201190. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és kapcsolási elrendezés digitális jelek analóg jellé való alakítására
HU 201190 B 2 elemekkel. További lehetőséget kínál a gyors CMOS integrált áramkörök analóg kapcsolóként történő felhasználása. A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy az analóg jelek változása akkor követi gyorsan a digitális jel változását és egyidejűleg az analóg kimeneten a bittár 1-0 állapotának változásából származó zavarjel akkor kicsi, ha minél rövidebb időre igaz, hogy a bittár 1-es állapotának ideje arányos, vagy közel arányos a digitális jel nagyságával. A találmány szerinti eljárásnak az a lényege, hogy a bittár tartalmát a ciklusidőn belül minden második elemi ciklusban a legnagyobb helyértékű bitnek megfelelően írjuk be. minden negyedik ciklusban a helyérték szerint következő (n-l)-ik bitnek megfelelően, minden további 2m+l-ik ciklusban az (n-m)-ik helyértékű bitnek megfelelően írjuk be, vagy a bittár tartalmát minden elemi ciklusban egy összeadás eredményével határozzuk meg, ahol az előző ciklusban képzett eredményhez hozzáadjuk a digitális jel nagyságát és a bittárba akkor írunk 1-t. ha az összeadás eredménye nagyobb, mint 2n, vagy egyenlő 2n-el, míg ha az eredmény kisebb, mint 2n, akkor a bittárba 0-t írunk, továbbá ha a bittárba 1 -t írunk, az eredményt 2n-el csökkentjük és a műveletet minden elemi ciklusban megismételjük. A találmány szerinti kapcsolási elrendezésnek az a lényege, hogy a mikroprocesszor bemenetére minimális zavarszintű jelkiadást vezérlő memória csatlakozik, továbbá a bittár az analóg kapcsolóval egy egységet képez, amelynek tápfeszültség bemenetére referencia feszültség forrás van kötve. A találmányt részletesebben az ábrákon bemutatott kiviteli példák segítségével ismertetjük:- a 7. ábrán a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy kiviteli példájának blokkvázlata látható,- a 8. ábra egy eljárást mutat be, mely szerint egy analóg kapcsolót a bemenő digitális érték helyértékei szerint vezérlünk, míg- a 9. ábra egy másik eljárást szemléltet, mely szerint az analóg kapcsolót a bemenő digitális érték ciklikus összegzése alapján vezéreljük. A találmány szerinti analóg 4 jelátalakító és jelkiadó egység felépítését szemlélteti a 7. ábra. Az 1 mikroszámítógéphez csatlakozó tárral ellátott 28 logikai egységből, az ehhez csatlakozó digitál/analóg átalakítást végző 29 mikroprocesszorból és 30 minimális zavarszintű jelkiadást vezérlő memóriából, a 29 mikroprocesszorhoz csatlakozó 31 bittárból, a 31 bittárhoz csatlakozó 32 analóg kapcsolóból, a hozzá csatlakozó 33a. 33b,... 33k szűrőből, ez utóbbiakhoz csatlakozó 34a, 34b, ... 34k kimenő erősítőkből áll. A 32 analóg kapcsoló referencia feszültség jel bemenetére 35 referencia feszültség forrás van kötve. A 33a. 33b, ... 33k szűrők bemenetét a hozzá csatlakozó 32 analóg kapcsoló nullára kapcsolja, ha a 31 bittárban a megfelelő bit nulla és referencia feszültségre kapcsolja, ha a megfelelő bit 1-es. A 34a. 34b. ... 34k kimenő erősítőik 10a. 10b, ... 