Спосіб цифро-аналогового перетворення проф. кондратова в.т.

Реферат: Винахід належить до галузі обчислювальної та вимірювальної техніки, зокрема до способів паралельного чи послідовного цифро-аналогового перетворення. Спосіб цифро-аналогового перетворення оснований на паралельному чи послідовному перетворенні цифрового коду числа N x у дійсне значення вихідної напруги, де здійснюють двократне (цифро-аналогове і аналого-цифрове) перетворення цифрового коду числа ' N1 запам'ятовують, N1  N0 , отриманий результат складають код числа N1  N0 з кодом вхідного числа N x , здійснюють двократне перетворення цифрового отриманого коду числа N2  N0  Nx у код числа N'2 , який запам'ятовують, зменшують число N2 на число N0 , здійснюють двократне перетворення отриманого коду числа N3  Nx у код числа N '3 , який запам'ятовують, визначають дійсне значення результату цифро-аналогового і аналого-цифрового перетворення коду числа N x у код числа N 'x , запам'ятовують, додають нормовану за значенням напругу U0 , перетворюють її ' у цифровий код числа N'2 , який запам'ятовують, окремо перетворюють у цифровий код числа ' ' N1' дійсне значення зразкової напруги U0 , отриманий код числа N1' запам'ятовують, результати аналого-цифрового перетворення трьох напруг обробляють за рівнянням числових значень, а отриману напругу Ux1 використовують у подальшому. Технічним результатом що досягається даним винаходом, є зменшення випадкових та виключення систематичних похибок. UA 103237 C2 (12) UA 103237 C2 UA 103237 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до області обчислювальної та вимірювальної техніки, зокрема до способів паралельного чи послідовного перетворення цифрових кодів чисел у аналоговий сигнал (напругу, струм, потік, силу, тиск тощо), і може бути використаний при створенні високоточних цифро-аналогових перетворювачів. Відомий спосіб цифро-аналогового перетворення (див, наприклад, Патент РФ № 2333599. 10. 09.2008. С.С. Наумов и М.В. Мартинюк. Спосіб цифро-аналогового перетворення http://www.trident.com.ua/search/?cx=partnerpub4190222308569587 %3A173aiqrdai9&cof=FORID% 3A10&ie=UTF8&q=%D1%81 %D0 %BF%D0 %BE%D1 %81 %D0 %BE%D0 %B1+%D1 %86 %D0 % B8 %D1 %84 %D1 %80%D0 %BE%D0 %B0 %D0 %BD%D0 %B0 %D0 %BB%D0 %BE%D0 %B3 % o D0 %BE%D0 %B2 %D0 %BE%D0 %B3 %D0 %BE+%D0 /oBF%Dl%80 %D0 %B5 %D0 %BE%D0 % B1 %D1 %80 %D0 %B0 %D0 %B7 %D0 %BE%D0 %B2 %D0 %B0 %D0 %BD%D0 %B8 %D1%8F&s 0 a=%D0%9F%D0%BE%D0%B8 %D1 /o81 %D0%BA, оснований на широтно-імпульсній модуляції сигналу, від відомих відрізняється тим, що здійснюють корекцію нелінійних перекручень шляхом калібровки цифро-аналогового перетворювача з визначенням залежності напруги на виході цифро аналогового перетворювача від коду, що надходить на вхід цифро-аналогового перетворювача, результати калібровки ураховують при формуванні широтно-імпульсного сигналу предперекручень шляхом визначення похибки перетворення цифро-аналогового перетворювача вхідного сигналу, обумовленої кінцевою розрядністю, а також нелінійністю характеристики перетворення цифро-аналогового перетворювача і апроксимації даної похибки широтно-імпульсного модулятора сигналом предперекручень. Відомий спосіб цифро-аналогового перетворення забезпечує корекцію нелінійних перекручень, але не забезпечує природне автоматичне виключення систематичних похибок перетворення, що обумовлені старінням та зміною параметрів функції цифро-аналогового перетворення під дією зовнішніх дестабілізуючих факторів. Відомий спосіб не забезпечує зменшення й випадкових похибок перетворення. В результаті точність цифро-аналогового перетворення є недостатньо високою. Відомий спосіб цифро-аналогового перетворення (див., наприклад, http.7/ www.ceemar.org/dspace/bitstream/11099/604/1/кирющенко12.pdf. И.