Преобразователь код-аналог Советский патент 1974 года по МПК H03K13/04 

Изобретение относится к области автоматики, вычислительной и уиравляющей техники.

Известен преобразователь код-аналог, содержащий источник эталонного напряжения, омическую сетку типа R-2R, основные ключи, два разнополярных источника смещения, вспомогательные ключи с последовательно соединенными регистрами, включенные между средней точкой основных ключей и источником смещения, одноиолярным с источником эталоиного напряжения, и дополнительные ключи.

Однако известное устройство имеет невысокую точность из-за погрешностей, вносимых динамическим сопротивлением ключа. При измененпп преобразуемого кода изменяются протекающие через ключевые транзисторы токи, в результате чего иаденне напряжения на ключевом транзисторе меняется в щироких пределах и вносит суи1,ественную иогрещность в преобразованное аналоговое напряжение.

С целью снижения потребляемой мощности при сохранении точности преобразования в каждый разряд предлагаемого преобразователя введены дополнительные резисторы

foM

/,m -р-,

эт

где i - номер разряда;

m - номер разряда, отсчитываемый от i-ro разряда, для i-ro разряда т

принимает значения от 1 до больщего из двух значений /-1 н;п1 п-i;

п - общее количество разрядов преобразователя;R - выходное сопротпвлетше омической

сетки типа R-2R;

смП эт-зпачепия выходных напряженщ источннка смещения и эталоипого источпика, причем дополнительные резисторы включены между средней точкой основного ключа данного разряда и средипми точками дополнительных ключей всех остальных разрядов.

Па чертеже показана ирннцнппальная схелга нредлагаемого преобразователя.

