Преобразователь код-ток

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в аналого-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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5D 4 Н 03 M 1/66

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

3К!". ; " -;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ - :(К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1) 3834546/24-24 (22) 18.12.84 (46) 23.07.86. Бюл. Р 27 (72) А.Д.Азаров, А.П.Стахов и В. Я.Стейскал (53) 681.325(088.8) (56) Преобразователь. код-ток. — Измерительная техника, 1980, Ф 7, с. 5658, рис. 2.

Авторское свидетельство СССР

N- 1083359, кл. Н 03 К 13/02, 1982. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОД-ТОК (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в аналого-цифровых 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.

1246378

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в аналогоцифровых и цифроаналоговых преобразователях. 5

Цель изобретения — повышение точности преобразования в широком диапазоне температур.

На фиг. I приведена функциональная схема преобразователя код-ток, 10 на фиг. 2 — принципиальная схема отражателя-умножитель тока, на фиг.3 принципиальная схема источника разрядного тока; на фиг. 4- принципиальная схема переключателя тока. 15

Преобразователь код-ток (фиг. 1) содержит отражатель-умножитель 1 тока (ОУТ) с первым выходом 2, входом 3 и вторым выходом 4, токоограничивающий элемент 5, шину 6 источника пи- 20 тания, 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, и 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 с 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 тран- 45 зисторах 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,протекающим по цепи: R 23 — транзисторы 24 и 25 (Т24, T25). При этом на выходе первого источника тока ОУТ 1 генерируется ток 1,, равный

Пю - 55UE

Т

1 Б5 где Б — опорное напряжение, задаваемое стабилитроном 7, 21,25

g Ug — разность напряжений базаэмиттер Т21 Т25, R5 — сопротивление резистора.

На выходе второго источника тока

ОУТ1 генерируется ток, равный

rU + R20

Т - I(— — — ))

r2< + R20 где r и г — сопротивления эмитте22. г ров Т22 и Т24 соответственно, R20 R23 — сопротивления резисторов 20 и 23. резисторов 20 и 23.

На выходе третьего источника тока

0YTi генерируется ток, равный ,:э +R20

I I --- ) е

< r» +R20 д где г и R26 — сопротивления эмит2t тера Т27 и резистора 26 соответственно.

Ток I, протекающий через второй . резистивный делитель 18 и транзисторы Т28 и ИРТ 13, а также ток I2 поступают на стабилитрон 7.

Такая структура источника опорного напряжения обеспечивает высокую стабильность U при изменении питающего напряжения. Коэффициент стабилизации

U „ Кс определяется выражением

Р итт 1 1.ит ст

С1 где R„, R„, — выходные сопротивления второго и третьего источников токов

ОУТ 1; гс — динамическое сопротивление стабилитрона 7.

Причем, стабильность токов Iz u

I также достаточно высокая, что обеспечивает постоянный уровень напряжения U прикладываемого к вторым входам ИРТ 13. При этом на первых входах источников разрядных токов возникает такое же напряжение, прикладываемое к разрядным резисторам первого резистивного делителя 8 токов, в которых протекают разрядные токи

1246378

f и I опреде3

Токи I< 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 управляющего потенциала на последней.

Выходной ток I<, каждого разряда определяется выражением

ZZ,, 20

"On - 103-(I

Ь

- ь1,1

Р1 RS, 2i (1+ К. ) д иеТ1

2&,in

1 где a Ug — разность напряжений база-эмиттер Т28 и ТЗО;

R8 — выходное сопротивление первого резистивного

15 делителя 8 токов; номер разряда; ьК; — погрешность коэффициента передачи резистивного делителя 8 для

i-ro разряда, аТ „, — погрешность выходного

О ДГ21 тока I связанная с неравенством базовых транзисторов Т28, 25

Т29, Т30 и равная

26 _#_ 2Д Т „„; = I + I, — 2IS, Первый, второй делители 8, 18 токов могут быть выполнены либо с весовыми резисторами R, 2R, ... 2 R (где n — число разрядов) либо с цепочкой 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 З5 разрядных токов резисторы в делителях должны быть согласованы по ТКС, что легко достигается при их микроэлектронном исполнении. А возможность применения структуры ПКТ и источника. ао опорного напряжения обусловлена постоянством токовой нагрузки на стабилитрон 7, что позволяет исключить иэ схемы операционный усилитель, являющийся дополнительным источником шу- 45 мов, температурной и временной нестабильности. Ток, I,,; генерируемый вторым источником тока ОУТ 1, и ток

