5. Преобразователи код-аналог

Выходные регистры цифровых вычислительных машин присоединяются к устройствам управления или индикаторам через преобразователи код-аналог. При этом дискретные сигналы преобразуются в непрерывные в виде напряжений постоянного или переменного тока, углов поворота, времен­ного интервала.

Процесс преобразования кода в непрерывные величины можно пред­ставить в виде двух этапов: сначала из числового кода получается импульс­ный сигнал с амплитудной модуляцией, а затем из импульсного сигнала получается непрерывный. На первом этапе происходит квантование сигнала по уровню, а на втором сигнал экстраполируется по горизонтальным и на­клонным прямым или квадратичной параболе. В результате этого преоб­разователи код—аналог именуются соответственно как нулевого, первого и второго порядков (см. гл. XV).

Точность преобразователей код—аналог в основном определяется каче­ством аналоговых элементов, входящих в преобразователь, и составляет от 0,5 до 0,01%.

Преобразователи кода в постоянное напряжение выполняют на основе схем параллельной и последовательной передачи кода. В преобразователях первого типа сигналы суммируются на УПТ со своим коэффициентом веса, определяемым номером данного разряда (рис. VI.30, а).

Если на вход такого преобразователя поступает код N_x , то на его выходе будет напряжение

(VI.123)

где u_max — максимальное значение напряжения, снимаемое с преобразователя.

В ходной код представим в виде

(VI.124)

Рис. VI.30. Схема построения преобразователя код—аналог с параллельной передачей кода

Максимальное значение кода из п разрядов N_max = 2ⁿ -1 или приближенно N_max = 2ⁿ. В этом случае выражение (VI.123) можно записать в виде

(VI.125)

или

(VI.126)

Из рис. VI.30, а видно, что входной код N, поступает на триггеры, управляющие двухпозиционными ключами. Если в i-м разряде кода будет «1», то ключ Ki подсоединит резистор R∙2^n-i-1 к источнику питания; если же в данном разряде будет «0», то ключ присоединит этот резистор к земле.

Недостатком преобразователей с весовыми резисторами является необ­ходимость подбора резисторов с отличием в 2^n-2 раза друг от друга с высо­кой точностью.

Если создать матрицу из одинаковых R и 2R резисторов, то удается ликвидировать этот недостаток. Схема такого преобразователя приведена на рис. VI.30, б.

П реобразователи второго типа имеют большое число элементов анало­гового типа: блоки суммирования, деления и хранения постоянного напря­жения (рис. VI.31). Цикл работы такого преобразователя состоит из п оди­наковых тактов по два такта каждый. В первой его половине напряжение блока деления БД u_n суммируется с напряжением u_n. Для этого по сигналу синхронизатора С замыкается ключ K₁ и напряжение u_П поступает на вход 1 сумматора. Ключ К_г подает напряжение блока деления на вход 2 сумматора.

Рис. VI.31. Схема построения преобразователя код—аналог с последовательной передачей кода

Во второй половине также про­исходит деление выходного на­пряжения сумматора на 2. Это напряжение поступает в БД с помощью ключа K₂. Одновременно с этим размыкается ключ К₁. В результате имеем

(VI.127)

Рис. VI.32. Схема построения преобразователя кода во временной интервал

При наличии хорошей син­хронизации между поступле­нием разрядов и переключением ключей K₁ и К₂ получим и_вых, пропорциональное N_х.

Преобразование кода во вре­менной интервал можно выпол­нять с помощью схемы, изобра­женной на рис. VI.32. В нее входят триггер для запуска, логические блоки, счетчик СТ, сдвигающий регистр RG и схема сравнения кодов ССК. Из рис. VI.32 видно, что импульс конца временного интервала формируется схемой сравнения кодов, поступающих из всех разрядов ре­гистра и счетчика. Счетчик подсчитывает число поступающих импульсов ГИ. При совпадении кодов в счетчике и регистре схема сравнения выдает сигнал, стробирующий импульс конца временного интервала из импульсов ГИ.

Преобразователи кода в угол представляют собой цифровые следящие системы, двигатель в которых формирует непрерывный сигнал.