10k kimenő jelei az irányított folyamathoz csatlakozó analóg jelek. A 30 minimális zavarszintű jelkiadást vezérlő memória tartalmazza azt a programot, amelyet a mikroprocesszor végrehajt és ezzel megtörténik az adatbeolvasás a 28 logikai egységből, létrejön a 31 bittárba beírandó adat és a következő számítási ciklus számára adatok, továbbá az új bittár tartalom a 31 bittárba beírásra kerül. A találmány szerinti kapcsolási elrendezésben a 31 bittár és a 32 analóg kapcsoló nem külön egység., Alkalmasan választott tároló (pl. 74HC374) kimenetén a feszültség kis terhelés esetén elhanyagolható mértékben tér csak el nullától, illetve a tápfeszültségtől. Ha a tár tápfeszültsége Uref = 5 V referencia feszültség, a tár kimenő feszültsége a 32 analóg kapcsoló kimenő jelének tekinthető. A 29 mikroprocesszorral a 31 bittár tartalmát oly módon vezéreljük, hogy egy meghatározott ciklusidőre vonatkozóan a bittár 1 -es éltékének átlagideje a tárral ellátott 28 logikai egységben lévő digitális értékkel arányos legyen és a ciklusidőn belül az egyes és nulla értékek eloszlása minél egyenletesebb legyen. A ciklus célszerűen 2n elemi ciklusból áll, ahol n a digitális érték bitjeinek a száma. A 8. ábrán bemutatott eljárás esetén a ciklusidőn belül az elemi ciklusokat úgy osztjuk el, hogy minden második elemi ciklust a digitális érték legnagyobb (n-ik) helyértékéhez, minden negyedik elemi ciklust a digitális érték (n-l)-ik helyértékéhez, minden 2m+l-ik ciklust a digitális érték (n-m)-ik helyértékéhez rendeljük hozzá. Az eljárás szerinti vezérlés esetén a 32 analóg kapcsoló kimenő jelét a 8. ábra négybites digitális értékre vonatkozóan szemlélteti. A 9. ábrán bemutatott eljárás esetén a 29 mikroprocesszorral a 31 bittár egy elemi ciklusra vonatkozó értékét a következő módon hozzuk létre: 1. az előző számítás eredményéhez hozzáadjuk a digitális értéket; 2. ha az összeadás eredménye kisebb, mint 2n, a 31 bittárba nullát írunk; 3. ha az összeadás eredménye nagyobb, mint 2n, vagy egyenlő 2n-el, a 31 bittárba 1-et írunk és az összeadás eredményéből levonunk 2n értéket; 4. a műveletet az 1. pont szerint folytatjuk. Az eljárás szerinti vezérlés esetén a 32 kapcsoló kimenő jelét a 9. ábra 4 bites digitális értékre vonatkozóan szemlélteti. Mindkét eljárás esetén a 31 bittárat célszerűen nyolc kimenetre vonatkozóan egyidőben írjuk be. Ha a 10a, 10b, ... 10k analóg jel 4—20 mA-es áramjel, a vezérlés módja mind a 8.. mind a 9. ábra szerinti vezérlés esetén módosítható. Négy egymás utáni elemi ciklusban a kimenő jelet a korábban leírt vezérlési mód szerint írjuk a 31 bittárba. Ezután beiktatunk egy ciklust, amikor a bittárba mindig 1-et írunk, majd újabb négy elemi ciklusban a korábban leírt vezérlési mód szerint létrehozott adatot írunk a 31 bittárba. A módosított vezérlési mód esetén a teljes ciklus 5/4 • 2n elemi ciklusból fog állni. Az analóg jel kimeneten a nulla digitális értékhez 4 mA, a 2n digitális értékhez 20 mA fog tartozni. A találmány szerinti analóg jelek jelátalakító és jelkiadó egysége az ismert megoldásokhoz képest lényegesen egyszerűbben és olcsóbban teszi lehetővé ipari folyamatok irányítására több analóg jel kiadását. A bemeneti digitális jelek analóg jelekké alakítása közepes sebességgel és megfelelő pontossággal történik. A találmány nem korlátozódik a kiviteli példákban leírt megoldásokra, hanem kiterjed az igénypontok, különösen a főigénypontok által oltalom alá vont minden megoldásra. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
