Преобразователь код-ток Советский патент 1989 года по МПК H03M1/66 

I I I

-. I L

4

со со

4:

СО 00

Фиг.1

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

Цель изобретения - повышение точности преобразования.

На фиг. 1 приведена функциональная схема преобразователя код - ток; на фиг. 2 - принципиальная схема отражателя-умножителя тока; на фиг.З - принципиальная схема блока источников разрядных токов; на фиг. 4 - принципиальная схема блока буферных каскадов.

Преобразователь код - ток (фиг.1) содержит отражатель-з множитель 1 тока, первый токозадающий элемент, выполненный на резисторе 2, первый стабилитрон 3, элемент преобразования ток - напряжение, вьшолненный на резисторе 4, второй токозадающий элемент, вьшолненный на резисторе 5, втррой стабилитрон 6, резистивньй делитель 7 тока, К узлов 8.1-8.К преобразования код-ток, каждый из которых выполнен на m переключателях 9,1-9.т токов, где п - разрядность преобразователя код - ток, блоке 10 буферных каскадов, блоке 11 источников разрядных токов, блоке 12 резистивных токоэадающих элементов. Преобразователь код - ток содержит также шину 13 источника питания, выходную шину 14 и шину 15 преобразуемого кода.

Отражатель-умножитель 1 тока (фиг. 2) содержит п - р - п-транзис- торы 16-21 с первого по шестой, р - п - р-транзисторы 22-24 с первого по третий, группу 25 1-х п - р -п транзисторов, где 1 - коэффициент умножения тока, группу 26 1 х р - п - р-транзисторов, первый 27 и второй 28 резисторы.

Блок 11 источников разрядньпс токов (фиг. 3) содержит m источников 29 разрядных токов, причем i-й источник разрядного тока вьтолнен на первой 30 и второй 31 группах i-x п - р - п-транзисторов и р - п - р- транзисторе 32.

Блок 10 буферных каскадов (фиг.4) содержит m буферных каскадов, каждый из которых представляет собой составной транзистор, собранный по схеме Дарлингтона из трех п - р - п-транзисторов 33-35,

Преобразователь код-ток работает следующим образом

После включения питания запускается первьй стабилитрон 3 начальным током, протекающим по цепи резистор 27 - транзисторы 18 и 21. При этом на выходе первого источника тока ( (транзисторы 16, 21 и 24) генерируется ток 1, равный

ti.-is

Uon t 4Ue9 R.

- I

H

0

5

0

dU

ff, 2S 5j

Д on опорное напряжение, за- даваемое первым стабилитроном 3;

- разность напряжений база - эмиттер транзисторов 16 и 25; 0 R - сопротивление резистора

« 2;

I - базовый ток транзистора 1 б ,

На выходе второго источника тока 5 отражателя-умножителя 1 генерируется ток Ij, равный

25

г it + Rt8

Ч16

гГ/1 R

)- I

16

S

17

где г

R

13

g и г /1 - сопротивления эмиттеров транзисторов 23 и транзисторов 26 соответственно;

2,, - сопротивления резисторов 28 и 27 Соответственно; - базовый ток 1-х транзисторов 26. Ток через стабилитрон ICT-равен

S

I, if

I f 6 1

2S

где Ig - базовый ток транзисторов

,17

25; - базовый ток транзистора 17,

Такая структура источника опорного напряжения обеспечивает высокую стабильность при изменении пита0 нлцего напряжения U в широком температурном диапазоне благодаря значительному уменьшению базовых токов и устранению влияния дрейфа базовых токов блока источников разрядных то5 ков с помощью транзистора 17. Коэффициент стабилизации Up,, определяется

выражением . р

1

К,

Hfg

r|r

где KCT коэффициент стабилизации; ,У выходное сопротивление второго источника тока; г. - динамическое сопротивление первого стабилитрона 3,

После появления выходного напряжения стабилитрона 3 на входах группы входов блока 11 источников разрядных токов возникает такое же напряжение, прикладьшаемое к разрядным резисторам блока 12 резистивных то- козадающих элементов, в которых протекают разрядные токи I j, равные

25,31 Uon tdUgg

к7-2 - (1 +ЛК,)

ЭТ,15

Si

где dUg. - разность напряжений

база-эмиттер транзисторов 31 и 25; R 5 - i-e сопротивление блока

1 i - номер раз ряда;

ЛК. - погрешность коэффициента передачи блока 12 для i-го разряда; - базовый ток транзисторов 31 i-ro разряда.

