образом: AUAc(h)K2 -дК -Unth),Then the error of the output signal of the D / A converter can be written as follows: AUAc (h) K2-dK -Unth),
Поэтому недостатком известного цифроаналогового преобразовател вл етс возникновение погрешности при введении сигнала поправки, вызванной погрешностью коэффициента передачи аналогового сумматора по второму входу.Therefore, a disadvantage of the known digital-to-analog converter is the occurrence of an error in the introduction of a correction signal caused by the error in the transmission coefficient of the analog adder on the second input.
Целью изобретени вл етс повышение точности преобразовани входного кода .The aim of the invention is to improve the accuracy of the conversion of the input code.
Поставленна цель достигаетс тем, что в преобразователь, содержащий мультиплексор , первые информационные входы которого соединены с соответствующими выходами первой группы выходов формировател кодов, первый выход которого соединен с управл ющим входом мультиплексора, выходы которого соединены с соответствующими информационными входами основного умножающего цифроаналогового преобразовател , выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого дополнительного умножающего бипол рного цифрсаналогового преобразовател , выход сумматора, вл ющийс выходной информационной шиной, соединен с информационным входом аналогоцифрового преобразовател , вход синхронизации которого подключен по второму выходу формировател кодов, а выход готовности результата соединен с первым входом формировател кодов, второй вход которого вл етс входной шиной управлени режимом, а третий выход вл етс выг ходной шиной управлени , введены дешифратор, (т-1) дополнительных умножающих бипол рных цифроаналоговых преобразователей и блок формировани опорных напр жений, соответствующие выходы которого соединены с входами опорного напр жени m дополнительных умножающих бипол рных цифроаналоговых преобразователей, выходы которых, кроме первого, подключены к соответствующим входам сумматора, информационныеThe goal is achieved by the fact that the converter contains a multiplexer, the first information inputs of which are connected to the corresponding outputs of the first group of outputs of the code generator, the first output of which is connected to the control input of the multiplexer, the outputs of which are connected to the corresponding information inputs of the main multiplying digital-analog converter, the output of which connected to the first input of the adder, the second input of which is connected to the output of the first additional multiplying bipol p The digital converter’s converter, the output of the adder, which is the output information bus, is connected to the information input of the analog-digital converter, the synchronization input of which is connected to the second output of the code generator, and the output of the result readiness is connected to the first input of the code generator, the second input of which is the mode control input bus and the third output is a control output bus, a decoder is entered, (t-1) additional multiplying bipolar digital-to-analog converters and b a unit for forming reference voltages, the corresponding outputs of which are connected to the inputs of the reference voltage m of additional multiplying bipolar digital-to-analog converters, the outputs of which, besides the first, are connected to the corresponding inputs of the adder, information
0 входы m дополнительных умножающих бипол рных цйфроаналоговых преобразователей подключены к соответствующим выходам соответствующей группы выходов дешифратора, входы которого подключены0 inputs m additional multiplying bipolar digital analog converters are connected to the corresponding outputs of the corresponding group of outputs of the decoder, the inputs of which are connected
5 к соответствующим выходам мультиплексора , вторые информационные входы которого вл ютс входной преобразуемого кода, выходы второй группы выходов формировател кодов средине0 ны с соответствующими входами синхронизации блока формировани опорных напр жений, информационные входы которого подключены к соответствующим информационным выходам аналого-цифрового преобразовател , а вход опорного напр жени объединен с входом опорного напр жени основного умножающего цифроаналогового преобразовател и вл етс входной шиной опорного напр жени .5 to the corresponding outputs of the multiplexer, the second information inputs of which are the input code to be converted, the outputs of the second group of outputs of the code generator are middle with the corresponding synchronization inputs of the reference voltage generation block, the information inputs of which are connected to the corresponding information outputs of the analog-digital converter, and the reference input the voltage is combined with the input of the reference voltage of the main multiplying digital-to-analog converter and is the input bus of the reference th voltage.
0 На фиг. 1 показана структурна схема предлагаемого цифроаналогового преобразовател (ЦАП) с автоматической коррекцией нелинейности.0 FIG. 1 shows the block diagram of the proposed digital-to-analog converter (DAC) with automatic nonlinearity correction.
