Цифро-аналоговый преобразователь

 

.ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий реаистивную матрицу типа R-2R, операционный усилитель, ин вертирующий вход котордго подключен к первому выводу ток6задан}Щего резистора , выход - к базам п+1 транзис1юров, эмиттеры которых подключены через резисторы к первой шине питания, эмиттеры п транзисторов соеохинены через; диоды с ишнами управления, о т л ич а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения выходного до намического диапазона и функциональных возможиостей преобразователя, в него .h-fl отрашафелей тока, первые входы которых соедйненш с коллекторами n-fl транзисторов , атоше входы - с второй шиной питания, при этом выходы п отражателей тчмса соединены с соответст&уюидами 8ходё1ми резистивной матрицы а : выход n-Fl отражателя тока - С первым выводом токозадакйцегб резистора, второй вывод KOTOpoj o подключен к общий дане, причем неинвертируюигий вход оп рационного усилителя подкшочен к вйине эталонного напряжения й н

СОаЗ СОЕЕТаЕЕ

СЦ 1

РЕСПУБЛИК

345Р Н 03 К 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЭО6РЕТЕЦИИ И ОТКРЫТИИ. .-ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, .н автОРСНаММ СИМдитва cTBv

I (21) 3373664/18-21 (22) 29.12.81 (46) 23.05.83. Бюл. Р 19 (72) В.П.Гузий и И.М,Казанов (53) 681.325(088.8) (56). 1. Миендин B.Ì. и др. Состояние и тенденции развития быстродействующих цифроаналоговых преобразователей. — Измерение, контроль. автоматизация", 1980, 9 11-12, с.22-28, рис. 6.

2. Интегральные схемы аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей. Под ред. Л.М.Лукьянова, 1978, с. 25. рис.1-5 (прототип). (54)(57).ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, сОдержащий резистивную матрицу типа R-2R, операционный усилитель, инвертирующий:вход которого подключен кпервому выводу -.îêîçàäàí>ùåão резисто- ,SU„. 9622 А ра, выход — к базам n+i транэиоторов, эмиттеры которых подключены через резисторы к первой шине питания, эмиттеры и транзисторов соединены через . диоды с шинами управления, о т л .ич а ю щ н и с я тем, что, с целью расширения выходного динамического диапазона и функциональных возможностей . преобразователя. в него введены и+1 отражателей тока, первые входы которых соединены с коллекторами n+1 транзисторов. вторые входы - с второй иж" ной питания, при этом выходы п отражателей тока соединены с -соответствую. щими входами резистивной матрицы,. а выход п+1 отражателя тока - с первым выводом текозадающего резистора, вто-Я рой вывод- которого подключен к общий шине, причем неинвертирующий вход оп рационного усилителя падключеи к вине эталонного напряжения. ю «4:

1019622

Изобретение относится к электроиэмерительной технике и предназначено для преобразования информации представленной в цифровом виде, в аналоговую форму-напряжение, оно может быть использовано для осуществления связи цифровых устройств с аналоговыми устройствами.

Известен цифроаналоговый преобразователь (Up !) с источниками равных токов в разрядах, которые подключают- tO ся к резистивной матрице типа R-2R через переключатели тока, управляемые преобразуемым кодом(1 g.

Однако для управления переключателями тока в таком преобразователе необходимы схемы преобразования логических уровней напряжения, которые проектируются для определенного типа управляющей логики, усложняют устройство и снижают его быстродействие. +

Известен ЦАП, содержащий резистиэную матрицу типа й-2R< операционный усилитель ГОУ), инвертирующий вход которого подключен через токоэалающий резистор к шине. эталонного апряжения выход - к базам п +i ранзисторов, эмиттеры TcoTopt3x подключены через резисторы к шине питания, эмиттеры и-транзисторов соединены " через диоды с шинами управления, кол-З лекторы - с соответствующими входами реэистивной матрицы, при этом коллектор и+1 транзистора подключен к инвертирующему входу ОУ, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной (2). 35

Несмотря на простоту, высокое быстродействие и точность,в таких ЦАП выходной уровень напряжения, который снимается с резистивной матрицы Р-2Р жестко привязан. к уровням логических 40 сигналов управляющей логики и не может превышать величины опорного напряжения 00„ + 1,2B для серии ТТЛ, 1,2В для серии ЭСЛ при соответствующих типах проводимости тран- 45 зисторов генераторов тока.

Применение для расширения выходного .динамического диапазона масштабирующих усилителей или трансляторов уровня снижает быстродействие цАП и к тому же, в последнем случае приводит к необходимости создания трансляторов с изменяемыми выходными логическими уровнями под выбираемый выходной диапазон напряжения.

