Преобразователь код-ток Советский патент 1986 года по МПК H03M1/66 

I

Изобретение относится к автоматик и вычислительной технике и предназначено для использования в аналого- цифровых и цифроаналоговых преобразователях.

Цель изобретения - повышение точности преобразования в широком диапазоне температур.

На фиг. 1 приведена функциональ-- ная схема преобразователя код-ток; на фиг. 2 - принципиальная схема от- ражателя-умножитель TOKaJ на фиг.З - принципиальная схема источника разрядного тока; на фиг. 4- принципиальная схема переключателя тока.

Преобразователь код-ток (фиг. 1) содержит отражатель-умножитель 1 тока (ОУТ) с первым выходом 2, входом и вторым выходом 4, токоограничИваю- щий элемент 5, шину 6 источника питания, стабилитрон 7, первый резистивный делитель 8 тока и п переключателей тока 9.1-9.П с первыми выходами 10, вторыми выходами 11, входа,- ми 12, п источников 13.1-13.П разрядных токов, с первыми входами 14, вторыми входами 15, первыми выходами 16, входами 17, второй резистивный делитель 18 тока шину 19 выходного тока.

Отражатель-умножитель 1 тока (фиг. 2) содержит первый резистор 20 первый транзистор 21 п-р-п-типа, второй транзистор 22 р-п-р-типа, второй резистор 23, первую группу 24 из m транзисторов р-п-р-типа, третий транзистор 25 п-р-п-типа, третий резис- тор 26, вторую группу 27 из f транзисторов р-п-р-типа. Указанные элементы образуют в составе ОУТ 1 первый источник тока на транзисторе 21, первый датчик тока на транзисторе 22 втрой источник тока на .транзисторах 24, второй датчик тока на транзисторе 26, третий источник тока на транзисторах 27.

Источником 13 разрядных токов (фиг. 3) содержат первый, второй, третий транзисторы 28-30 соответственно .

Переключатели 9 токов выполнены на первом 31 и втором 32 диодах.

Преобразователь работает следующим образом.

После включения питания запускается стабилитрон 7 начальным током,про .текающим по цепи: R 23 - транзисто-. ры 24 и 25 (Т24, Т25). При этом на

выходе первого источника тока ОУТ 1 генерируется ток 1 , равный я,75

т - .

. R5

где и - опорное напряжение, задаваоп

21,15

емое стабилитроном 7J

и - разность напряжений база эмиттер Т21 и Т25, . R5 - сопротивление резистора.

На выходе второго источника тока- ОУТ1 генерируется ток, равный

, (Ei.

1 1-24 + T,

R20

.зг

.2A

где r и r, - сопротивления эмиттеров T22 и T24 соответ- cTBeHHoj

R20, R23 - сопротивления резисторов 20 и 23. ,резисторов 20

и 23. . На выходе третьего источника тока

ОУТ1 генерируется ток, равный „г

Э

I,

- +R20,

т i-i.-:.1:.) г| +R20

5

0

5

Л г

где Tj и R26 - сопротивления эмиттера Т27 и резистора 26 соответствен- 0 ,но.

Ток 1з, протекающий через второй . резистивный делитель 18 и транзис- торы Т28 и ИРТ 13, а также ток I, , поступают на стабилитрон 7.

Такая структура источника опорного . напряжения обеспечивает высокую ста- бильно сть Uof, при изменении питающего напряжения. Коэффициент стабилизации . .UQJ К| определяется выражением

RUTа И RUT KCT

где R,, , К

1ПЗ

-ci;

а

-выходные сопротивления второго и третьего источников токов ОУТ 1 ;

-динамическое сопротивление стабилитрона 7.

Причем, стабильность токов Ij и 0 i,j также достаточно высокая, что

обеспечивает постоянный уровень напряжения Кцп, прикладываемого к вторым входам ИРТ 13. При этом на первых входах Источников разрядных токов воз- 5 никает такое же напряжение, прикладываемое к разрядным-резисторам перво- .го резистивного делителя 8 токов, в которых протекают разрядные токи 1р.

ToKH Ip поступают с выходов ИРТ 13 на входы переключателей 9 токов, коммутирующие эти токи на шину 19 выходного тока либо в шину 11 преобразуемого кода в зависимости от управля- ющего потенциала на последней.

Выходной ток 1р,; каждого разряда определяется выражением

22,30

т -

-LrtJ

- 1.,

,„ R8 2 (1 + дК, ) dmi

2В|}01

где d Uj - разность напряжений

база-эмиттер Т28 и ТЗО R8 - выходное сопротивление

первого резистивн.ого - делителя 8 токов , i - номер разряда; дК,. - погрешность коэффициента передачи резистив ного делителя 8 для i-ro разряда, л1 г . погрешность выходного

о UPT1

тока , связанная с неравенством базовых токов транзисторов Т28 .129,, ТЗО и равная

I + Is - 2fs.

