CS260845B1

CS260845B1 - Digitally adjustable feed voltage source

Info

Publication number: CS260845B1
Application number: CS87878A
Authority: CS
Inventors: Kamil Vrba; Radimir Vrba
Original assignee: Kamil Vrba; Radimir Vrba
Priority date: 1987-02-11
Filing date: 1987-02-11
Publication date: 1989-01-12
Also published as: CS87887A1

Abstract

Zapojení se týká zdroje posouvacího napětí s digitálním nastavením požadované hodnoty napětí. Podstatou řešení je, že klasické uspořádání neinvertujícího zesilovače s operačním zesilovačem je doplněno přesným rezistorem zapojeným mezi výstup a invertující vstup operačního zesilovače, dále se do invertujícího vstupu operačního zesilovače zavádí posouvací proud generovaný digitálně analogovým převodníkem, přičemž úbytek napětí vznikající na přesném tezistotoru výstupním proudem digitálně analogového převodníku udává velikost posouvacího napětí, které je superponováno na posouvané vstupní napětí; s výhodou je velikost posouvacího napětí zadávána digitálně. Zapojení lze výhodně využít zejména v měřicí a přístrojové technice, v automatických měřicích systémech a všude tam, kde požadujeme možnost při digitálním nastavování generovat posouvaoí, kompenzační nebo kalibrační napětí, které superponujeme na zpracovávaný signál.The connection concerns a source of offset voltage with digital adjustment of the required voltage value. The essence of the solution is that the classic arrangement of a non-inverting amplifier with an operational amplifier is supplemented with a precision resistor connected between the output and the inverting input of the operational amplifier, and then a offset current generated by a digital-to-analog converter is introduced into the inverting input of the operational amplifier, while the voltage drop generated on the precision thermistor by the output current of the digital-to-analog converter indicates the magnitude of the offset voltage, which is superimposed on the shifted input voltage; preferably, the magnitude of the offset voltage is entered digitally. The connection can be advantageously used especially in measuring and instrumentation technology, in automatic measuring systems and wherever we require the possibility of generating offset, compensation or calibration voltage during digital adjustment, which we superimpose on the processed signal.

Description

Vynález se týká digitálně nastavovaného zdroje posouvacího napětí,sestávajícího z neinvertujíčího zesilovače s operačním zesilovačem, doplněného digitálně analogovým převodníkem s prou dovým výstupem a přesným rezistorem.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a digitally adjustable shift voltage source consisting of a non-inverting amplifier with an operational amplifier, supplemented by a digital-to-analog converter with current output and a precision resistor.

Je známo několik způsobů, jak zkonstruovat plovoucí zdroj referenčního napětí, jehož hodnota je digitálně nastavována. První způsob spočívá v použití galvanicky oddělených pomocných napájecích zdrojů, které napájejí plovoucí zdroj napětí,tvořený digitálně analogovým převodníkem a k němu připojeným operačním zesilovačem, přičemž tento plovoucí zdroj se zapojí do série se zdrojem napětí, jehož napětí má být změněno o hodnotu, nastavenou na digitálních vstupech převodníku. Nevýhodou tohoto způsobu je, že musí se použít další samostatné napájecí zdroje a celé zapojení musí být skutečně plovoucí. Realizace je technicky náročné.Several methods are known for constructing a floating reference voltage source whose value is digitally set. The first method consists in using galvanically isolated auxiliary power supplies which supply a floating power supply consisting of a digital-to-analog converter and an operational amplifier connected thereto, the floating power supply being connected in series with a voltage source whose voltage is to be changed by a value set on digital converter inputs. The disadvantage of this method is that other separate power supplies must be used and the entire wiring must be truly floating. Implementation is technically demanding.

