Цифроаналоговый преобразователь Советский патент 1984 года по МПК H03K13/02 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в аналого-цифровых преобразователях и высокоточных измерительных устройствах автоматики и вычислительной техники. Известен цифроаналоговый преобразователь, содержащий сумматор токов источник опорного напряжения, разряд ные ключи и разрядные источники токов с входящими в их состав весовыми резисторами. Компенсация ухода пара метров токовых транзисторов осуществляется за счет отслеживания этих уходов на специальном контрольном транзисторе, однотипном с разрядными токовыми транзисторами и работающим b аналогичном электрическом и температурном режимах 1J . Однако вследствие разброса параметров разрядных транзисторов и контрольного транзистора такую компенсацию нельзя считать полной; что ограничивает точность преобразова- теля. Кроме тоГо, при построении разрядных источников тока на биполя ных транзисторах, характеризуемых о носительно высокой величиной началь ного тока коллектора и его температурной нестабильностью, неизбежно ухудшение разрешающей способности таких преобразователей. Известен также цифроаналоговый преобразователь, содержащий источник опорного напряжения, источники разрядных токов,, каждый из которых выполнен на резисторе и первом ключе, управляющий вход которого соединен с первым входом источника разрядного тока и соответствующей шиной входного кода, выход ключа - с общей шиной и первым выходом источника разрядного тока, второй выход которого подключен к первому вьюоду резистора и соответствующему входу сумматора токов, выход которого соединен с выходной шиной, а выход источника опорного напряжения через второй ключ - с вторым выходом резистора 2 Недостатком известного устройства является ограниченная точность, обус ловленная напряжениями на остаточных сопротивлениях ключей и изменением этих напряжений под действием дестабилизирующих факторов (температуры, влажности и др.). Цель изобретения - повмпение точности преобразования. Поставленная цель достигается тем, что в цифро-аналоговый преобразователь, содержащий источник опорного напряжения, источники разрядного тока, каждый из которых выполнен на резисторе и ключе, управляющий вход которого соединен с первым входом источника разрядного тока и соответствующей шиной входного кода, выход ключа - с общей шиной и первым выходом источника разрядного тока, второй выход которого подключен к первому выводу резистора и соответствующему входу сумматора токов, выход которого соединен с выходной шиной, в каждый источник разрядного тока введены источник питающего напряжения и усилитель, входы питания которого соединены с выходами соответствующего источника питающего напряжения, выход усилителя - с входом ключа, нёинвертирующий вход - с нулевой шиной источника питающего напряжения и вторым выводом резистора, а инвертир.ующий вход - с вторым входом источника разрядного тока и выходом источника опорного напряжения. На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого цифроаналогового преобразователя. Выход источника 1 опорного напряжения соединен с ,вторыми входами, источников 2 разрядного тока, первые выходы которых подключены к общей пшне, вторые выходы - к входу сумматора 3 токов. Каждый источник 2 разрядного тока выполнен на, ключах 4, резисторах 5, усилителях 6 и источниках 7 питающего напряжения, выходы которых подключены к входам питания усилителя 6. а нулевая шина - к неинвертирующему входу усилителя 6 и через резистор 5 к второму выходу источника 2 разрядного тока. Инвертирующий вход усилителя 6 соединен с вторым входом .источника 2 разрядного тока. Выход усилителя 6 через ключ 4 подключён к общей шине, а управляющий вход ключа 4 соединен с первымвходом источника 2 разрядного тока и соответствующей шиной 8 входного кода. Устройство работает следующим образом. . По шине 8 на вход ключа 4 постуйает сигнал, пропорциональный входному коду, .который устанавливает его либо в открытое, либо в закрытое состояние. 31 При открьшании ключа 4 от нулевой шины О источника 7 питающего напряжения через резистор 5, нулевую шину устройства, открытый ключ 4 с сопротивлением Гд f выход усилителя 6 на клемму - источника 7 потечет раз(где i -1,2 рядный ток I п - йомер .соответствующего разряда входного кода). При этом напряжение и, образующееся на выходе усилителя 6 относительно нулевой шины источника 7 составляет (Е.) величина опорного напряж ния выходного источника величина сопротивления р зистора 5 в соответствую щем источнике 2 разрядно тока; статический коэффициент усиления .усилителя 6. Напряжение Uj уравновешивается суммой падений напряжений на внешних относительно усилителя 6 элеме тах цепи протекания тока 1: Ui Из (1) и (2) получаем К Гй + R; «2или, учитывая, что Rj + г , с погрешностью, близкой к 1/К можно утверждать, что I,, EQn/R -, т.е.. практически не зависит от вариаций открытого ключа 4, сопротивления г так как величина К исчисляется обыч. но десятками тысяч. При закрытом ключе 4 1,- г, - сопротивление закрытого ключа, Величина выходного напряжения усилителя 6 и- не может превышать напряжения насьщения усилителя 6 U., , которое определяется напряжением его питания. Отсюда и при ГА - 00 Ij о. Последнему требованию наиболее полно отвечают ключевые элементы на МДП транзисторах, которые имеют в запертом состоянии высокое сопротивление, близкое к сопротивлению диэлектриков. Таким образом, предложенное устройство позволяет преобразовывать цифровой код в аналоговый сигнал с большей точностью чем известное устройство благодаря исключению погрешности, обусловленной остаточными параметрами насыщенных ключей,

ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий источник опорного напряжения, источники разрядного тока, каждый из которых выполнен на резисторе и ключе, управляющий вход которого соединен с первым входом источника разрядного тока и соответствующей шиной входного кода, a выход ключа - с общей шиной и с первьм выходом источника разрядного тока, второй выход которого подключен к пер-г вому вьгооду резистора и соответствующему, входу сумматора токов, выход которого соединен с выходной шиной, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности преобразования, в каждый источник разрядного тока введены источник питающего напряжения и усилитель, входы питания которого соединены с выходами .соответствзтощего источника питающего напряжения, выход усилителя - с входом ключа, неинвертирующий вход - с нулевой П1ИНОЙ источника питающего напряжения и вторым выводом резисто(Л .ра, a инвертирующий вход - с вторым входом источника разрядного тока и выходом источника опорного напряжения..