Цифро-аналоговый преобразователь

Цифро-аналоговый преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОНИ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„SU„„10 5 91 А з(gg Н 0.3 К 13/02

ГОсудАРстВенный КОмитет сссР

ПО ДЕЛАМ ИЗОЬРЕТЕНИй И.0ТНРЫТИй

::,": /

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . К АВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, (54 ) (57 ) ЦИФРОАНАЛОГОВЫЯ OPEOSPAЗОВАТЕЛЬ, содержащий источник напряжения, П -ключевых транзисторов,. базы которых соединены с шинами входного кода, н токозадающих транзисторов vl.токопроводящих транзисторов и инжектирующий транзистор, коллекторы которого соединены с первыми коллекторами соответствующих токозадаю-. щих транзисторов, база - с эмиттерами ключевых. транзисторов и общей шиной устройства, эмиттер — с выходом источника напряжения, о т л и ч а ю-. шийся тем, что, с целью повыше(21 ) 3310392/18-21 (22 ) 29 . 06. 81 (46 ) 15. 08. 83. Бюл. Р30 (72) Л.К. Самойлов и Ю.И.Рогозов

:(71):>:аганрогский радиотехнический институт им. В. Д. Калмыкова (53) 681.325(088.8) (56) 1. Смолов В.Б. Угрюмов E.Ï. и др- Иикроэлектроннйе цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи информации. Л., "Энергия", 1976, с.191, рис.7-9.

2. Баланай В.Г. и др..Йнтегральные схемы АЦП и ЦАП. М., 1 Энергия, 1978, с.218, рис.6-7(прототип). ния точности> в него введены И корректирующих транзисторов и (. и+1)-й токо-» проводящий транзистор, база и первый коллектор которого соединены с источником эталонного тока,эмиттер— с эмиттерами всех токопроводящих транзисторов и эмиттером инжектирующего транзистора, коллекторы которого подключены к базам соответствующих токозадающих транзисторов и первым коллекторам токозадающих транзисторов более старших разрядов, вторые коллекторы токозадающих транзисторов соединены с базами и первыми коллекторами токопроводящих транзисторов, вторые коллекторы которых подключены к базам и первым коллекторам ключевых

6 транзисторов, вторые коллекторы которых соединены с выходной шиной устройства, причем третьи коллекторы токо- проводящих трайзисторов подключены к базам и первым коллекторам .корректирующих транзисторов, вторые коллек- д торы которых соединены с базами соот- ветствующих токозадающих транзисторов и коллекторами токопроводящих транзисторов более младших разрядов, при этом змиттеры корректирующих и токозадающих транзисторов соединены с общей шиной устройства.

1035791

Изобретение относится к радиоэлект» ронике, импульсной технике и может быть использовано при построении

БИС обработки и хранения информации.

Известен цифроаналоговый . преобразователь (ЦАП ) с компенсацией отклоне-5 ,ний эталонных элементов, содержащий основной ЦАП и два дополнительных, три регистра, схему управления и устройство для вычисления поправки t 1).

К недостаткам известного преобра- 10 зователя относятся сложность, обусловленная наличием достаточно большого числа дополнительных блоков, что затрудняет его микроэлектронное исполнение. Кроме того, данное устройство 35 работает в двух режимах — рабочем и контрольном, поэтому усложняется управление им,необходима периодическая смена режима работы.

Известен также ЦАП, содержащий 2О источник напряжения, ключевые транзисторы, базы которых соединены с шинами входного кода,. и токозадающих г раяэисторов, гг токопроводящих транзисторов и ийжектирующий транзис- »5 тор, коллекторы которого соединены с первыми коллекторами соответствующих токозадающих транзисторов, база с эмиттерами ключевых. транзисторов и общей шиной устройства, эмиттер— с выходом источника напряжения L 23.

Недостатком данной схемы является низная точность, которая определяется технологией изготовления микросхем.