I,,генерируемый третьим источником тока ОУТ 1 и протекающий через объе- 50 диненные вторые входы,ИРТ 13, задают режим работы стабилитрона 7 и одновременно являются нагрузочными токами. Неизменность этих токов в такте определяет стабильность работы пре- 55 образователей, Значения токов Iz ляются выражением

21, 2=

Uan — UE

I = I V

К5

2 2. 21,2( гр + R20 лБ -, х (- — - — -) (- — - - — — — — - + 1);i г2(+ В23 П" " + П

Яд lo

29 29

Т =I, — IE+I где ". — коэффициент отражения второго источника тока

ОУТ1;

22,24 д U> — разность напряжений база9 эмиттер Т22 и Т24;

U — напряжение на резисто2S 29 ре 20;

?,I< — базовые токи транзисторов Т28 и Т29 ИРТ 13.

Температурный дрейф разрядных источников токов вследствие изменения базовых токов транзисторов ИРТ 13 в предлагаемом устройстве такой же, как и в известном. Влияние нестабильf ности тока I на разрядные токи Ið; в предлагаемом устройстве значительно меньше вследствие того, что изменения тока I создают изменения паЭ дения напряжения только на дифференциальном сопротивлении стабилитрона 7, значение которого в 15-20 раз меньше соответствующего сопротивления в известном устройстве. В предлагаемом устройстве отсутствует температурный дрейф операционного усилителя, 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, Т2? с целью уменьшения температурной нестабильности источников тока ОУТ 1 обеспечивается выбором количества транзисторов Т24 и Т27. Причем установка плотности токов через указанные транзисторы может производиться с точностью 5-10K.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Преобразователь код-ток, содержащий токоограничивающий. элемент,первый вывод которого объединен с первым, выводом стабилитрона и подключен к шине источника питания, первый резистивный делитель тока, и выходов которого (где п — число разрядов преобразуемого кода) подключены к первым входам п соответствующих источников разрядных токов, вторые входы которых .объединены, первые выходы подключены к соответствующим п входам второго резис, тивного делителя тока, вторые выходы— к входам и соответствующих переключа5 телей тока, первые выходы которых объединены и являются шиной выходного тока, вторые выходы являются шинами преобразуемого кода, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повы,шения точности преобразования в широком диапазоне температур, в него введен отражатель-умножитепь тока, первый выход которого. подключен к входу второго резистивного делителя тока, вход — к второму выводу токоограничивающего элемента,:второй выход — к второму выводу стабилитрона и второму входу первого источника разрядного тока, при этом вход пер- 20 вого резистивного делителя тока подключен к шине источника питания.

2. Преобразователь по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что отражатель-умножитель тока выполнен на 25 первом, втором и третьим резисторах, первом транзисторе п-р-п-типа, втором транзисторе р-п-р-типа и третьем транзисторе п-р-п-типа, первой группе из m транзисторов р-п-р-типа, вто-.30 рой группе из 7 транзисторов р-Il ртипа, где m и 3 — коэффициенты умножения тока, при этом первые выводы резнсторов объединены и поцключены 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 транзистора, эмиттер которого является входом отражателя-умножителя тока, а база

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

m транзисторов первой группы, эмиттеры которых подключены к второму выводу второго резистора, а коллекторы m-1 транзисторов подключены к эмиттеру третьего транзистора, эмиттеры транзисторов второй группы подключены к второму выводу третьего резистора, а коллекторы транзисторов второй группы объединены и являются первым выходом отражателя-умножителя тока.

3. Преобразователь по и. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что каждый источник разрядного тока выполнен на первом, втором и третьем транзисторах п-р-п-типа, эмиттер первого транзистора и-р-п-типа является вторым входом источника разрядного тока, коллектор является первым выходом источника разрядного тока и подключен к базе второго транзистора и-р-п-типа коллектор которого является вторым выходом источника разрядного тока, эмиттер подключен к базе первого транзистора п-р-п-типа и к коллектору и базе третьего транзистора п-р-итипа,. эмиттер которого является первым входом источника разрядного тока.

4, Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся 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.

Фиг 7

Фнг 2

1246378

ФР4. 3

Составитель В.Першиков

Техред В.Кадар Корректор E.Сирохман

Редактор Г.Волкова

Заказ 4022/56 Тираж 816 Подписное

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