ЦАП с автоматической коррекцией нелинейности (фиг. 1) содержит шину 1 входного аналогового сигнала, входную шину 2 преобразуемого кода, шину. 3 управлени режимом работы преобразовател , формирователь 4 кодов, выходную шину 5 управлени , мультиплексор 6, аналого-цифровой блок 7, дешифратор 8, блок 9 формировани опорных напр жений, основной умножающий цифроаналоговый преобразователь 10, дополнительные умножающие бипол рныеA DAC with automatic nonlinearity correction (Fig. 1) contains a bus 1 of an input analog signal, an input bus 2 of a convertible code, a bus. 3 control mode of the converter, shaper 4 codes, output bus 5 control, multiplexer 6, analog-digital block 7, decoder 8, block 9 of formation of reference voltages, basic multiplying digital-analog converter 10, additional multiplying bipolar
5 ЦАП 11, входовый сумматор 12, выходную шину 13 преобразовател .5 DAC 11, the input adder 12, the output bus 13 of the Converter.
Втора группа информационных входов мультиплексора соединена с входной шиной 2 преобразуемого кода, первый входThe second group of information inputs of the multiplexer is connected to the input bus 2 of the converted code, the first input
0 формировател кодов соединен с входной шиной 3 управлени режимом работы преобразовател , а третий выход - с выходной шиной 5 управлени , первый вход основного умножающего ЦАП 10 соединен с входной шиной 1 аналогового сигнала, выход сумматора 12 соединен с выходной шиной 13 преобразовател и с вторым входом аналого-цифрового блока 7,-первый вход которого соединен с п тым выходом, а второй выход - с вторым входом форммрор.агел 40 shaper codes connected to the input bus 3 control mode of the converter, and the third output - with the output bus 5 control, the first input of the main multiplying DAC 10 is connected to the input bus 1 analog signal, the output of the adder 12 is connected to the output bus 13 of the converter and the second input analog-to-digital unit 7, the first input of which is connected to the fifth output, and the second output - to the second input of the form control panel 4
кодов, группа первых информационных выходов которого соединена с первой группой информационных входов мультиплексора, группа информационных выходов которого соединена с группой информационных входов основного умножающего ЦАП 10, выход которого соединен с первым входом сумматора 12, первый вход блока 9 формировани опорных напр жений соединен с входной ШИНОЙ 1 аналогового сигнала, группа вторых информационных входов - с группой четвертых информационных -выходов формирователи 4 кодов, rpynrta третьих информационных входов - с группой первых информационных выходов аналого-цифрового блока 7 соответственно, соотв етствующиё выходы группы информационных выходов блока 9 формировани опорных напр жений соединены с первыми входами соответствующих дoпoлниteльныx умножающих бипол рных 1ДАП 11, выходы которых соединены с соответствующими входами сумматора 12, а группы вторых информационных входов - с соответствующими группами информационных выходов дешифратора В, группа информационных входов которых соединена струппой информационных выходов мультиплексора 6, третий вход которого соединен с вторым выходом формировател 4 кодов.codes, the group of the first information outputs of which is connected to the first group of information inputs of the multiplexer, the group of information outputs of which is connected to the group of information inputs of the main multiplying DAC 10, the output of which is connected to the first input of the adder 12, the first input of the block 9 of the formation of the reference voltage is connected to the input BUS 1 analog signal, a group of second information inputs - with a group of fourth information-outputs shapers 4 codes, rpynrta third information inputs - with a group of first x information outputs of the analog-digital block 7, respectively, the corresponding outputs of the group of information outputs of the block 9 of the formation of reference voltages are connected to the first inputs of the corresponding additional multiplicative bipolar 1DAP 11, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the adder 12, and the group of the second information inputs from corresponding groups of information outputs of the decoder B, the group of information inputs of which are connected by a group of information outputs of multiplexer 6, the third input of which pogo connected to the second output of the coder 4 codes.