Г. Кирющенко. Метод цифроаналогового преобразования. Морской гидрофизический институт HAH Украины, г. Севастополь), оснований на паралельному чи послідовному перетворенні цифрового (частіше двійкового) коду числа Nx у дійсне значення вихідної (шуканої) напруги (струму чи заряду). Відомий спосіб цифро-аналогового перетворення не забезпечує істотне природне автоматичне виключення систематичних похибок перетворення, що обумовлені старінням та зміною параметрів процесу цифро-аналогового перетворення під дією зовнішніх дестабілізуючих факторів. В результаті точність цифро-аналогового перетворення не є високою. Відомий спосіб цифро-аналогового перетворення (див., наприклад, http://www.trident.com.ua/search/?cx=partner-pub4190222308569587 %3A173aiqrdai9&cof=FORID%3A10&ie=UTF8&q=%D1 %86 %D0 %B8 %D1 % 84 %D1 %80 %D0 %BE%D0%B0%D0%BD%D0 %B0%D0%BB%D0%BE%D0%B3 %D0 %BE%D0% B2 %D0 %BE%D0 %B5+%D0 %BF%D1%80 %D0 %B5 %D0 %BE%D0 %B1%D1%80 %D0 %B0 % D0 %B7 %D0 %BE%D0 %B2 %D0 %B0 %D0 %BD%D0 %B8 %D0 %B5+%D0 %BF%D0 %B0 %D1 %82 %D0%B5 %D0%BD%D1 %82 %D1 %8B&sa=%D0 %9F%D0 %BE%D0 %B8 %D1 %81 %D0 % BA. Цифроаналоговый преобразователь), оснований на паралельному чи послідовному перетворенні цифрового (частіше двійкового) коду числа Nx у дійсне значення вихідної (шуканої) напруги (струму чи заряду). Відомим способам лінійного цифро-аналогового перетворення притаманні недостатня точність перетворення, обумовлена алгоритмом перетворення, що використовується. Ці алгоритми не забезпечують природне автоматичне виключення систематичних похибок перетворення, що обумовлені зміною параметрів процесу цифро-аналогового перетворення (та функції, що його відображає) під дією зовнішніх дестабілізуючих факторів та процесів старіння і деградації матеріалів елементів та блоків цифро-аналогових та аналого-цифрових перетворювачів. Поставлена технічна задача створення такого способу цифро-аналогового перетворення, який би забезпечував природне виключення систематичних похибок перетворення цифрових кодів у аналогову величину (напругу, струм, заряд тощо) та, при необхідності, зменшення випадкових похибок перетворення, що обумовлені дією зовнішніх дестабілізуючих факторів на процес цифро-аналогового перетворення. Поставлена технічна задача вирішується тим, що спосіб цифро-аналогового перетворення проф. Кондратова В.Т., оснований на паралельному чи послідовному перетворенні цифрового 1 UA 103237 C2 5 10 (частіше двійкового) коду числа Nx у дійсне значення вихідної (шуканої) напруги (струму чи заряду), відрізняється тим, що, до перетворення цифрового коду числа Nx у дійсне значення вихідної напруги, здійснюють двократне (цифро-аналогове і аналого-цифрове) перетворення ' цифрового коду числа N1=N0, отриманий результат N1 запам'ятовують, складають код числа N1=N0 з кодом вхідного числа Nx, здійснюють двократне (цифро-аналогове і аналого-цифрове) перетворення цифрового отриманого коду числа N2=N0+Nx у код числа N'2 , який запам'ятовують, зменшують число N2 на число N0, здійснюють двократне (цифро-аналогове і аналого-цифрове) перетворення отриманого коду числа N3=NX у код числа N'3 , який запам'ятовують, визначають дійсне значення результату цифро-аналогового і аналогоцифрового перетворення коду числа Nx у код числа N'x (що дорівнює значенню вихідній напруги ' U1 ) за рівнянням числових значень N'x   0  U   ' N'2  N1 N'2  U'x ,  N'3 N 'x отриманий