Jiný známý způsob, vhodný pro obor posouvaných napětí odpo vídajících hodnotám výstupních napětí operačních zesilovačů, spočívá v použití součtového invertujícího zesilovače, buzeného jednak proudem odvozeným ze vstupního napětí a jednak proudem z digitálně analogového převodníku, který pracuje podle čísla přivedeného na jeho datové vstupy, číslo přitom určuje požadovanou velikost posouvacího napětí. Za součtovým invertujícím zesilovačem musí následovat ještě invertující zesilovač, aby se nezměnila polarita posouvaného zpracovávaného napětí. Nevýhodou tohoto způsobu je, že musíme použít dva operační zesilovače, větší počet přesných rezistorů a navíc musí být posouvané napětí dodáváno z poměrně kvalitního zdroje napětí se zanedbatelným vnitřním odporem.Another known method, suitable for the field of shifted voltages corresponding to the output voltage values of the operational amplifiers, is to use a sum inverting amplifier, driven both by the current derived from the input voltage and by the current from the digital to analog converter. it determines the required amount of shear voltage. The sum inverting amplifier must be followed by an inverting amplifier in order not to change the polarity of the shifted processed voltage. The disadvantage of this method is that we have to use two operational amplifiers, a larger number of precision resistors, and moreover, the shifted voltage must be supplied from a relatively good voltage source with a negligible internal resistance.

- 2 Uvedené nevýhody do značné míry odstraňuje zapojení digitálně nastavovaného zdroje posouvacího napětí podle vynálezu, jehož podstatou je, že k neinvertu jící mu vstupu opera&ího zesilovače je připojena vstupní svorka a dále je k invertujícímu vstupu připojen proudový výstup digitálně analogového převodníku a první vývod přesného rezistoru. Druhý vývod přesného rezistoru je připojen k výstupu operačního zesilovače, jenž je připojen na výstupní svorku, přičemž datové vstupy digitálně analogového převodníku jsou současně datovými vstupy pro přivedení kódovaného čísla.These disadvantages are largely eliminated by the connection of the digitally adjusted shifting voltage source according to the invention, which consists in connecting an input terminal to the non-inverting input of the operational amplifier and a current output of the digital-to-analog converter and the first pin of a precision resistor. . The second pin of the precision resistor is connected to the output of the operational amplifier, which is connected to the output terminal, wherein the data inputs of the digital-to-analog converter are simultaneously the data inputs for supplying the coded number.

Výhody zapojení digitálně nastavovaného zdroje posouvacího napětí podle vynálezu spočívají zejména v tom, že zapojení zdroje lze realizovat velmi jednoduáe pouze s použitím jednoho operačního zesilovače, jednoho přesného rezistoru a jednoho digitálně analogového převodníku s proudovým výstupem. Další výhodou je, že posouvané napětí se při zpracování vůbec neinvertuje, dále zdroj posouvaného napětí nemusí mít charakter ideálního zdroje napětí, nebol operační zesilovač v neinvertujíc ím zapojení jej prakticky vůbec nezatěžuje. Tyto výhodné vlastnosti jsou navíc umocněny tím, že posouvané napětí prochází pouze jedním operačním zesilovačem a minimalizují se tak rušivé vlivy, které mohou případně vnést chybový signál do přenášeného napětí. Nezanedbatelnou výhodou dále je, že zapojení zdroje posouvaného napětí současně pracuje jako impedanční oddělovací člen se zanedbatelným výstupním odporem.The advantages of connecting the digitally adjusted shifting voltage source according to the invention are, in particular, that the connection of the source can be realized very simply by using only one operational amplifier, one precision resistor and one digital-analogue converter with current output. Another advantage is that the shifted voltage is not inverted at all during the processing, further the shifted voltage source does not have to be an ideal voltage source, since the operational amplifier in the non-inverting circuit practically does not burden it. Moreover, these advantageous properties are enhanced by the fact that the shifted voltage passes through only one operational amplifier and thus minimizes the interference that may possibly bring the error signal to the transmitted voltage. Another significant advantage is that the connection of the shifted voltage source simultaneously operates as an impedance decoupling element with a negligible output resistance.

Vynález bude dále blíže popsán podle přiloženého obrázku, na němž je znázorněno schéma příkladného provedení digitálně nastavovaného zdroje posouvacího napětí podle vynálezu.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawing, in which a diagram of an exemplary embodiment of a digitally adjusted shifting voltage source according to the invention is shown.

