Устройство цифро-аналогового преобразования

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >949804 (89) 131702 ГДР (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 16.05.78 (21) 7770197/18-21 (23) Приоритет — (32) 13.06.77 (31) Ч1Р Н03 К/199444 (33) ГДР (51) М. Кл.

Н 03 К 13/02

Гееударствеккмй кемлтет лв делам изобретений и еткрмтий

Опубликовано 07.08.82. Бюллетень № 29

Дата опубликования описания 17.08.82 (53) УДК 681.325 (088.8) (72) Автор изобретения

Иностранец

Клаус Сторх (ГДР) Иностранное предприятие

«Комбинат ФЕБ Керамише Верке Хермсд (ГДР) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ЦИФРОАНАЛОГОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

Изобретение относится к устройствам цифроаналогового преобразования с большим количеством расположенных рядом генераторов тока. Различие токов отдельных генераторов должно поэтому быть минимальным. Кроме того, желательно высокое внутреннее сопротивление генераторов тока.

Известно устройство с большим количеством идентичных транзисторов в схеме. с общим эмиттером качества генераторов тока, один из которых регулируется через напряжение, снимаемое с измерительного резистора, и операционный усилитель, а другие управляются через общую шину потенциала баз (GB — PS 1.266.886).

Хотя такое решение при благоприятном размещении транзисторов может уменьшить температурный дрейф, однако соответствующее абсолютное значение токов определяется разбросом 13 и разным усилием токов.

Расширение до схемы Дарлингтона увеличивает абсолютную ошибку, которая обусловлена U q, которая при средних токах становится значительной. Дополнительная,схема Дарлингтона исправляет этот недостаток лишь незначительно. Если описанный недостаток устраняется подобранными транзисторами, то остается сравнительно малое внутреннее сопротивление простого источника тока.

Можно также представить возможность регулируемой компенсации температурного дрейфа таких схем путем согласования температуры как независимой переменной с соответствующим ходом опорного напряжения.

Это может оказаться успешным только для небольших совершенно идентичных по температурным свойствам и характеру температурной ошибки генераторов тока, т.е. для монолитных схем. Кроме того, каждый отдельный генератор тока может иметь свой контур регулирования («Radio Fernsehen

E1ektronik», 1977/8, с. 266 и на следующих страницах) . Если для этого используется операционный усилитель и если последний имеет низкое напряжение смещения и достаточное усилие, то главным недостатком являются высокие затраты. Если используется простой дифференциальный усилитель, то точность в практических условиях эксплуатации невысока. Причиной этого Является возникающая вследствие регулирования несимметрия дифференциального каскада, действие которой аналогично действию погреш949804

Формула изобретения

3 ности напряжения, если оба транзистора совершенно одинаковы.

Цель изобретения — создание эффективных схем с большим количеством идентичных генераторов тока для цифроаналогового преобразования.

В основу изобретения положена задача по возможности максимального уравнивания токов большого количества расположенных рядом генераторов тока, несмотря на разброс параметров схемных элементов, путем создания соответствующей схемы при учете того факта, что в различных микроэлектронных технологиях относительные ошибки легче устранимы, чем .абсолютные.

Согласно изобретению эта задача для генераторов тока с измерительными резисторами, с которых соответствующий ток снимается по создаваемому им напряжению, и со входами для управления этим током с помощью напряжения решается тем, что предусмотрены симметричные пары дифференциальных усилителей, причем соответствующие входы двух соседних дифференциальных усилителей подключены совместно к одному измерительному резистору, и в каждом случае соответствующие инвертирующие выходы совместно подключены к входу одного и того же генератора тока.

Кроме того, предусмотрена кольцевая схема такого рода, что первая и последняя половины расположенных рядом дифференци* альных усилителей связаны в комплектный симметричный дифференциальный усилитель. Важным для функционирования такой схемы является не то, что не каждый генератор тока подключен к опорному напряжению и при этом ошибки как абсолютная проблема при преобразовании напряжение— ток должны удерживаться небольшими, а то, что ток в каждом случае сравнивается с равноправным другим током, и их разность отрегулируется. Если, наряду с относительной точностью, желательно стабильное абсолютное значение тока, то достаточно сравнить ток с опорным. Единственный необходимый для этого дифференциальный усилитель должен иметь достаточно маленький входной ток через входное внутреннее сопротивление, чтог .. не нарушить симметрию схемы. Другие подробности устройства поясняются на основе примера выполнения.