На фиг, 2 представлена функциональна схема блока формировани опорных на пр жений, который содержит m регистров 22 и умножающих бипол рных цифроаналоговых преобразователей 23,Fig. 2 is a functional block diagram of the formation of reference voltages, which contains m registers 22 and multiplying bipolar digital-to-analog converters 23,
На фиг. 3 представлена функциональна схема аналого-цифрового блока 7, содержащего усилитель 24 переменного сигнала, первую 25 и вто|эую 26 аналоговые меры, первый 27-1 и второй 27-2 компараторы , одновиВратор 28, первый 29- 1 и второй 29-2 двухвходовые элементы И, трехвхоДовый элемент ИЛИ 30, реверсивный c«(etчик31.FIG. 3 shows a functional diagram of an analog-digital unit 7 containing an amplifier 24 of an alternating signal, the first 25 and the second 26 analog measures, the first 27-1 and the second 27-2 comparators, the same two 28, the first 29-1 and the second 29-2 two-input AND elements, three-whorled element OR 30, reversible c "(etchik31.
На фиг. 4 представлена функциональна схема формировател 4 кодов, содержащего первый 32-1 и второй 32г2 одновибраторы, Двухвходовый элемент ИЛИ 33, генератор 34, RS-триггер 35, Dтриггер 37, регистр 36, т-входовый элемент ИЛИ 39, ре&ерсивный счетчик 40, () двухвходовых элемента И 38-1,39-2 и 41-1, ...,4Т-т,FIG. 4 shows a functional diagram of a former 4 codes, containing the first 32-1 and second 32g2 one-shot, two-input element OR 33, generator 34, RS flip-flop 35, D-trigger 37, register 36, t-input element OR 39, rec & counter 40, () two-input element And 38-1,39-2 and 41-1, ..., 4T-t,
На фиг. 5 представлена функциональна схема дешифратора 8, содержащего m инверторов 42.FIG. 5 shows a functional diagram of the decoder 8, containing m inverters 42.
Как и дл прототипа, погрешность функции преобразовани основного умножающего ЦАП 10 определ етс следующим выражением:As for the prototype, the error of the conversion function of the main multiplying DAC 10 is determined by the following expression:
Аи ( h ) ЕО 5 ( ai - 2 -г- aj ) Лдиф| ,(1), 1 2Au (h) EO 5 (ai - 2 -r-aj) Ldif | , (1), 1 2
где ЕО - напр жение входного сигнала на шине 1;where ЕО is the input voltage on bus 1;
Адиф ( - дифференциальна нелинейность 1-го разр да ЦАП.Adif (- differential nonlinearity of the 1st bit of the DAC.
Сумма в круглых скобках представл ет собой числовое значение i-1 младших райр дов управл ющего кода {ai-i,..., ai}. Графики составл ющих зависимости (1) имеют вид, представленный на фиг. 6.The sum in parentheses is the numeric value i-1 of the lower regions of the control code {ai-i, ..., ai}. The plots of the dependencies (1) have the form shown in FIG. 6
Из анализа этих зависимостей сделан вывод, что каждый скачок определ етс дифференциальной нелинейностью только одного разр да, причем скачок от 1-го разр да про вл етс при смене разр дных цифр управл ющего кОДа с (а{ i 1; aj-1 0) на ( О,- а -1 - 1) независимо от состо ни разр дов, номера которых больше I.From the analysis of these dependencies, it was concluded that each jump is determined by the differential nonlinearity of only one bit, and the jump from the 1st bit appears when changing the digit digits of the control code with (a {i 1; aj-1 0) on (О, - а -1 - 1) regardless of the state of bits, the numbers of which are greater than I.
Запишем 1-е слагаемое суммы выражени (1)ввиде. -:, , |1,. VWe write the 1st term of the sum of expression (1) in the form. - :, | 1 ,. V
AU(h,UA,,( &АИЯ.; .AU (h, UA ,, (&AIA.;.
Нетрудно показать, что эта зависимостьIt is easy to show that this dependence
легко формируетс при помощи двухпол рногоумножающего ЦАП, у которого опорноеit is easily formed using a two-multiply DAC, whose reference
А иФг напр жение равно Ео - .Т , а управл ющий код определ етс следующими соотношени ми: .-bi-ai,-v-v- ;,;- . . .4 A IFPg is equal to Eo - .T, and the control code is defined by the following relations:.-Bi-ai, -v-v-;,; -. . .four
..