код числа запам'ятовують, після перетворення цифрового (частіше ' двійкового) коду числа Nx у дійсне значення вихідної (шуканої) напруги U1 (струму чи заряду), 15 ' до напруги U1 додають нормовану за значенням (зразкову) напругу U0, отриману напругу U2   ' ( U2   U'x  U0  ) перетворюють у цифровий код числа N'2 , який запам'ятовують, окремо ' перетворюють у цифровий код числа N1' дійсне значення зразкової напруги U0, що формується ' мірою, отриманий код числа N1' запам'ятовують, результати аналого-цифрового перетворення трьох напруг обробляють за рівнянням числових значень ' '' N'2  N1 ' N'x  N0 20 , ' N'2  N'3 ' отриманий код числа N 'x запам'ятовують, визначають дійсне значення вхідного цифрового коду числа Nxx за рівнянням числових значень ' Nxx  2N'x  N'x  N'x  2 0  U 25 30 ' N'2  N1 N'2  N'3  N0 ' '' N'2  N1 ' N'2  N'3 , отримане значення коду числа Nxx запам'ятовують, замінюють вхідний код числа Nx на код числа Nxx, який, протягом заданого інтервалу часу, перетворюють у дійсне значення вихідної (шуканої) напруги з виключеною систематичною похибкою, а отриману напругу (аналоговий сигнал) Ux1 ( Ux1  Ux    x1 , де  x1 - значення середньоквадратичного відхилення чи невизначеність результату перетворень) використовують у подальшому. 2. Спосіб за п. 1 відрізняється тим, що, при наявності стаціонарних ергодичних випадкових завад та шумів, що діють на процес цифро-аналогового перетворення, визначення цифрових ' ' ' кодів чисел N1 , N '2 , N '3 , N1' і N '2 , проводять n разів (де n=7…34 чи n=35…50(100)), отримані коди чисел статистично оброблюють за рівнянням числових значень N'x  n 1 n  1 n N N'xi  i 1 U0  n n ' N'2i  N1i N ' 2i i 1  N'3i і 35 ' N'x  n '' xi i1  N0 n n ' '' N'2i  N1i N i1 '' 2i '  N'3i , ' коди чисел N'x і N'x запам'ятовують, визначають код дійсного значення вхідного цифрового коду числа Nxx за рівнянням числових значень ' Nxx  2N'x  N'x , отримане значення коду числа Nxx запам'ятовують, замінюють вхідний код числа Nx на код 40 числа Nxx , протягом заданого інтервалу часу код числа Nxx перетворюють у дійсне значення вихідної (шуканої) напруги з виключеною систематичною та випадковою складовими похибки 2 UA 103237 C2 перетворення, а отриману напругу (аналоговий сигнал) Ux2 ( U2  Ux    x2 де  x2 - значення середньоквадратичного відхилення чи невизначеність результату перетворень) використовують у подальшому. 3. Спосіб за п. 1, відрізняється тим, що, при наявності нестаціонарних завад та шумів з 5 ' невідомим розподілом, отримані за п. 2 цифрові коди чисел N'x і N'x аналогічним чином визначають ще m разів (m=7…34 чи m=35…50(100)), протягом апріорі визначеного чи заданого інтервалу часу t1 , запам'ятовують коди отриманих чисел і статистично оброблюють їх за рівнянням числових значень N'x  10 n 1 n N 1 n N ' xi i 1 і ' N'x  n '' xi , i 1 ' коди чисел N'x і N'x запам'ятовують, визначають дійсне значення вхідного цифрового коду числа Nxx за рівнянням числових значень Nxx  15 1 m m  j1 Nxxj  1 m m  2N ' xj j '  N'xj  ,   значення коду числа Nxx запам'ятовують, замінюють вхідний код числа Nx на код числа Nxx , який, протягом заданого інтервалу часу t 2 , перетворюють у дійсне значення вихідної (шуканої) напруги з виключеними систематичною та випадковою складовими похибки перетворення, а 20 25 отриману напругу (аналоговий сигнал) Ux3 ( Ux3   Ux    x3  , де  x3  - значення середньоквадратичного відхилення чи невизначеність) використовують у подальшому. На кресленні наведена структурна схема пристрою, що реалізує запропонований спосіб цифро-аналогового перетворення, де: 