187818. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és áramköri elrendezés D/A átalakító felbontásának kiterjesztésér e
1 187.818 2 A találmány tárgya áramköri elrendezés D/A átalakító felbontásának kiterjesztésére. A találmány szerinti megoldás elsősorban az ipari folyamatirányítás területén alkalmazható, ahol nem követelmény a kis konverziós idő. Az automatizálás rohamos fejlődésével és terjedésével egyre több olyan terület van, ahol digitális és analóg rendszerek között szükséges kapcsolatot létrehozni. Erre a célra digitális/analóg (D/A), illetve analóg/digitális (A/D) átalakítókat használnak. Ezek az átalakítók az egyik legdrágább áramkörök. A 12 bit-nél nagyobb felbontású átalakítókat kevés cég gyártja, olyan átalakítókat pedig, amelyeknek a felbontása és linearitása egyaránt 16 bit, még kevesebb. A 16 bit felbontású átalakítók a nehéz gyárthatóság és a kevés cégtől történő beszerezhetőség miatt igen drágák. Pl. egy 16 bit felbontású átalakító ára négyszerese, ötszöröse mint a 12, vagy annál kisebb felbontású D/A átalakító ára, ezért a felhasználók valamilyen módszerrel megnövelik az átalakító felbontását. Ismert és legelterjedtebb a két D/A átalakítót alkalmazó megoldás. Ennek a megoldásnak a hátrányai a következők:- két D/A átalakító szükséges, így ez a megoldás is költséges,- az átalakítók közötti átmenetet ellenállásokkal kell beállítani, ami nehézkes és pontatlan,- az átalakítók hibái a kimeneten összegződnek,- a kiterjesztett felbontás ellenére a linearitás csak a nagyobb bit felbontású átalakító linearitásával egyezik meg. A találmány ezért célul tűzte ki olyan áramköri elrendezés létrehozását, amely egyetlen D/A átalakító alkalmazásával lehetővé teszi a felbontás kiterjesztését úgy, hogy a kiterjesztett felbontású D/A átalakító műszaki adatai - a konverziós időt kivéve -egy valóságos, kiterjesztett felbontásnak megfelelő D/A átalakító műszaki adataival egyezzenek meg. Ez a megoldás ott alkalmazható előnyösen, ahol a nagy felbontás, a kis linearitási hiba a követelmény és nincs szükség kis konverziós időre, így pl. az ipari folyamatirányítás területén. A találmány szerinti megoldás azon a felismerésen alapul, hogyha az adatnak nem feltétlenül kell statikusan csatlakoznia az átalakítóra, hanem végezhet periodikus le-felmozgást az átalakítandó adat, mint középértékadat körül, akkor a középérték feletti, illetve alatti feszültségérték viszonya digitálisan változtatható és így a felbontás finomítható. A találmány szerinti áramköri elrendezést az 1. ábra alapján ismertetjük. Az áramköri elrendezés, amely D/A átalakító felbontásának kiterjesztésére szolgál tartalmaz adott f felbontású, adott Tk konverziós idejű és adott 1 linearitású 3 D/A átalakítót n, 0, 1,... n-2, n-l bemenettel, 2 fel-leszámlálót N, 0, I, ... N -2, N-l kimenettel. 2 Az áramköri elrendezésre jellemző, hogy tartalmaz 1 vezérlőegységet N bit hosszúságú 11 adatjelbemenettel, előjelmeghatározó 12 bemenettel, 13 órajelbemenettel. Az 1 vezérlőegység soros módosított 14 adatjelkimenete a 2 fel-leszámláló soros módosított 21 adatjelbemenetéhez, számlálás irányát vezérlő 15 jelkimenete a 2 fel-leszámláló számlálás irányát vezérlő 22 jelbemenetéhez csatlakozik. A 2 fel-leszámláló n számú, nagyobb helyértékű N-n......N-2, N-l kimenetei az n bites 3 D/A átalakító megfelelő 0,... n-2, n-l bemeneteire vannak kötve. Az n bites 3 D/A átalakító 31 kimenete 4 szűrő 41 bemenetére csatlakozik, amelynek a 42 kimenete egyben az áramköri elrendezés kimenetét is képezi. Az 1 vezérlőegység egyik előnyös kiviteli alakja összegző áramkörből, előjelszelektorból és iránymultiplex logikából épül fel. Az összegző áramkör egyik bemenetére a 11 adatjelbemenet, másik bemenetére a 13 őrajelbemenet és az előjelszelektor bemenete van kötve, kimenete pedig egyben az 1 vezérlőegység 14 adatjelkimenete. Az iránymultiplex logika egyik bemenetére az előjelmeghatározó 12 bemenet, másik bemenetére az előjelszelektor kimenete csatlakozik, kimenete pedig egyben az 1 vezérlőegység számlálás irányát vezérlőjel 15 kimenete. Az előjelszelektor felépítését tekintve pl. egy bináris osztó, amelynek i-edik kimenete határozza meg az órajelek irányát. 2' periódusideig fel irányú számlálást vezérlő jelet, 2' periódusideig pedig le irányú számlálást vezérlő jelet ad ki a kimenetén. Az iránymultiplex logika felépítését tekintve pl. egy multiplexer áramkör, s adatjelfázisban az adatjel előjele, órajelfázisban az órajel előjele kapcsolódik a kimenetére. A találmány szerinti áramköri elrendezés működése a következő: Az 1 vezérlőegység 11 adatjelbemenetére az N bit hosszúságú adatjelet, 12 bemenetére az elöjelmeghatározó jelet, 13 bemenetére az órajelet vezetjük. Az 1 vezérlőegység összegző áramkörének bemenetére különböző fázisban érkezik az adatjel ill. az órajel. Az összegző áramkör a két különböző fázisú jelet összegzi, s az így létrejött módosított adatjel képezi az 1 vezérlőegység 14 adatjelkimenetét. Az ránymultiplexer logika egyik bemenetére az adatjel ilőjelmeghatározó jele, másik bemenetére az előjelszelektor kimeneti jele kerül. Az iránymultiplexer logika az adatjelfázisban az adatjel előjellel, az órajelfázisban az órajel előjelével vezérli az 1 vezérlőígység 15 kimenetén keresztül a 2 fel- leszámlálót. Az órajelfázisban egy előre beállított periódusszánig, min. 2 (2N n-l) fel, majd ugyanennyi periólusszámig le irányban történik az órajelek számláása. A 14 kimeneten megjelenő soros, módosított adatjel a 2 fel- leszámláló 21 adatjelbemenetére, a 15 kimeneten megjelenő számlálás irányát vezérlő el a 2 fel- leszámláló 22 bemenetére kerül. Az 5 10 I5 20 25 30 35 40 45 50 55 60