В этом случае выходное напр жение ЦАП можно записать в видеIn this case, the output voltage of the DAC can be written as
ицАп(Ь)Ео Адиф (|-| bj )itcAp (b) Eo Adif (| - | bj)
илиor
1 1-1 2 1 1-1 2
ицАп Ёо Адиф е 2 IcAp Yoo Adif e 2
Сравнение правой части выражений (2) и (3) показывает их полную идентичность Таким образом, использу описанные двухпол рные умножающие ЦАП, можно скомпенсировать нелинейность функции преобразовани основного ЦАП 10.Comparison of the right side of expressions (2) and (3) shows their complete identity. Thus, using the described two-pole multiplying DACs, one can compensate for the nonlinearity of the conversion function of the main DAC 10.
Предлагаемый щ фроаналоговый преобразователь с автоматической коррекцией нелинейности работает в двух режимах: Преобразование входного кодаи Определение дифференциальных нелинейностей. В режиме Преобразование входногоThe proposed u-analogue converter with automatic nonlinearity correction works in two modes: Input code conversion and Differential nonlinearity determination. In Input Conversion Mode
кода сигналом на шине 15, поступающим с выхода формировател 4 кодов на управл ющий вход мультиплексора 6, выходы последнего соедин ютс с шиной 2 данных преобразуемого кода. В результате управл ющий код с шины 2 поступает на информационные входы основного ЦАП 10 и дешифратора 8. При этом на выходной шине 13 преобразовател формируетс сигнал UCh) EoKK(h)+ 5 KiUni(h), I n - m + 1 ГДО K(h) - реальна функци преобразовани основного ЦАП 10; K(b)a,+AK(h); дк(ь) АиШ; Uni(h)- выходные напр жени дополнительных ЦАП 11; К и Ki - коэффициенты передачи аналогового сумматора по каждому из входов. На аналоговые входы ЦАП 11 с выходов 21 блока 9 формировани опорных напр жений поступают напр жени , пропорциональные дифференциальной нелинейности каждого 1-го разр да, т.е. К Ео Адиф|, а на соответствующие информационные входы ЦАП 11с выходов 20 дешифратора 8 поступают кодовые комбинации { аГ, ai-i;... ai} . В результате выходной сигнал преобразовател на шине 13с учетом (3), (4) можно представить в виде п. ,--, ,., U{h)rEoKKfh)E:KiE„Л « p;K ;(0;IГai j t:n-rn-f1 S-1 Z Ж Иrs ШЬ)--Е„К&,у„ Е„К01а,-Ь;1;-),. Ео| 4 4°-Б« 7 /ЯОчевидно , что при выполнении равенст K -KiKii последний член выражени (5) компенсируетс с заданной точностью. Число m компенсируемых старших разр дов определ етс дифференциальными нелинейнрст ми младших разр дов ЦАП. В большинстве случаев достаточно выбирать т 6-8. При поступлении единичного импульса по шине 3 управлени режимом работы преобразователь переводитс в режим Определение дифференциальных нелинейностей. При этом единичным сигналом на шине 15с выхода формировател 4 кодов выходы мультиплексора 6 соедин ютс с шиной 14. Одновременно в регистр 36 сдвига заноситс кодова комбинаци 00...01. Присутствие хот бы одной единицы на выходах регистра 36 сдвига переводит последний сигналом с выхода элемента ИЛИ 39 в режим сдвига информации. Кроме того, единичным сигналом на шине .15 запускаетс генератор 34 импульсов. В результате на выходах 14 счетчика 40 формируетс периодически повтор юща с последовательность смежных кодов h oi {an-m+i 1; aj-i О } h-100 { aj i 0; aj i 1 }. При этом на выходной шине 13 преобразовател формируетс переменный сигнал пр моугольной формы, амплитуда которого несет информацию о дифференциальной нелинейности (п-т+1)-го разр да. Амплитуду переменного, сигнала можно представить в виде Unc UAi(h) - UAi(h-l) ЕоК K(h) -K (h-1)+ (h)-Uni{h-1). l n-m4-1 Из (1) следует, что при смене смежных кодов h и h-1 KI Uni(h) - Uni(h-l) «0. I n -m 4-2 Поэтому. Unc Eo к (r + Лдиф|) + KI ( Uni (h ) - Uni (h - 1 ); 11ри ПОМОЩИ аналого-цифрового блока 7 амплитуда Unc переменного сигнала сравниваетс с выходными сигналами аналоговых мер 25 и 26, номинальные значени выходных сигналов которых равны соответственно: Ui Kv(Eo - А): U2 Ky(Eo А), где А- допускаемое отклонение реальной единицы младшего разр да от номинальной . В зависимости от результата сравнени компараторы 27-1 и 27-2 вырабатывают сигналы, по которым импульсами с выхода одновибратора 28 код 19 счетчика 31 увеличиваетс или уменьшаетс на единицу и импульсом на шине 16-(п-т+1) заноситс в регистр 22-т. Этот код при помощи дополнительного двухпол рного умножающего ЦАП 23-т преобразуетс в аналоговый сигнал EoKi(n-m-(-i). который вл етс входным Сигналом двухпол рного умножающего ЦАП 11-т, компенсирующим дифференциальную нелинейность {п-т+1)-го разр да основного ЦАП 10. След щий режим работы аналого-циф{эового блока 7, ЦАП 23-т и 11m будет продолжатьс до тех пор, пока не будет выполнено неравенство Ul KyUnc U2.(6) где Ку- коэффициент усилени усилител 24 переменного сигнала. При этом обеспечиваетс выполнение услови Ео К Адиф(п-т+1) -K(n-m-H) Un(n-m-H)(h)Un (n-m+1)(h-1) или с учетом (4) и (5) К «-KiKii,code by a signal on bus 15 coming from the output of the 4 code generator to the control input of the multiplexer 6, the outputs of the latter are connected to bus 2 of the data of the code being converted. As a result, the control code from bus 2 is fed to the information inputs of the main DAC 10 and decoder 8. At the same time, a UCh signal is generated on the converter output bus 13) EoKK (h) + 5 KiUni (h), I n - m + 1 GDO K ( h) is the real conversion function of the main DAC 10; K (b) a, + AK (h); dk (s) AiSh; Uni (h) is the output voltage of the additional DAC 11; K and Ki are the transfer coefficients of the analog adder for each of the inputs. The analog inputs of the DAC 11 from the outputs 21 of the block 9 for the formation of the reference voltages receive voltages proportional to the differential nonlinearity of each 1st bit, i.e. Eo Adif |, and the corresponding information inputs of the DAC 11c outputs 20 of the decoder 8 receive the code combinations {aH, ai-i; ... ai}. As a result, the output signal of the converter on the bus 13, taking into account (3), (4), can be represented as:, -,., U (h) rEoKKfh) E: KiE „Л« p; K; (0; IГai jt : n-rn-f1 S-1 Z Ж Иrs ШЬ) - Е „К &, у„ Е „К01а, -Ь; 1 ;-) ,. Yeo | 4 4 ° -B "7 / YA it is obvious that, when performed equal to K -KiKii, the last term of expression (5) is compensated with a given accuracy. The number m of compensated high-order bits is determined by differential non-non-linear low-order bits of the DAC. In most cases, it is enough to choose t 6-8. When a single pulse arrives on the bus 3 controlling the operating mode of the converter, the converter is switched to the Definition of Differential Nonlinearities mode. In this case, a single signal on the bus 15c of the output of the former 4 codes, the outputs of the multiplexer 6 are connected to the bus 14. At the same time, the code combination 00 ... 