1 - базовий цифро-аналоговий перетворювач (будь якого типу) з вбудованим інтерфейсом; 2 і 3 - перший та другий автоматичні перемикачі; 4 - формувач напруг; 5 - аналого-цифровий перетворювач; 6 - мікроконтролер (з клавіатурою чи набірним полем). Припустимо, що функція перетворення базового ЦАП є лінійною ' U'x  S цаN x   ца  S ца 1   ца N x   ца  S ц N x   цм   ца  U x   цc , (1) ' де U'x - вихідна напруга з не виключеною систематичною похибкою; Sца - реальна крутість 30 35 40 цифро-аналогового перетворення; Sцa - номінальна за значенням крутість цифро-аналогового перетворення; γца - відносне відхилення функції перетворення від номінального значення (γца=ΔSцa/Sцa); Δцм - мультиплікативна похибка перетворення (Δцм=UxΔSцa); Δца - адитивна похибка цифро-аналогового перетворення, яка обумовлена дрейфом нуля, Ux - вихідна напруга без систематичної похибки; Δцс - систематична похибка перетворення, що обумовлена дією дестабілізуючих факторів. Спосіб цифро-аналогового перетворення проф. Кондратова В.Т. оснований на будь-якому (паралельному, послідовному тощо) перетворенні цифрового (частіше двійкового) коду числа Nx у дійсне значення вихідної (шуканої) напруги (струму чи заряду). Від відомих спосіб відрізняється тим, що, до перетворення цифрового коду числа Nx у дійсне значення вихідної напруги, здійснюють двократне (цифро-аналогове і аналого-цифрове) ' перетворення цифрового коду числа N1=N0. Спочатку у напругу U1 перетворюють код числа N0: ' ' U1  S цаN0   ца  S ца 1   ца N0   ца  S ц N0   цм   ца  U0   цc , (1) ' Отриману напругу U1 перетворюють у код числа ' N1  S 'ац U0  N  S ац 1   ац N0  N , (2). 45 ' Код числа N1 (2) запам'ятовують. Складають код числа N1=N0 з кодом вхідного числа Nх. В результаті отримують код числа N2=N0+Nx. (3) 3 UA 103237 C2 Здійснюють двократне (цифро-аналогове і аналого-цифрове) перетворення цифрового отриманого коду числа N2=N0+Nx у код числа N '2 . Спочатку у напругу N '2 перетворюють код числа N2 (3). В результаті отримують напругу ' U'2  S цаN2   ца  S ца 1   ца N2   ца  S ц N0  N x    цм   ца  U2   цc . (4) 5 Отриману напругу U'2 (4) перетворюють у код числа N'2  S 'ац U'2  N  S ац 1   ац U'2  N , (5). Запам'ятовують код числа U'2 (5). Потім зменшують число N2 на число N0 і здійснюють двократне (цифро-аналогове і аналого-цифрове) перетворення отриманого коду числа N3=Nх у код числа N '3 , тобто здійснюється безпосереднє перетворення у напругу, а потім у код вхідного 10 числа Nx). Спочатку у напругу U '3 перетворюють код числа N3=Nx.B результаті отримують напругу ' U'3  S цаN3   ца  S ца 1   ца N3   ца  S ц N x   цм   ца  U3   цc , (6) Отриману напругу U'3 (6) перетворюють у код числа N'3  S 'ац U'3  N  S ац 1   ац U'3  N . (7). 15 Код числа N '3 (7) запам'ятовують. Визначають дійсне значення результату цифро-аналогового перетворення коду числа Nx у код числа за рівнянням числових значень N'x  U0  ' N'2  N1 N'2  N'3 і аналого-цифрового    U'x , (8) Отриманий код числа N'x .(8) запам'ятовують. Як видно з (8), код числа N'x дорівнює 20 ' значенню вихідної напруги U1 . Після перетворення цифрового (частіше двійкового) коду числа Nx у дійсне значення ' ' вихідної (шуканої) напруги U1 (струму чи заряду), до напруги U1 додають нормовану за значенням (зразкову) напругу U0. В результаті отримують напругу U2, значення якої дорівнює U2   U'x  U0 . (9) Напругу U2 перетворюють у цифровий код числа ' N'2  S 'ац U'2  N  S ац 1   ац U'2  N , (10)   25 30 який запам'ятовують. Після цього у цифровий код числа перетворюють дійсне значення зразкової напруги