Цель изобретения - расширение выходного динамического диапазона и функциональных возможностей преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в цифроаналоговый преобраэова- 60 тель, содержащий реэистивную матрицу типа Й -2R, операционный усилитель; инвертирующий вход которого подключен к первому выводу токоэадающего резистора, выход - к базам,е +1 транзисторов, эмиттеры которых падключены через резисторы к первой шине питания, эмиттеры и транзисторов соединены через диоды с шинами управления, введены л +1 отражателей тока, первые входы которых соединены с коллекторами и +1 транзисторов, вторые входы - с второй шиной питания, при этом выходы и отражателей тока соединены с соответствующими входами резистивной матрицы. а выход м +1 отражателя тока " с первым выводом токозадающего резистора, второй вывод которого покдлючен к общей шине, причем неинвертирующий вход операционного усилителя подключен к шине эталонного йапряжения.

На фиг.1 представлена функциональная электрическая схема ЦАП; на фиг.2 - примеры реализации отражателей тока.

Преобразователь содержит п+1 транзисторов 1 и-р-Il типа проводимости, базы транзисторов объединены и подключены к выходу операционного усилителя 2, эмиттеры через резисторы 3 - к шине 4 источника питания отрицательной полярности, эмиттеры и транзисторов 1 соединены через диоды 5 с шинами 6 управления преобразователя, коллекторы и +1 тран зисторов 1 подключены к первым входам 7 отражателей 8 тока, вторые входы 9 которых подключены к шине 10 источника питания положительной полярности, выходы 11 и отражателей 8 тока подключены к соответствующим входам резистивной матрицы 12 типа

4 "2й, выход 11 и+1 отражателя тока 8 подключен к инвертирующему входу 13 операционного усилителя 2 и через токозадающий резистор 14 соединеи с общей шиной 15, иеинвертирующий вход 1б операционного усилителя

2 подключен к шине 17.источника эталонного напряжения, при этом выходом преобразователя является выходная клемма 18 резистивиой матрицы 12.

Преобразователь работает следующим образом. резистор 14 устанавливает «еличину тока 1 для источников разрядных токов, состоящих иэ A транзисто ров 1 и Н отражателей тока 8, Э

Оэт/Р.р,, .где 0зт- потенциал на шине 17 ; й„+- сойротивление токозадающего реэйстора 14. Операционный усилитель 2 с помощью петли обратной связи, состоящей .из М +1 транзистора 1, .и +1 отражателя тока 8 и резистора 14„ обеспечивает при идентичности транзисторов 1 и отражателей тока 8 постоянство тока 1 при изменении температуры окружающей среды.

При подаче на шины б управления сигнала (000...0 ) все источники разрядных токов подключаются к соответст1019622

Составитель В.Першиков

Редактор В. Лазаренко Техред С Мигунова Корректор A.Äýÿòêî

Заказ 3725/52 Тираж 936 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, Ул. Проектная, 4 вующим входам резистивной матрицы:12, типа R -2R и на ее выходе 18 будет максимальный уровень выходного сигнала. При подаче на шины 6 управления сигнала (1,1,1,...1) все .И транзисторов 1 закрыты н на выхо. де.18 преобразователя устанавливает- ся нулеЬое напряжение. Во всех другия случаях на выходе 18 преобразова-. теля будет устанавливаться напряжение

tl

0 „„ж3й Е ai 1I2" у

И1 где-а =0 - состояние i -шины 6 упР равле иия-;

Я +9 — эквивалентное сопротивзкв ление резнстивной матрицы 12 типа и -2й, a- .- означает логическую инверсию состояния i -шины 6 управления.

Величина потенциала базы транзисторов 1 будет равна

УЬ»Е-+За +УЪэ где Е„" отрицательный потенциал на шине 4;

R> - резистор 3 в эмиттерной цепи И+1 транзистора 1;

0 - разность потенциалов меж- ду базой и,эмиттером и +1. транзистора 1, и не должна превнаать Ь+ nu . где Е+ - положительный йотенциал

6з на шине 10;

Ва1д..„ - параметр, характеризующий. различные схемы отражателей тока 8;

Об- - разность потенциалов между базой и змнттером для транзисторов, на которых остроены отражатели .тока 8.

5 Расширение функциональных возмож« настей предлагаемого преобразователя достигается путем непосредственного управления от управляющей логики различного типа. При этом необ10 ходнмо устанавливать йотенциал базы Ug транзисторов 1 в диапазоне между логическими уровнями напряжения выбранного типа управляющей логики.

Максимальное выходное напряжение

/ преобразователя может достигать ве-. личины а,„„< ф- иаз)

< 2

0 и определяется, в основном, величи- . ной положительного потенциала на шине 10, что свидетельствует î расширении выходного динамического диапазона.

Таким ббразом, выбранный- базовый потенциал транзисторов 1,определяет тип управляющей логики . ЭСЛ. ТТЛ - или К-ИОП логика ). Максимальный вы« модной сигнал ЦАП в значительной мере определяется напряжением питания, а не уровнем потенциала базы транзисторов 1.

Предлагаемый цифроаналоговый ape» образователь позволяет расширить выходной динамический диапазон обес35 печнвает воэможность стыковки с любыми логическими уровнями, снижеиие требований, предъявляемых к Источнику эталойного напряжения.