Предлагаемый преобразователь содержит омическую сетку 1 типа R-2R, нсточник 2 эталонного напряжения (в данном случае его напряжение равно -/:эт) п основные ключи 3, иодключающие разрядные резисторы 2R к обпдей luime или источнику 2 эталонного напряжения. Ценн компенсации включают в себя два разнополярных источника 4 и 5 смещения (соответственно и ), дополн)тельные ключи 6, подключенные eждy общей шиной и источником 4 смещепия, резисторы 7 со взвещепными сопротивлениями, резисторы 8, ирисоед1И1енные к средним точкам ос1ЮВНЫХ ключей 3, ii вспомогательные ключи 9, подключающие резисторы 8 к источиику 5 смещеиия. Поляриость источников 2 и 5 одинакова. Каждый разряд преобразователя содержит по одному основному, доиолнительному и вспомогательному ключу 3, 6 9 соответственно, которые срабатывают одновременно таким образом, что, если в ключах 3 и 6 открыты транзисторы, подключенные к общей шине, то траизисторы, связанные с источником 2 эталонного напряжения п псточнпком 4 смещения, заперты, транзнстор вспомогательного ключа 9 тоже заперт. Резисторы 7 объединены в группы (на чертеже но четыре резистора). Один концы резистора 7 каждой rpyinibi соединень между собой и подключены к обнхей точке одного из дополнительных. кл10чей 6, а другие концы резистора 7 связаны CQ средними точками основных ключей 3. При-этом rpyfma резисторов 7, соединенная с дополнительнь1М ключом 6 i - 20 разряда, другими СБОГ1М1Г концами подключается к среднпм точкам основных ключей 3 всех разрядов, кроме /-ГО. Устройство работает следующим образом. Положим, ири одинаковом наиряжении источника 2 эталонного иапряження и источн1и а 4 смещения, т. е. | . резисторы 7 н 8 отсоедииены от основных ключей 3, и преобразуелмый код равен 000..., т. е. открыты все транзнсторы основного и дополиительпого ключей 3 и 6, присоединенные к общей шпне. При этом напряжение па выходе омической сетки / равно нулю, и токи, протекающпе по открытым транзисторам основных ключей 3, также равны нулю. Преобразуемый код изменяется таким образом, что основной ключ 3 (i+2)-ro разряда меняет свое состояние (т. е. открывается транзистор, подключенный к -Eoi), при этом по транзистору г-го разряда, который подклю чает к общей шине резистор 2R, течет ток т. i2:2T а по транзистору {/4-2)-го разряда, подключенного к -Еэг, эт Ю-; 2). При включении только одного разряда делителя ток т.Ear °-- -- 2-m-R где от - число, показывающее, какой разряд включен по счету от /-го разряда (в выщеприведенном случае ), включение второго разряда приводит к увеличению Iюл. п умепьщеиию /(i+2),icT . Для любой комбинации включений разрядов выражения для токов транзисторов ключа имеют вид эт fie «-am. ,.E2L.fy ,1 Ьо.г. ,2/ . птГ. J/ -1 Д - am 1 -з 1--4(), где п- число разрядов преобразователя, так как т, k - числа, показывающие, какие разряды включены по счету от г-го разряда справа п слева соответственно, а а k, т 1 при включении k, tn-TO разрядов, соответственно. Если резисторы 7 подключены к основным ключам 3, то при включенпи только (/-от)-ых ключей (основного ключа 5 и дополнительного ключа 6) по транзистору основного ключа 3 i-ro разряда текут две составляющие тока .2т .J . Т/ . I Т направленные встречно, где - величина сопротивления резистора, включенного между дополнительным ключом 6 (/-т)-го разряда и основным ключом 3 i-ro разряда. При Rk} суммарный ток равен нулю. Однако наличие резисторов 7 изменяет не только ток ключа /-го разряда, но и ток ключа (/-т)-го разряда. Для /-ГО разряда изменение тока через транзистор основного ключа 3, подключенный к , при с а, V Р .Е:,-г I i-1 п-I -1 яс-г - - г ад-L Е а,„ fe 1/71 1 (резисторы 7 ключами 6 ирисоедииены к обцей шине), а нрн а/с ат Е:л+Еся1 i- Rkif2 « -г amj, л 1 /л I где - а/, т - инверсное значение кода k, т-го разряда (резисторы 7 ключами 6 присоединены к источнику + - 0Таким образом, при иаличии только резиторов 7 (резисторы 8 отключены) и при любом коде ток, проходящий через транзистор основных ключей 3, соединенных с общей шиной, равен нулю, а ток, проходящнй через ранзисторы, соединенные с источником 2 эта2лонного наиряжения, ---. Если к основным ключам 5 присоединены п резисторы 8, а транзисторы вспомогательных ключей 9 открыты одновременно с транзисторами основных ключей 3, присоединенными к источику 2 эталонного напряжения, то по этим транзисторам основных ключей 5 одновременно протекают две составляющие тока I/.- 2 дт 3 1Г Т1). д АЗ . де R /го- величина сопротивления резистора 5. -( суммарный ток равен нулю. Таким образом, структура преобразователя такова, что донолнительные ключи 6 и резисторы 7 обеспечивают равенство иулю токов всех транзисторов основных ключей 5, присоединеииых к общей шине, и стабилизирует ток, ироходящий через транзисторы основных ключей 3, присоединенные к источнику 2 эталонного напряжения. Резисторы 8 и вспомогательные ключи 9 позволяют иолучить равным нулю также и ток, протекающий по транзисторам основных ключей 3, присоединенных кисточнику эталонного напряжения. Величины резисторов 7 определяются по формуле Rki -а резисторов 8 - по формуле ...3;(%f-i) , .-. 1. , , I . jj Предмет изобретения Преобразователь код-аналог, содержащий источник эталонного напряжения, омическую сетку типа R-2R, основные ключи, два разнополярных источника смещения, всиомогательные ключи с последовательно соединенными резисторами, включенные между средней точкой основных ключей и источником смещения, одиополяриым с источииком эталонного напряжения, и дополнительные ключи, связанные с другим источииком смещения, отличающийся тем, что, с целью снижения потребляемой мощности при сохранении точности преобразования, в каждый разряд преобразователя введены дополнительные резисторы R/, , . 2«. R 1, где / -номер разряда; т - номер разряда, отсчитываемый от /-ГО разряда, для г-го разряда т принимает значения от 1 до больщего из двух значений i-1 или п -общее количество разрядов преобразователя;R - выходиое сопротивлеиие омической сетки типа R-2R; см и :)т - значения выходных наиряжений источника смещения и эталонного источника, причем дополнительные резисторы включены между средней точкой основного ключа данного разряда и средними точками доиолиительиых ключей всех остальных разрядов.