U0. В результаті долучають код числа ' N1'  S 'ац U0  N  S ац 1   ац N0  N . (11) ' Отриманий код числа N1' [(11) запам'ятовують, а результати перетворення трьох напруг обробляють за рівнянням числових значень: ' N'x  N0 35 ' ' N'2  N1' ' N'2  N'3 , (12) ' Код числа N'x (12) також запам'ятовують. Після цього визначають дійсне значення вхідного цифрового коду числа Nxx за рівнянням числових значень ' Nxx  2N'x  N'x  N'x  2 0  U 40 45 аналого-цифрового ' N'2  N1 N'2  N'3  N0 ' '' N'2  N1 ' N'2  N'3 , (13) Запам'ятовують отримане значення коду числа Nxx. Замінюють вхідний код числа Nx на код числа Nxx (13). Останній, протягом заданого інтервалу часу, перетворюють у дійсне значення вихідної (шуканої) напруги Ux1 з виключеною систематичною похибкою. Отриману напругу (аналоговий сигнал) Ux1 ( Ux1  Ux    x1 , де  x1 - значення середньоквадратичного відхилення чи невизначеності результату перетворень) використовують у подальшому. Зазначимо, що завдяки виконанню операцій віднімання (див. (13)) здійснюють Істотне виключення адитивної складової систематичної похибки цифро-аналогового перетворення, а за 4 UA 103237 C2 5 10 15 рахунок здійснення операції ділення - мультиплікативної складової систематичної похибки цифро-аналогового перетворення. Моделювання вищеописаних процесів перетворення у Маткаді показав, що виграш у точності перетворення склав два-чотири порядки у всьому діапазоні вхідних кодів (зокрема, від Nх=1 до Nх=100). При відхиленні значення Sца ({Sца}=1) від номінального на 1 % похибка цифроаналогового перетворення склала 0,01 %, тобто на два порядки менше, ніж у відомому способі. При відхиленні значення Sца від номінального на 0,1 %, похибка склала 0,0001 %, тобто на чотири порядки менше, ніж у відомому способі. Для зменшення випадкових складових похибки цифро-аналогового перетворення здійснюють багаторазові перетворення кожного числа чи величини з подальшою статистичною обробкою отриманих результатів. Тому спосіб за п. 1 відрізняється від відомих тим, що, при наявності стаціонарних ергодичних випадкових завад та шумів, що діють на процес цифро-аналогового перетворення, ' ' ' цифрові коди чисел N1 , N '2 , N '3 , N1' і N '2 , визначають n разів (де n=7…34 чи n=35…50(100)). Отримані коди чисел статистично оброблюють за рівнянням числових значень N'x  1 n n N ' xi  i 1 U0  n n ' N'2i  N1i N ' 2i i 1  N'3i , (14) і ' N'x  1 n n  ' N'xi  i1 N0 n n ' '' N'2i  N1i N i1 '' 2i '  N'3i . (15) ' Коди чисел N'x (14) і N'x (15) запам'ятовують. 20 Код дійсного значення вхідного цифрового коду числа Nxx числових значень визначають за рівнянням ' Nxx  2N'x  N'x . (16) Отримане значення коду числа Nxx (16) запам'ятовують. Замінюють вхідний код числа Nx на код числа Nxx (16). 25 30 35 Протягом заданого інтервалу часу код числа Nxx (16) перетворюють у дійсне значення вихідної (шуканої) напруги з виключеною систематичною та випадковою складовими похибки перетворення, а отриману напругу (аналоговий сигнал) Ux2 ( U2  Ux    x2 , де  x2 середньоквадратичне відхилення чи невизначеність) використовують у подальшому. Значення випадкової складової похибки перетворення зменшується більш, ніж у n рази за рахунок здійснення обробки отриманих даних за рівнянням числових значень (16) з урахуванням (14) і (15). Спосіб по п. 1, відрізняється також тим, що, при наявності нестаціонарних завад та шумів з ' невідомим розподілом, отримані цифрові коди чисел N'x (14) і N'x (15) аналогічним чином визначають ще m разів (m=7…34 чи m=35…50 (100)). Протягом апріорі визначеного чи заданого інтервалу часу t1 , запам'ятовують коди отриманих чисел і статистично оброблюють їх за рівнянням числових значень N'x  1 n n N ' xi , (17) '' xi , (18). i 1 і ' N'x  40 1 n n N i 1 Інтервал часу t1 встановлюється дослідником в залежності як від рівня стаціонарних шумів та завад, так й в залежності від необхідної швидкодії цифро-аналогового перетворення кодів чисел. Бажано знати закон розподілення завад чи шумів. ' Коди чисел N'x (17) і N'x (18) запам'ятовують. Потім визначають дійсне значення вхідного цифрового коду числа Nxx за рівнянням числових значень 5 UA 103237 C2 Nxx  1 m m  j1 Nxxj  1 m m  2N ' xj j '  N'xj  . (19)   Значення коду числа Nxx (19) також запам'ятовують. Замінюють вхідний код числа Nx на код числа Nxx (19), який, протягом заданого інтервалу 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 часу t 2 , перетворюють у дійсне значення вихідної (шуканої) напруги з виключеними систематичною та випадковою складовими похибки перетворення. Отриману напругу (аналоговий сигнал) Ux3 ( Ux3   Ux    x3  , де  x3  - значення середньоквадратичного відхилення чи невизначеність результату перетворень) використовують у подальшому. Випадкова складова похибки перетворення зменшується ще більш, ніж у m рази за рахунок здійснення статистичної обробки отриманих даних та обробки за рівнянням числових значень (19) з урахуванням (17) і (18). Інтервал часу t 2 встановлюється дослідником в залежності від виду завад. При періодичних завадах інтервал часу t 2 встановлюють рівним один - п'ять (десять) періодів сигналу завади, в залежності від значення їх періоду, тобто t 2  1 5Tз . При нестаціонарних завадах інтервал часу визначають у кожному випадку за іншими умовами. Для цього необхідно знати закон розподілення завад чи шумів. Розглянемо суть запропонованого способу цифро-аналогового перетворення на прикладі роботи цифро-аналогового перетворювача, структурна схема якого наведена на кресленні. Після включення живлення цифро-аналоговий перетворювач 1, автоматичні перемикачі 2 і 3, аналого-цифровий перетворювач 5 і формувач напруг 4 встановлюються у початковий стан за командою з мікроконтролера 6. При цьому автоматичні перемикачі встановлюються у положення показане на кресленні. Код числа Nx, що перетворюється у напругу, поступає не на вхід цифро-аналогового перетворювача, як це має місце у відомих технічних рішеннях, а на цифрові входи першого порту мікроконтролера 6. МІкроконтролер 6 по заданій програмі формує коди двох чисел: N1=N0 і N2=N0+Nx. Третьому числу Nx присвоємо індекс "3": N3=Nx. За командою з мікроконтролера 6 на цифрові входи базового цифро-аналогового перетворювача почергово надходять коди числа N1=N0, N2=N0+Nx і N3=Nx, які перетворюються у ' відповідні напруги U1 (1), U '2 (4) і U '3 (6). Ці напруги через перший автоматичний перемикач 2 почергово надходять на входи аналого-цифрового перетворювача 5. З виходу аналого' цифрового перетворювача 5 цифрові коди чисел U1 (2), U '2 (5) і U '3 (7) надходять на входи другого порту мікроконтролера 6 і запам'ятовуються в оперативній пам'яті. За командою з мікроконтролера 6 здійснюється обробка отриманих кодів чисел за рівнянням числових значень (8). Отриманий код числа U 'x (8) запам'ятовується в оперативній пам'яті мікроконтролера 6. Після цього, за командою з мікроконтролера 6, сигнал логічної одиниці з першого виходу третього порту мікроконтролера 6 поступає на вхід керування першого автоматичного перемикач 2 і встановлює його у положення, протилежне показаному на рисунку. З другого виходу третього порту мікроконтролера 6 сигнал логічної одиниці