31 Дрейф I f. источников разрядных

токов в температурном диапазоне незначительный, так как они собраны на согласованных составных транзисторах по схеме Шиклаи. Введение в схему предлагаемого устройства.блока буферных каскадов позволяет исключит влияние переключателей тока, заклю- чакяцееся в изменении р источниках разрядных токов при переключении разрядов.

Токи I р- поступают с выхода блока 11 источников разрядных токов на входы группы входов блока 10 буферных каскадов. Потенциал базы транзистора 33 задается источником смещения, вьшолненном на резисторе 5 и стабилитроне 6, представляющем собой параметрический стабилизатор, к которому не предъявляются высокие требования. Изменения опорного напряжения на этом стабилизаторе не приведут к заметному изменение вьтодного сигнал источника разрядных токов.

С выхода- блока 10 буферных каскадов токи разрядов 1р,- поступают на входы переключателей 9 токов, коммутирующие эти токи в выходную шину 14.

Для термостабилизации разрядных токов резисторы в делителе 7 н блоке 12 .должны быть согласованы по ТКС,

что легко достигается при их микроэлектронном исполнении. Введение в схему отражателя-умножителя тока транзистора 17 позволило в р раз .снизить выходное сопротивление входного второго датчика тока, сл жащего общим датчиком для блока источников разрядных токов, и повысить нагрузочную способность датчика.

Для нормальной работы преобразоватеЛя код-ток транзисторы 16, 25 и 31, а также 23 и 26 должны быть идентичными, что достигается при их микроэлактронном исполнении. С целью минимизации температурной погрешности источников разрядных токов - уменьшения температурного дрейфа

2 31

ли ., необходимо плотность токов через транзисторы 25 и каждьи из транзисторов 31 -делать равной. Это

обеспечивается выбором количества транзисторов 31.

Выбор 1-х транзисторов 25 и 26 необходим для задания оптимального тока через первьй стабилитрон 3,

обеспечивающий минимальньй темпера- турньй дрейф его напряжения о

Формула изобретения

1. Преобразователь код - ток, содержащий отражатель-умножитель тока, первый вход которого через первый токозадающий элемент, выполненньй в виде резистора, подключен к шине

источника питания, первьй выход че- рез первьй стабилитрон подключен к шине источника питания, резистнв- ньй делитель тока, К узлов преобразования код - ток, каждый из которых

вьтолнен на т-разрядных переключателях тока, где m -К . п - число разрядов преобразуемого кода, блоке источников разрядных токов, блоке резистивных токозадающих элементов,

первые вьшоды которого объединены и подключены к шине источника питания, вторые выводы подключены к соответствующим входам группы входов блока источников разрядных токов,

вьжодь переключателей тока объединены, зшравляющие входы переключателей токов являются соответствующими входными шинами преобразуемого кода, выход переключателя тока старшего раз

ряда первого узла преобразования код - ток является выходной шиной, входы блоков источников разрядных токов всех узлов объединены между собой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, введены элемент преобразования ток - напряжение, вьтолнен ный в виде резистора, второй токоза- дающий элемент, вьшолненный в виде резистора, второй стабилитрон и в каждый узел преобразования код - ток введен блок буферных каскадов, выходы которого подключены к входам соответствующих разрядных переключателей тока, группа входов подключена к соответствующим выходам блока источников разрядных токов, входы блоков буферных каскадов всех узлов объединены и подключены через второй стабилитрон к шине источника питания, а через резистор второго токо- задающего элемента - к шине нулевого потенциала, и второму входу отра- жателя - умножителя то:ка, второй выход которого подключен к входу блока источников разрядных токов первого узла преобразования код - ток и через резистор элемента преобразования ток - напряжения - к шине источника питания, при этом первый выход резистивного делителя токов объединен с выходом переключателя тока старшего разряда первого узла преобразования код - ток, входы с первого по (К-1)-й подключены соответственно к выходам переключателей токов младших узлов преобразования код - ток с второго по К-й, второй выход подключен к шине нулевого потенциала.