Первый, второй делители 8, 18 токов могут быть выполнены либо с весовыми резисторами R, 2R, . . . 2 R (где п - число разрядов) либо с це- почкой резисторов R - 2R, причем точность изготовления второго делителя 18 в отличии от известного устройства, .может быть в 8-10 раз ниже, чем первого. Для термостабилизации разрядных токов резисторы в делите- лях должны быть -согласованы по ТКС, что легко достигается при их микроэлектронном исполнении. А возможност применения структуры ПКТ и источника опорного напряжения обусловлена постоянством токовой нагрузки на стабилитрон 7, что.позволяет исключить из схемы операционный усилитель, являющийся дополнительным источником шу- мов, температурной и временной нестабильности. Ток. 1 ,; генерируемый вторым источником тока ОУТ 1 , и ток Ij, генерируемый третьим источником тока ОУТ 1 и протекающий через объе- диненные вторые входы, ИРТ 13, задают режим работы стабилитрона 7 и одновременно являются нагрузочными токами. Неизменность этих токов в такте определяет стабильность работы пре- образователей,

Значения токов I и I определяются выражением

5

0

5

0

5

7 - Т К - X

Ij - ,cm. Т

X . . ... . ri + R23 + If

Э Zo

i; b-if,

где Kjj - коэффициент отражения второго источника тока ОУТ1;

8з разность напряжений база- эмиттер Т22 и Т24; Ujg - напряжение на резистот т г °

I. ,1с - базовые токи транзисторов Т28 и Т29 НРТ 13, Температурный дрейф разрядных источников токов вследствие изменения базовых токов транзисторов ИРТ 13 в предлагаемом устройстве такой же, как и в известном. Влияние нестабильности тока Ij на разрядные токи 1р. . в предлагаемом устройстве значительно меньше вследствие того, что изменения тока I создают изменения падения напряжения только на дифференциальном сопротивлении стабилитро- на 7, значение которого в 15-20 раз меньше соответствующего сопротивления в известном устройстве. В предлагаемом устройстве отсутствует температурный дрейф операционного усили теля, а также минимальным является температурный дрейф стабилитрона, поскольку ток, протекающий через стабилитрон и задаваемый резистором R5 и отношением резисторов R20, R23, R26, равен оптимальному.

Одинаковая плотность токов через транзисторы Т22, Т24, Т27 с целью .уменьшения температурной нестабиль- ности источников тока ОУТ 1 обеспечивается выбором количества транзисторов Т24 и Т27. Причем установка плотности токов через указанные транзисторы может производиться с точностью 5-10%.

Формула изобретения

1. Преобразователь код-ток, содержащий токоограничивающий. элемент,первый вывод которого объединен с первым, выводом стабилитрона и подключен к шине источника питания, первый резис- тивный делитель тока, п выходов которого (где п - число разрядов преобразуемого кода) подключены к первым входам п соответствующих источников

разрядных, токов, вторые входы которы . объединены, первые выходы подключены к соответствующим п входам второго резис ,тинного делителя тока,вторые выходы - к входам п соответствующих переключа телей тока, первые выходы которых объединены и являются шиной выходного тока, вторые выходы являются шинами преобразуемого кода, отличающий с я тем, что, с целью повы- ,шения точности преобразования в широком диапазоне температур, в него введен отражатель-умножитель тока, первый выход которого, подключен к входу второго резистивного делителя тока, вход - к второму выводу токо- ограничивающего элемента, второй выход - к второму выводу стабилитрона и второму входу- первого источника разрядного тока, при этом вход пер- в ого резистивного делителя тока подключен к шине источника питания.

2. Преобразователь по п. 1, о т - л ич ающий-ся тем, что отражатель-умножитель . тока выполнен на первом, втором и третьим резисторах, первом транзисторе п-р-п-типа,втором транзисторе р-п-р-типа итретьем транзисторе п-р-п-типа, первой группе из m транзисторов р-п-р-типа, вто рой группе из f транзисторов р-п-р- типа, где m и & - коэффициенты умножения тока, при этом первые выводы резисторов объединены и подключены к общей шине,, второй вывод первого резистора подключен к эмиттеру второго транзистора, база и коллектор которого объединены с базами транзисторов первой и второй групп и подключены к коллектору первого транзисто- ра, эмиттер которого является взводом отражателя-умножителя тока, а база

fo is 0

5 о о

5

подключена к базе третьего транзистора, эмиттер которого является вторым выходом отражателя-умножителя тока, а коллектор объединен с бяяой и подключен к коллектору первого из

га транзисторов первой группы, эмиттеры которых подключены к второму выводу второго резистора, а коллекторы т-1 транзисторов подключены к эмиттеру третьего транзистора, эмиттеры транзисторов второй группы под- ключе;ны к второму выводу третьего резистора, а коллекторы транзисторов второй группы Объединены и являются первым выходом отражателя-умножителя тока.

3,Преобразователь по п. 1, о т - ли чающийся тем, что каждый источник разрядного тока выполнен

на первом, втором и третьем транзисторах п-р-п-типа, эмиттер первого транзистора п-р-п-типа является вто рым входом источника разрядного тока, коллектор является первым выходом источника разрядного тока и подключен к базе, второго транзистора п-р-п-типа, коллектор которого является вторым выходом, источника разрядног.о тока, эмиттер подключен к базе первого транзистора п-р-п-типа и к коллектору и базе третьего транзистора п-р-п- типа,,- эмиттер которого является первым входом источника разрядного тока.

4.Преобразователь по п. 1, о т- ли чающийся тем, что каждый переключатель тока выполнен на первом и втором диодах, катоды которых объединены и являются входом переключателя тока, анод первого диода является первым выходом переключателя тока, а анод второго диода - вторым выходом переключателя тока.

Фиъ.З

Ю

11

4,

V5

12 Фиг.Ц

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в анало- го-цифровьпс и цифроаналоговых преобразователях. Изобретение позволяет осуществлять преобразование код-ток с высокой точностью в широком диапазоне температур, -Отражатель-умножитель тока обеспечивает работу стабилитрона при оптимальном постоянном токе стабилизации. Источники разрядных токов обеспечивают совместно со стабилитроном и первым резистивным делителем тока подачу разрядных токов через переключатели токов в шину выходного тока. 3 з.п. ф-лы, 4 ил. 00 | 00

Редактор Г.Волкова

Заказ 4022/56Тираж 816Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 .

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная., 4

Составитель В.Першиков

Техред В.Кадар Корректор Е.Сирохман