поступає на вхід керування роботою формувача напруги 4. На виході останнього з'являється напруга U2 (9), що поступає на вхід аналого-цифрового перетворювача 5. Отримана напруга U2 перетворюється у цифровий " код числа N (10), який запам'ятовується в оперативній пам'яті мікроконтролера 6. Далі, за командою з мікроконтролера 6, сигнал логічного нуля з другого виходу третього порту надходить на вхід керування роботою формувача напруги 4. На виході останнього з'являється напруга U1=U0, що поступає на вхід аналого-цифрового перетворювача 5. Дійсне ' значення зразкової напруги U0 перетворюється у цифровий код числа N1' (11). Останній запам'ятовується в оперативній пам'яті мікроконтролера 6. Після цього, за командою з мікроконтролера 6, отримані результати аналого-цифрового перетворення трьох напруг обробляються за рівнянням числових значень (12). Отриманий код ' числа N'x (12) запам'ятовуюється в оперативній пам'яті мікроконтролера 6. За командою з мікроконтролера 6, визначається дійсне значення вхідного цифрового коду числа Nxx за рівнянням числових значень (13), Код числа Nxx запам'ятовується і надходить на входи базового цифро-аналогового перетворювача 1 з виходів четвертого порту мікроконтролера 6. 6 UA 103237 C2 5 10 15 Потім, за командою з мікроконтролера 6, сигнал логічного одиниці з третього виходу третього порту мікроконтролера 6 надходить на вхід керування другого автоматичного перемикача 3 і встановлює його в положення, протилежне показаному на рисунку. Протягом заданого інтервалу часу t 2 код числа Nxx перетворюється у дійсне значення вихідної (шуканої) напруги Uх1 з виключеною систематичною похибкою. При зміні вхідного коду числа Nx процес перетворень аналогічним чином повторюється. При наявності випадкових шумів, завад тощо, кожне цифро-аналогове і аналого-цифрове перетворення проводиться 7…34 разів (- обмежена вибірка) чи 5…50 (100) разів (- статистично достовірна вибірка). Таким чином, запропонований спосіб цифро-аналогового перетворення забезпечує вирішення поставленої технічної задачі. Створено такий спосіб цифро-аналогового перетворення, який забезпечує природне виключення систематичних похибок перетворення цифрових кодів у аналогову величину (напругу, струм, заряд тощо) та, при необхідності, зменшення випадкових похибок перетворення, що обумовлені дією зовнішніх дестабілізуючих факторів на процес цифро-аналогового перетворення. Це забезпечено введенням нових операцій у заданій послідовності їх здійснення разом з відомими операціями перетворення. Досягнення позитивного ефекту, тобто природне виключення похибок результату цифроаналогового перетворення, стало можливим завдяки використанню новітньої теорії надлишкових вимірювань, що створена і розвивається автором. 20 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 1. Спосіб цифро-аналогового перетворення, оснований на паралельному чи послідовному перетворенні цифрового коду числа N x у дійсне значення вихідної напруги, який відрізняється тим, що до перетворення цифрового коду числа N x у дійсне значення вихідної напруги, здійснюють двократне  перетворення цифрового коду числа N1  N 0 , отриманий результат N1 запам'ятовують, складають код числа N1  N 0 з кодом вхідного числа N x , здійснюють двократне перетворення отриманого  цифрового коду числа N 2  N 0  N x у код числа N 2 , який запам'ятовують, зменшують число N 2 на 30 число N 0 , здійснюють двократне перетворення отриманого цифрового коду числа N 3  N x у код  числа N 3 , який запам'ятовують, визначають дійсне значення результату цифро-аналогового