2, Преобразователь по п. 1, о т- л и ч. а ю щ и и с я тем, что отражатель -vмнoжитe ль тока выполнен на первом и втором резисторах, первом, втором и третьем р - п - р-транзисто рах, первом, втором, третьем, четвертом, пятом и шестом п - р - п- транзисторах, группе 1-х р - п - р

1-х

транзисторов, где 1 - коэффициент умножения тока, группе 1-х ц - р - п транзисторов, п - р - п-транзисторов с базы KOTojfttx объединены с базой первого п - р - п-транзистора, подключены к эмиттеру второго п - р - п транзистора и являются вторьм вькодом отражателя-умножителя тока, эмиттеры 1-х п - р - п-транзисторов группы объеднены с эмиттером третьего п - р - п

0

r 5

0

5

0

0

5

транзистора и являются первым выходом отражателя-умножителя тока, коллекторы 1-х п - р - п-транзисторов группы подключены к базе второго п - р - п- транзистора и базе первого р-п- р- транзистора, коллектор которого подключен к базе третьего п - р - п- транзистора, эмиттер первого р-п- р- транзистора объединен с коллектором третьего п - р - п-транзистора и подключен к эмиттеру четвертого п - р - п-транзистора, база которого подключена к коллекторам р - п - р-транзисторов группы, базы которых объединены с базой второго р - п - р-транзистора, базой пятого п - р - п-транзистора и подключены к коллектору второго р - п - р-транзистора, эмиттеры 1--Х р - п - р- транзисторов группы объединены с коллектором четвертого п - р - п- транзистора и подгапочены к первому вьгооду первого резистора, второй вывод которого объединен с первым выводом второго резистора, подключен к коллектору второго и - р - п-транзистора и является BTopbiM входом отражателя - умножителя тока, второй вывод Йторого резистора подрслю- чен к эмиттеру второго р - п - р- транзистора и к коллектору пятого п - р -п-транзистора, эмиттер которого подключен к коллектору шестого п .- р - п-транзистора и к эмиттеру третьего р - и - р-транзистора, база которого подключена к коллектору. п - р - п-транзистора, а коллектор подключен к базе шестого п р - п- транзистора, эмиттер которого объединен с эмиттером первого п - р - п- | транзистора и является первым входом отражателя - умножителя тока,

3, Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что блок источников разрядных токов вьшолнен . на m источниках тока, а каждый i-й источник тока содержит две группы по i п - р - п-транзисторов и р - п - р-транзистор, эмиттер которого объединен с коллекторами i-x п - р - п-транзисторов первой группы и является соответствующим выходом блока, база подключена к коллекторам i-x транзисторов второй группы, коллектор подключен к базам i-x п - р - п-транзисторов, первой группы, эмиттеры которых объединены с эмиттерами i-x п - р - п-транзисторов второй группы и Являются соответ- ствуннцим входом группы входов блока, базы п - р - п-транзисторов второй группы га-х источников тока объединены и являются входом блока.

4о Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что резис- тивный делитель тока выполнен на цепочке последовательно соединенных К

резисторов, второй вьгоод первого резистора цепочки является первым выходом резистивного делителя тока, первые выводы остальных К-1 резисторов цепочки являются входами резистивного делителя тока с первого по (К-1)-й, второй вывод К-го резистора цепочки является вторым выходом резистивного делителя тока.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователях. Цель изобретения - повышение точности. Преобразователь код-ток содержит отражатель - умножитель 1 тока, первый токозадающий элемент, выполненный на резисторе 2, первый стабилитрон 3, элемент преобразования ток-напряжения, выполненный на резисторе 4, второй токозадающий элемент, выполненный на резисторе 5, второй стабилитрон 6, резистивный делитель 7 тока, узлы 8.1-8. К преобразования код-ток, каждый из которых выполнен на M переключателях 9.1-9M разрядных токов, блоке 10 буферных каскадов, блоке 11 источников разрядных токов, блоке 12 резистивных токозадающих элементов, а также шину 13 источника питания, выходную шину 14, шину 15 преобразуемого кода. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

сриг.1

Фиг.з

Ц)иг.