Цифроаналоговый преобразователь Советский патент 1980 года по МПК H03K13/02 

(54) ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к вычиспитёЗтьной технике и автоматике и предназначено для преобразования цифровых кодов в постоянный ток.

Известен цифроаналоговый преобразователь, содержащий источник опорного напряжения, декодирующую сетку резисторов R -2R , двухпозиционные транзисторные ключи и схемы управления, по сигналам которых двухпозиционные ключи соединяют резисторы сетки с общей шиной или с незаземленной ишной источника опорного напряжения li .

Однако в таких преобразователях токи управления единичными транзисторными ключами, (т.е. ключами, которые не связаны с общей щиной), протекают через источник опорного напряжения и его выходной ток зависит от входного кода. Это приводит к дополнительной погрешности, обусловленной падением напряжения на выходном сопротивлении источника опорного напряжения. Кроме того, в этих преобразователях источник опорного на, пряжения должен обеспечивать работу в ццфоком диапазоне изменения тока (от нуля до максимального значения, определяемого токов . управления единичных ключей во всех разрядах), что приводит к его усложнению и увеличению потребляемой мощности.

Известен также преобразователь, содержащий источник опорного напряже,Q ния, декодирующую сетку резисторов, связанных с двухпозиционными транзисторными ключами, изолированный источник напряжения, подключенный одним полюсом к незаземлетгаой шине ис,5 точника опорного напряжения, и диоднорезистивные схемы управления в каждом разряде, связывающие базь| ключевых транзисторов с и инверсными выходами триггеров утфавления и вторым 20 полюсом изолированного источника напряжения 5}.