На чертеже представлена 1а устройства с четырьмя расположенными рядом генераторами тока, которую, однако, можно расширить любым образом без потери для точности. Генераторы токов Э„ з..3 образуются схемами Дарлингтона при использовании и-р-и транзисторов Тч. Т10 . Токи

3115..3д управляются падением напряжения на сопротивлениях R5-..Rg и измеряются по напряжению на измерительных резисторах

R1...R4. через дифференциальные усилители

Т2+Тз ...Тв+ Т1 образуются контуры регули5

Зо

55 рования, которые, однако, регулируют не на опорное напряжение, а сводят к нулю разность токов соответственно двух соседних генераторов тока. Так как схема соединениам обеих половин дифференциальных усилителей Тв и Т1 замкнута кольцеобразно, то между всеми генераторами тока реализуется регулирующая функция с тенденцией выравнивания разности токов на нуль. При этом дифференциальные усилители Т +

+T>...Тв+Т1 нагружаются симметрично и в том случае, если рабочее напряжение или опорное напряжение как абсолютные значения изменяются. Это относительное согласование токов достигается следующими качествами.

1. Точная симметрия схемы по всем генераторам тока с контуром регулирования.

2. Для равных сопротивлений R1 до R4 разность токов между двумя каскадами без дифференциальных усилителей, как обыкновенно,.определялась бы разбросом U6> каскада Дарлингтона. Этот разброс при номинальном токе слишком высок. Через дифференциальные усилители Т +Т ...Те +T1 протекает значительно меньший ток, в результате чего возникает небольшая ошибка смещения. Усилением, которое в основном определено сопротивлениями R5 до Кв, эта небольшая ошибка смещения вплоть до незначительного отклонения регулирования сводится к разности токов. Этим устраняется недостаток схемы Дарлингтона и могут быть использованы большое усиление тока или большое внутреннее сопротивление. За счет применения прп транзисторов схема пригодна для интеграции за исключением измерительных резисгоров R1 .до R+ которые, с целью обеспечения более высокяй точности, могут быть рационально реализованы в тонкопленочной технике.

При нестрогих требованиях к равенству токов возможно при сохранении принципа взаимной стабилизации соответствующих двух генераторов тока включить в контур регулирования дифференциальный усилительь.

Устройство цифроаналогового преобразования с большим количеством расположенных рядом генераторов тока с измерительными резисторами, с которых снимается соответствующий ток, и с входами для управления этим током с помощью напряжения, отличающееся тем, что предусмотрены симметричные пары дифференциальных усилйтелей (Т2+T>, Т4+Т, Тб +Тт, Тв+Т, ), причем соответствующие входы соседних дифференциальных усилителей подключены совместно (базы Т1 +T2, Т5+Т4,...) к измерительным резисторам (R1 Rz 5 R4) 949804

Составитель В. Солодова

Техред А. Бойкас Корректор В. Синицкая

Тираж 959 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, . Москва, 3K — 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Л. Горбунова

Зак аз 5495/47 и в каждом случае соответствующие инвертирующие выходы (коллектор Т1 + Т2, .Тз +

+Т4,...) подключены к входУ (R, Ка, Кт, Rp ) одного и того же генератора тока (Tq+T1p1 Тцт +Т>р1 Т13 Т14, Т!5 +Т1В)г И что предусмотрена такая кольцевая схема, что первая (Т1) и последняя (Тя) из расположенных рядом дифференциальных усилителей связаны в комплектный симметричный дифференциальный усилитель (Т + Тв) .

Признано изобретением по результатам экснертизы, осуществленной Ведомством по изобретательству Германской Демократической Республики.