K neinvertujícímu vstupu operačního zesilovače £ je připojena vstupní svorka 1. K invertujícímu vstupu operačního zesilovače 4 je připojen proudový výstup digitálně analogového převodníku 2, který dodává výstupní proud ^XD nastavovaný kódovanými čísly D na datových vstupech 6. Mezi invertující vstup a výstup operačního zesilovače £ je připojen přesný rezistor £ s předem určenou hodnotou odporu R. Výstup operačního zesilo- 5 vače 4 je propojen s výstupní svorkou 2.The non-inverting input of the operational amplifier is connected £ first input terminal to the inverting input of the operational amplifier 4 is connected to the current output digital to analog converter 2, which supplies the output current D ^X D the adjusted numbers encoded data inputs to 6. Between the inverting input and the output of operational amplifier £ A precision resistor 6 with a predetermined resistance value R is connected.

~~ “ 260 845~~ “260,845

V činnosti je zdroj posouvacího napětí osazen diferenčním operačním zesilovačem £. Vstupní napětí ϋχ, které má být posunuto, se přivádí na vstupní svorku 1 proti společnému vodiči 2· Pokud je digitálně analogový převodník 2 nastaven z řídící jednotky kódovaným číslem D tak, že jeho výstupní proud je nulový, objeví se na výstupní svorce 2 proti společnému vodiči 2 napětí U2, které bude rovno napětí υχ, obvod pracuje jako běžný neinvertující sledovač napětí. Změní-li se věak kódované číslo D tak, že proud Ip bude nenulový, posune se výstupní napětí U2 proti vstupnímu napětí υχ o hodnotu Ud podle vztahuIn operation, the shifting voltage source is provided with a differential operational amplifier 8. The input voltage ϋχ to be shifted is applied to input terminal 1 against the common conductor 2 · If the digital-to-analog converter 2 is set from the control unit with coded number D so that its output current is zero, it appears on output terminal 2 against the common conductor 2 of voltage U2, which will be equal to voltage υχ, the circuit works as a normal non-inverting voltage monitor. However, if the coded number D is changed so that the current Ip is non-zero, the output voltage U2 shifts against the input voltage υχ by the value Ud according to

U2 - Ux + Up = ϋχ + R . I_D = υχ + R . K . D přičemž konstanta K závisí výhradně na použitém digitálně analogového převodníku 2· Pokud bude digitálně analogový převodník 5 schopen podle vstupního kódovaného čísla D dodávat proud Ip obojí polarity, je možno napětí U2 proti napětí υχ posouvat o kladné i záporné napětí.U2 - Ux + Up = ϋχ + R. I _D = υχ + R. K. D, where K depends solely on the A / D converter 2 used. · If the A / D converter 5 can supply current Ip of both polarities according to the input coded number D, the voltage U2 can be shifted by both positive and negative voltage.

Digitálně nastavovaný zdroj posouvacího napětí podle vynálezu má obecné použití a je ho možno s výhodou aplikovat všude tam, kde je zapotřebí generovat relativně plovoucí zdroj napětí s digitálním řízením velikosti posouvacího napětí. Zejména lze popsaný zdroj použít v měřicí a přístrojové technice, když je potřebné stejnoměrně podkládat zpracovávaný signál o digitálně nastavitelnou hodnotu, dále při digitální kompenzaci chybových stejnosměrných napětí a také při automatické kalibraci měřicích kanálů pro automatizované měření neelektrických veličin, kde jimi můžeme navíc i trvale kompenzovat nežádoucí klidové napětí použitých snímačů.The digitally adjusted shifting voltage source according to the invention is of general use and can be advantageously applied wherever a relatively floating voltage source with digital shifting voltage control needs to be generated. In particular, the described source can be used in measuring and instrumentation technology when it is necessary to uniformly support the processed signal by a digitally adjustable value, further in digital compensation of error DC voltages and also in automatic calibration of measuring channels for automated measurement of non-electric quantities. undesirable resting voltage of used sensors.

Vzhledem k tomu, že obvodové řešení digitálně nastavovaného zdroje posouvacího napětí není příliš složité, je obvod vhodný pro realizaci hybridní technologií.Since the circuit design of the digitally adjusted shifting voltage source is not very complex, the circuit is suitable for hybrid technology implementation.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

260 845

A digitally adjusted shifting voltage source, characterized in that an input terminal (1) is connected to the non-inverting input of the operational amplifier (4), the output of the digital analog converter (5) is connected to the inverting input. when the second pin of the precision resistor (7) is connected to the output of the operational amplifier (4), which is connected to the output terminal (2), wherein the data inputs (6) of the digital analogue converter (5) are simultaneously data inputs for coding D /.