Однако такие преобразователи сложны, поскольку необходимо применять дополнительный источник 1ШтаниЯр изолиро37ванный от общей шиньг, и диод но резистив ные ск&лы управления ключами, требуюише формирования разнополярных сигналов на входе преобразователя. Цепь изобретения - упрощение преобразователя. Цель достигается тем, что в цифроаналоговый 1феобразователь, содержащий -источник опорного напряжения, декоди ру1ощую сетку R -2R , связанных с общей шиной 4epie3 нулевые транзисторные ключи и с шиной источника опорного напряжения через единичные транзисторные ключи, два инвертирующих усилителя в каждом разряде, протшг выход первого инвертирующего усилителя соединен с входом второго инвертирующего усилителя и через резистор с базой транзистора нулевого ключа, а выход второго усилителя соединен с базой транзистора единичного ключа, в каждом разряде преобразователя выход первого инвертирующего усилителя соединен чврвз побпб соединенные дополнительный резистор и диод с шиной источника опорного напряжения. На чертеже представлена цифро анало4ч)вого преобразователя. Схема преобразователя содержит источник 1 опорного напряжения, декодирующую сетку 2 резисторов R -2R и ячейки преобразований, каждая из Шеёт нулевыеиединичные ключи На транзисторах 3 и 4, последовательно Твкйючеш&те первый и второй инвертирую щиё усилители 5,6, выполненные соответственно на транзисторах 7,8, входны резисторах 9,1О и коллекторных резисторах 11,12, подключейных к источник 13 напряжения. Резистор 14, включенны между выходом первого инвертирующего усилителя 5 и базой транзистора 3, феркшруё ГОК з Шленйя йретюгЪ ключа на транзисторе 3. Ток управлени единичного ключа на транзисторе 4 формщэуётся инвертирующим усилителем 6. В каждый разряд преобразователя введен дополнительньтй резистор 15, вкйюченный между незаземленной щиной источника 1 опорного напряжения и выходом первого инвертирующего «усилителя Последовательно с резистором 15 включен диод 16. Устройство работает следующим образом. При нулев 4 значения сигнала на входе ячейки преобразования ( . транзистор 7 в первом инвертирующем 1 усилителе 5 закрыт, резистор 14 в базу транзистора 3 поступает ток управления, переводящий его в состояние глубокого насьпцения, что соответствует открытому состоянию нулевого ключа и соединению данного выхода резистивной сетки 2 с общей щиной. При этом транзистор 8 во втором инвертирующ® усилителе 6 открыт, а следоватёльно, единичный ключ на транзисторе 4 разомкнут. Для нормальной работы устройства путем соответствующего выбора сопротивлений резисторов 11, 10 и 14 обвзпечийаётся условие где иединичное значение напряжения на выходе шябёртирующего усилителя 5 при закрытом транзисторе 7, а Ц-щ - напряжение на выходе опорного источника 1. В этом случае диод 16 в непроводяЩем направлении и данная ячейка преобразований не нагружает источник 1 опорного напряжения. При единичном значении сигнала на йМдё ячейки преобразования { Uoy О) Т ранзистор 7 открьгг и выходное напряжеяие Первого инвёртирующеГо усилители i5 имеет нулевое значение ( U - Ь ), b результате чего транзисторы 3 и 8 закрыты, .а транзистор 4 находится в Глубоком насьпаенин за счет тока управления ty , поступающего в его базу с выходи усилителя 6 и связанного с параметрами элементов схемы следукяцим соотношением -%K-4 n R. Е - выходное напряжение источника 13; Ц,- напряжение на переходе базаколлектор транзистора 4; ,„- сопротивление коллекторного резистора 12. В этом случае через цепь, состоящую из резистора 5 и диода 16, проt. , определяемый текает ток компенсации из вьфажения оп-Цо-Ц° «.5 падение напряжения на диоде 16; - сопротивление резистора 15. При обеспечении условия Ь-1у путем соответствующего выбора сопротивления резистора 15 через источник 1 опорного напряжения гдрактически щютекает лишь разностный ток Л1 , обусловленшый отклойением параметров элилентов ск&лы от номинальных значений. Поскольку легко обеспечить Д1с,, « Lj , то в гфедлагаемом преобразователе, как ив известном, может использоваться маломощный источник опорного напряжения. Однако при этом не требуется изолированный от общей шины источник напряжения для формирования токов управления единичными ключами , уменьшается число диодов в цепях управления ключами, а также отпадает необходимость в источнике раз нополярных напряжений для питания схем управления нулевых и единимых ключей. Наиболее эффективно выполнять предл женный преобразователь по гибриднопленочной технологии. В этом случае за счет изготовления резисторов в едййбм технологическом процессе обеспечивает ся малый разброс их значений отнсюител ао друг друга в широком диапазоне воздействий внешних факторов, благодаря чему достигается компенсация токов yftравления единичными ключами в различных условиях эксплуатации преобразователя. Кроме того, при этом можно (путем выбора сопрот|1влений резисторов 10 11, 14) достаточно точно вьшолнить условие ,, что позволяет уменьшить ток через резистор 15 при закрытом единичном ключе 4 практически до значения без использования в преобразователе диода 16. Тахтл образом, путем введения в каждую ячейку преобразования резистора и диода устраняется протекание токоз управления единичными ключами через источник опорного напряжения без примененИя дополнительного источника питания, иэошровантного от общей шиныг диодов в цепях управления ключами, а также источников разнополярных напряжений питания для схем управления ключами, в результате чего достигается упрощение преобразователя. Формула изобретения Ци} роаналоговый Преобразователь, содержащий источник опорного напряжения, декодирующую сетку резисторов R- 2R , связанных с общей шиной нулевые транзисторные ключи и с шиной источника опорного напряжения через единичные транзисторные кгаочи, два .. .. инв тирующих усюштеля в каждом разрадб, причем выход первого Инвертйр;у1Ьщего усилителя соединен с входом второго инвертирующего усилителя и резистор с базой транзистора нуле)зого KJjQO4a, а выход второго усилителя соединен с базой транзистора единичного ключа, о т Л и ч а ю ш и и с я тем, что, с цеп ыо упрощения. преобразователя, в каждом его разряде выход первого инвертйрующёгЬ уеиШтёйя соединен через последовательно .соединенные дополнительный резистор и диод с шиной источника опорного напряжения. Источники информации, принятые во внимание при э сспертизе 1.Смолов В. Б. и др. Полупроводниковые кодирующие и Декодирующие преобразоватеш напряжений. Л., Энергия, 1967. 2.Авторское свидетельство СССР 362459, кл. Н ОЗ К 13/О4, 24.О5.71 (прототип).