01 is entered into the shift register 36. The presence of at least one unit at the outputs of the shift register 36 transfers the latter by a signal from the output of the element OR 39 to the information shift mode. In addition, a pulse generator 34 is started with a single signal on the bus .15. As a result, at the outputs 14 of the counter 40, a series of adjacent codes h oi {an-m + i 1; aj-i O} h-100 {aj i 0; aj i 1}. At the same time, an alternating square-wave signal is generated on the output bus 13 of the converter, the amplitude of which carries information about the differential nonlinearity of the (n-m + 1) -th bit. The amplitude of the variable signal can be represented as Unc UAi (h) - UAi (h-l) ЕоК K (h) -K (h-1) + (h) -Uni {h-1). l n-m4-1 From (1) it follows that when changing the adjacent codes h and h-1 KI Uni (h) - Uni (h-l) «0. I n -m 4-2 Therefore. Unc Eo to (r + Ldif |) + KI (Uni (h) - Uni (h - 1); 11) HELP of the analog-digital block 7, the amplitude Unc of the alternating signal is compared with the output signals of analog measures 25 and 26, the nominal values of whose output signals equal, respectively: Ui Kv (Eo - A): U2 Ky (Eo A), where A is the permissible deviation of the real unit of the least significant bit from the nominal one. Depending on the comparison result, the comparators 27-1 and 27-2 produce signals by which pulses from the output of the one-shot 28, the code 19 of the counter 31 is increased or decreased by one and a pulse on the bus 16- (pt + 1) h anosit to the 22-t register. With the help of an additional two-pole multiplying DAC, the 23-t is converted into an analog signal EoKi (nm - (- i). which is an input signal of the 11-t dual-polar multiplying DAC, which compensates for the differential nonlinearity {n -t + 1) -th bit of the main DAC 10. The next mode of operation of the analog-digit {power unit 7, DAC 23-m and 11m will continue until the inequality Ul KyUnc U2 is satisfied. (6) where Q is the gain of the variable signal amplifier 24. In this case, the condition Eo K Adif (n-m + 1) -K (nmH) Un (nmH) (h) Un (n-m + 1) (h-1) or taking into account (4) and (5) To "-KiKii,
что позвол ет компенсировать дифференциальную нелинейность (n-m+1)-ro разр да.which makes it possible to compensate for the differential nonlinearity of the (n-m + 1) -ro bit.
При выполнении неравенства б аналого-цифровой блок вырабатывает импульс на шине 18, по которому в регистре 36 сдвига производитс сдвиг информации. На выходах регистра 36 сдвига устанавливаетс кодова .комбинаци 00...010, Дальнейшие т-1 тактов работы преобразовател в этом режиме аналогичны первому такту.When the inequality b is fulfilled, the analog-digital unit generates a pulse on the bus 18, according to which information is shifted in the shift register 36. At the outputs of the shift register 36, the combination code 00 ... 010 is set, the further t-1 clock cycles of the converter in this mode are similar to the first clock cycle.
По окончании т-го такта с приходом единичного импульса по шине 18 в регистр 36 сдвига на выходах последнего устанавливаетс кодова комбинаци 0...0. В результате на выходе элемента ИЛИ 39 установитс нулевой сигнал, перевод щий регистр 36 сдвига в режим занесени информации . Одновременно выходным сигналом одновйбратора 32-2 RS-Tpt rrep 35 переводитс в нулевое состо ние, а выходной сигнал RS-триггера 35 поступает на вь5ходную шину 5 управлени . При этом преобразователь переводитс в режим Преобразование входного кода.At the end of the t-th cycle, with the arrival of a single impulse, the code combination 0 ... 0 is set at the outputs 36 of the latter via bus 18 to the shift register 36. As a result, at the output of the element OR 39, a zero signal is set, which translates the shift register 36 into the information entry mode. At the same time, the output signal of the single-selector 32-2 RS-Tpt rrep 35 is switched to the zero state, and the output signal of the RS flip-flop 35 is fed to the upstream control bus 5. In this case, the converter is transferred to the Input Code Conversion mode.