Цель изобретения - повышение точности. 35

Поставленная цель достигается тем, что в ЦАП, содержащий источник напряжения, гг ключевых транзисторов, баЗы которых соединены .с шинами входного кода, гг токозадающих транзисторов, И 40 токопроводящих транзисторов и инжекти. рующий транзистор, коллекторы которого соединены с первыми коллекторами соответствующих токоэадающих транзисторов, база - с эмиттерами ключевых 45 транзисторов и общей шиной устройства эмиттер - с выходом источника напряжения, ввецены и корректирующих транзисторов и И+1)-й токопроводящий транзистор,. база и первый коллектоР которого соединен с источником эталонного тока, эмиттер — с эмиттерами всех токопреводяших транзисторов и эмиттером инжектирующего транзистора, коллекторы которого подключены к базам соответствующих токозадающих транзисторов и первым коллекторам токозадающих транзисторов более старших разрядов вторые коллекторы токозадающих транзисторов соединены с базами и первыми коллекторами токо- 60 проводящих транзисторов, вторые коллекторы которых подключены к базам и первым коллекторам ключевых транзисторов, вторые коллекторы которых соединены с выходной шиной устройствами причем третьи коллекторы токопроводящих транзисторов подключены к б зам и первым коллекторам корректирующих транзисторов, вторые коллекторы которых соединены с базами соответствующих. токозадающих транзисторов и коллекторами токопроводящих транзисторов более младших разрядов, при этом эмиттеры корректирующих и токозадающих транзисторов соединены с общей шиной устройства.

На чертеже представлена электричес. кая принципиальная схема четырехразрядного ЦАП.

ЦАП содержит инжектирующий транзистор 1, токозадающие транзисторы

2-5, блок 6 из токопроводящих транзисторов 7-11, корректирующие трайзисторы 12-15, ключевые транзисторы

16-19.

База транзистора 1 и эмиттеры транзисторов 2-5, 12-19 соединены ,с шиной йулевого потенциала- Кол лекторы транзистора 1, инжектирующего постоянный ток 1, соединены соответственно с базой и первым коллектором транзисторов 2-5. Вторые коллекторы транзисторов 2-5 соединены соответственно с базой и первым коллектором транзисторов 7-10. Первый коллектор и база транзистора 2 соединены с четвертым коллектором транзистора 8, пятым коллектором транзистора 9, шестым коллектором транзистора 10, пятым коллектором транзистора 11 и вторым коллектором транзистора 12. Третий коллектор транзис тора 2, первый коллектор и база транзистора 3 объединены с четвертым коллектором транзистора 9, пятым коллектором транзистора 10, четвертым коллектором транзистора 11 и вторым коллектором транзистора 13. Четвертый коллектор транзистора 2, третий коллектор транзистора 3, база и первый коЛлектор транзистора 4 объединены с четвертым коллектором транзистора

10, третьим коллектором транзистора

11 и вторым коллектором транзистора

14. Пятый коллектор транзистора 2, четвертый коллектор транзистора 3, третий коллектор транзистора 4, база и первый коллектор транзистора

5 объединены с вторыми коллекторами

11 и 15. Вторые коллекторы транзисторов 7-10 соответственно соединены с базами и первыми коллекторами транзисторов 12-15. Третьи коллекторы транзисторов 7-10 объединены соответственно с базами и первыми коллекторами транзисторов 16-19, базы которых соединены также с шинами входного кода. Вторые коллекторы тран- зисторов 16-19 соединены с выходом устройства, эмиттеры транзисторов

1,7-.11 подключены к источнику 20.

База и первый коллектор транзистора

1035791 где b lg д1 — величины отклонения разрядных токов от опорной величины.

Аналогичным образом можно запи1g сать

1о

Iby,4 — 4+ Ь14 где сц; (.,(, g — значения кода на входных шийах устройства.

При at =0 входной ток 1-ro тран1 эистора отбирается входной шиной, поэтому в этом случае d.,11э»„ =О. В противном случае (d =1) входной ток

1-го транзистора передается на выход устройства (с1„1 »=lэ»„.). Ключевой 2О транзистор при g =1 работает как

I. повторитель тока.

Таким образом, при М,1=0, at =de=

=. 44 =1 выходной ток равен

1ьы» " ьчqq +1В»qg+ 1м 19

lo +

1еч,= з+ 1ь1 ».и--1э = lоН6 °

Тогда

Входные токи транзисторов 16-19 равны соответственно 1О;

Следовательно, при о „=О,с1.уй --Ы4 =1. ЗО

Ъм= — 1,:

- 16 О.

Формируются разрядные токи токозадающими транзисторами 2-5.