і аналого цифрового перетворення коду числа N x у код числа N x за рівнянням числових значень   N 2  N1   U x  ,   N 2  N3  отриманий код числа N x запам'ятовують, після перетворення цифрового коду числа N x у дійсне   значення вихідної напруги U1 , до напруги U1 додають нормовану за значенням напругу U 0 ,  N x  U 0  35 отриману напругу U 2 (  U2  U x  U0 )  перетворюють у цифровий код числа N 2 , який  запам'ятовують, окремо перетворюють у цифровий код числа N1 дійсне значення зразкової  напруги U 0 , що формується мірою, отриманий код числа N1 запам'ятовують, результати аналогоцифрового перетворення трьох напруг оброблюють за рівнянням числових значень 40  N x  N0   N 2  N1 ,   N 2  N3  отриманий код числа N x запам'ятовують, визначають дійсне значення вхідного цифрового коду числа N xx за рівнянням числових значень '   N xx  2 N x  N x  N x  2 U 0     N 2  N1 N   N1  N0 2 ,     N 2  N3 N 2  N3 7 UA 103237 C2 отримане значення коду числа N xx запам'ятовують, замінюють вхідний код числа N x на код числа N xx , який, протягом заданого інтервалу часу, перетворюють у дійсне значення вихідної напруги з виключеною систематичною похибкою, а отриману напругу U x1 ( 5 U x1  U x   x1 ), де  x1 значення середньоквадратичного відхилення чи невизначеність результату перетворень, використовують у подальшому. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при наявності стаціонарних ергодичних випадкових завад та шумів, що діють на процес цифро-аналогового перетворення, визначення цифрових кодів      чисел N1 , N 2 , N 3 , N1 і N 2 проводять n разів, де n  7...100 , отримані коди чисел статистично оброблюють за рівняннями числових значень 10  Nx  U  n N   N  1 n   N xi  n0  N 2i  N1i   n i 1 3i i 1 2i  Nx   N n N   N1i 1 n  N xi  0  2i ,    n i 1 n i 1 N 2i  N3i і коди чисел   N x і N x запам'ятовують, визначають код дійсного значення вхідного цифрового коду числа 15 N xx за рівнянням числових значень   N xx  2N x  N x , отримане значення коду числа N xx запам'ятовують, замінюють вхідний код числа N x на код числа N xx , протягом заданого інтервалу часу код числа N xx перетворюють у дійсне значення вихідної 20 напруги з виключеною систематичною та випадковою складовими похибки перетворення, а отриману напругу U x 2 ( U 2  U x    x 2 ), де  x 2  - значення середньоквадратичного відхилення чи невизначеність результату перетворень, використовують у подальшому. 3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що при наявності нестаціонарних завад та шумів з невідомим   N x і N x повторюють ще m разів, де m  7...100 ,   протягом визначеного інтервалу часу t1 , отримані коди чисел N xi і N xi ( i  1,..., n ) знову розподілом, визначення цифрових кодів чисел 25 запам'ятовують і статистично оброблюють за рівняннями числових значень 1 m  Nx    N xj m j 1 і  Nx  30 1 m   N xj , m j 1   коди чисел N x і N x запам'ятовують, визначають дійсне значення вхідного цифрового коду числа  N xx за рівнянням числових значень  N xx  1 m 1 m      N xxj  m  2 N xj  N xj   2 N x  N x ,   m j 1 j 1 значення коду числа N xx запам'ятовують, замінюють вхідний код числаN x на код числа N xx , який, протягом заданого інтервалу часу  t 2 , перетворюють у дійсне значення вихідної напруги, при цьому з 35 виключеною систематичною та випадковою складовими похибки перетворення, а отриману напругу 8 UA 103237 C2 U x 3 ( U x3  U x    x3 ), де  x3 - значення середньоквадратичного відхилення чи невизначеність результату перетворень, використовують у подальшому. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9