Таким образом, по сравнению с прототипом в предлагаемом устройстве достигаетс повышение точности цифроаналогового преобразовани за счет компенсации погрешностей коэффициентов передачи аналогового cyf-sp rropa при снижении требований к точности компонентов . ,Thus, in comparison with the prototype, the proposed device achieves an increase in the accuracy of the digital-analog conversion by compensating for the errors of the transmission coefficients of the analog cyf-sp rropa while reducing the accuracy requirements of the components. ,
Основной ЦАП 10 (фиг. 2) выполнен на микросхеме 572ПА2, дополнительные ЦАП 11 (фиг. 2) и ЦАП 23 (фиг, 3) блока 9 формировани опорных напр жений выполнены на К572ПА1Г, формирователь 4 кодОв, аналого-цифровой блок 7, дешифратор 8, блок 9 формировани опорных напр жений (фиг, 2) выполнены на микросхемах К544УД1, К521 САЗ и Микросхемах серии К561. . ТПримен К-разр дные дополнительные ЦАП 11 и 24, обеспечиваетс повышение линейности иифроаналогового преобразовани в раз при соблюдении принципа суперпозиции в основном ЦАП 10. Если принцип суперпозиции в основном ЦАП нарушаетс , предельно достижима линейность преобразовани ограничена погрешност ми несуперпозициоиного характера и составл ет 0,001%.The main DAC 10 (Fig. 2) is made on the 572PA2 chip, the additional DAC 11 (Fig. 2) and DAC 23 (Fig, 3) of the unit 9 for the formation of reference voltages are made on K572Pa1G, the shaper 4 codes, analog-digital unit 7, the decoder 8, the block 9 of the formation of the reference voltages (FIG. 2) is performed on the microcircuits K544UD1, K521 SAZ and microcircuits of the series K561. . The T-application of K-bit additional D / A converters 11 and 24 provides for an increase in linearity of the iifro-analog conversion by a time while observing the principle of superposition in the main DAC 10. If the superposition principle is in the main DAC, the linearity of the conversion is limited to non-superpositional errors and is 0.001%.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894771321A SU1709526A1 (en) | 1989-12-19 | 1989-12-19 | Digital-to-analog converter with automatic correction of nonlinearity |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894771321A SU1709526A1 (en) | 1989-12-19 | 1989-12-19 | Digital-to-analog converter with automatic correction of nonlinearity |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1709526A1 true SU1709526A1 (en) | 1992-01-30 |
Family
ID=21485751
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU894771321A SU1709526A1 (en) | 1989-12-19 | 1989-12-19 | Digital-to-analog converter with automatic correction of nonlinearity |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1709526A1 (en) |
-
1989
- 1989-12-19 SU SU894771321A patent/SU1709526A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР. . Kfe 949800. кл. Н 03 К 13/02. 1987,Авторское свидетельство СССР N5 4439316/24. кл. Н 03 М 1/66. 1988. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5510789A (en) | Algorithmic A/D converter with digitally calibrated output | |
SU1709526A1 (en) | Digital-to-analog converter with automatic correction of nonlinearity | |
Jovanović et al. | An improved linearization circuit used for optical rotary encoders | |
SU839046A1 (en) | Analogue-digital converter | |
SU1179533A1 (en) | Analog-to-digital converter | |
SU1312738A1 (en) | Multiplying digital-to-analog converter | |
SU1197084A1 (en) | Number-to-voltage converter | |
SU886236A2 (en) | Self-checking analogue-digital converter | |
SU1661998A1 (en) | Servo analog-to-digital converter | |
SU1425833A1 (en) | Angle encoder | |
SU949662A1 (en) | Multiplying-dividing device | |
SU790287A1 (en) | Parallel-series analogue-digital converter | |
RU2246175C2 (en) | Angle-code-to-sine/cosine-voltage functional converter | |
SU873402A1 (en) | Analog/digital converter | |
SU858207A1 (en) | Reversible analogue-digital converter | |
SU1311021A1 (en) | Analog-to-digital converter with self-checking | |
RU2020750C1 (en) | Bit-by-bit comparison analog-to-digital converter | |
SU1043676A1 (en) | Squarer | |
SU1200422A1 (en) | Analog-to-digital converter | |
SU1465790A2 (en) | Device for measuring amplitude value of electric signal | |
SU813478A1 (en) | Graphic information readout device | |
RU1786661C (en) | Analog-to digital converter | |
SU817999A1 (en) | Device for measuring digital-analogue converter error | |
SU606205A1 (en) | Analogue-digital converter | |
SU423237A1 (en) | METHOD OF CODE ANALOG TRANSFORMATION |