Наличие корректирующих транзисто- 35 ров 12-15 позволяет. производить коррекцию разрядных токов в процессе работы устройства.

Формирование разрядных токов осу. ществляется следующим образом. 40

Токозадающие транзисторы 2-5 имеют коэффициенты передачи 1/2.

Первые коллекторы этих транзисторов, соединенные с базами, имеют площадь в два раза большую, чем .площадь остальных коллекторов. Транзисторы

7-11 являются управляемыми источйиками тока, токи, инжектируемые коллекторами этих транзисторов, равны их входньм токам. Например, коллекторный ток транзистора 7 равен коллектор о ному току транзистора 2. Таким образом, ток, инжектируемый транзистором

8, равен коллекторному току транзистора 3 и так далее. Это достигается путем изоляции базовой области тран- э5 зисторов 7-11 от шины нулевого потенциала, таким образом транзисторы

7-11 являются "токовым зеркалом" р-И- р типа. Транзисторы 12-19 имеют коэффициент передачи по току равный 60 единице.

Входной ток транзистора 3 определяется из соотношения

1ю;= lo-1к e l ъ65

11 соединены с источником эталонного тока младшего разряда

Устройство работает следующим образом.

Разрядный ток, сформированный токозадающими, токопроводящими и корректирующими транзисторами подается на входы ключевых транзисторов 16-19..

Величина выходного тока ключевых транзисторов.определяется значением входного кода

ВЬ1»- B»ae+s»<„+<+ Ь»4Я+ к И.к,у

Так как транзистор 2 имеет коэффициент. передачи по току О, 5 1„=0, 5 <

x(f +ь1 ), тогда

l ь» =1о-0,5!о — ь1ъ =о lo - a)s

l o d4. 1о s4

1K = — = 1к= +

2. 4 2

4,,= 1о/4 1ъ/ ; 1к = „6 +—

Коррекция разрядных токов ЦАП осуществляется следующим образом

Коллекторные токи транзисторов

7-10 равны по абсолютной величине коллекторным токам транзисторов

2-5 соответственно, но противоположны по знаку, так как в первом.алучае коллекторные токи втекающие, -в другом — вытекающие.

Следовательно

I 1к l-!Мт I 1 2 I 1 1к4ъ! I.Ü(9 l t lky11 к14 1"Ф 1к41 к " ю к6

Величина отклонения коллекторного тока (раерядного тока младшего разряда) от эталонной величины 1, равная ьl > определяется иэ соотношения 16 -1K11 1к45 °

Транзистор 11 имеет вытекающий коллекторный ток и, следовательно, положительный знак, коллекторному току транзистора 15 присвоим отрицательный знак. положим, что 11Kqq I =l l Kqq l, тогда

Ь1< — — О, а ток 1>« I /g . В случае, если 11к,„ I> 1 1К,> 1, т. е. разрядный ток младшего разряда меньше заданйой опорной величины, из логики работы не- .. обходимо увеличить входной ток транзистора 5, что и осуществляется в предлагаемой схеме, так как

615 1 к и-1к ч7 О т.е. ток, инжектируемый транзистором

11, равный по величине Тэ не полностью отбирается транзистором 15, величина которого равна весу младшего .Разряда. ЦАП (lol ü),à часть его .поступает на вход транзистора 5. Увеличение входного тока транзистора 5 приводит к увеличению коллекторного тока

1035791!

11 = 1!к +! Щ+! Kq IKqy:

ВНИИПИ Заказ 5854/59 Тираж 936 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4 транзистора 15, при этому! уменьшается. Таким образом, разрядный ток младшего разряда увеличивается до величины опорного тока I

В случае, если ! д ! k9 не только ток, иижектируемый транзистором 11 полностью отбирается транзистором 15, отбирается и часть входного тока транзистора 5. Таким образом, в этом случае величина имеет отрицательное значение. Умень- 10 шение входного тока транзистора 5 приводит к уменьшению коллекторного тока транзистора 15, и следовательно, . к равенству его величине опорного тока !з. 15

Тогда для транзистора 4, второго разряда ЦАП можно записать 4 "и !к о км= 1к о !к14 а для остальных разрядов ЦАП

i к о+!к -!к

Осуществление коррекции погрешности разрядных токов в рабочем режиме позволяет существенно увеличить точность и быстродействие устройства.