CN1266308A

CN1266308A - 2n数列独立电压式DA转换器

Info

Publication number: CN1266308A
Application number: CN99101492.8A
Authority: CN
Inventors: 梅卫平
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-03-03
Filing date: 1999-03-03
Publication date: 2000-09-13

Abstract

2ⁿ数列独立电压式晶体管DA转换器,是由能够独立产生1、2、4、8…2n电压数列的n组晶体管(也可以用独立的变压器绕组、电阻、电容等元件)与相应的n组电子开关,电阻按图1的方法连接而成。可以在集成电路中得到高价比的大规模集成芯片,如24比特DA转换器芯片。由变压器绕组取代晶体管,与采样电路、AD转换器、光电耦合器及单稳态触发器,双向晶闸管等组成高精度的交流稳压器如图2,其响应速度,控制精度都优于现行的交流稳压器。

Description

2n数列独立电压式DA转换器

本发明是涉及数字电路领域内的发明，特别是DA转换器的发明。

我们知道，现代文明生活中，随着计算机的普及，数字电路得到了越来越广泛地的应用。数字电路只能处理数字信号，而实际应用中又往往需要利用数字电路来处理模拟信号，如生产过程中的压力、温度、位移......信号，经过传感器变成电压或电流信号，这些电压、电流都是连续变化的模拟量。在生产过程中，要把这些模拟量转变成数字量，才能在计算机中进行加工、运算、处理。而经过计算机处理后的数字量，再转换成相应的模拟量，才能去控制执行机构去执行，这种把模拟量转换成数字量，我们称之为AD转换器，而把数字量转换成模拟量的，称之为DA转换器。从数字式电表到VCD，从可编程序控制器，到光纤通讯都离不开这两种转换器。

在各种DA转换器中，有积分式，逐次比较式，并行比较式和串并行比较式等而在通用器件中，逐次比较式已成了主流，在逐次比较式转换器中，它的核心转换部分，有权电阻网络，权电流型，电容阵列，R-2RT电阻网络，它们各有所长，在这里，我提出一种2ⁿ数列独立电压式晶体管转换器，线路如图1，由能独立产生1、2、4、8....2ⁿ电压数列的晶体管(也可以用变压器的独立绕组、电阻、电容等元件)2、BG1，4、BG2，6、BG3，8、BGn及18、bgn，20、bg3，22、bg2，24、bg1；电子开关(也可以用机械式开关，但不能用于集成电路中)9、SDN，10、SD3，11、SD2，12、SD1，13、Sd1，14、Sd2，15、Sd3，16、Sdn与偏流电阻(I²L电路技术中或MOS电路中，是否可以不用？我想随着技术的完善，应该是可以的)，1、R1，3、R2，5、R3，7、RN，17、rn，19、r3，21，1r2，23、r1等元件，按图1的方法连接而成。其中电子开关12与13、11与14、10与15、9与16是一组，并且是同步的，而且是反接的。当SD1与BG1接通，Sd1一定要与bg1断开，同理，当SD电子开关与BG的晶体管断开，Sd边的电子开关一定要与bg边的晶体管接通。VR为电源电压(也就是标准电压)，Vmax为输出电压。其工作原理是：当控制信号是数字量000...0输入给电子开关SD1、Sd1、SD2、Sd2...SDn、Sdn时，SD边开关都与BG边晶体管断开，而sd边开关与bg边晶体管接通，标准参考电压VR全部由dg晶体管分压，输出电压Vmax相对电源电压VR为0，当控制信号是数字量111...1输入给电子开关SD1、Sd1、SD2、Sd2....SDn、Sdn时，SD边开关全部与BG边晶体管全部断开，而与电源电压正极全部接通，电源电压全部由BG边晶体管分压，输出电压VR相对于电源电压是最大的，即等于电源电压VR。当任何一种输入信号的数字量输入给电子开关SD、Sd时，都会接通与断开相的BG、bg晶体管，就会输出一个对应的模拟量。如输入0010...0，电子开关只有SD3接通BG3晶体管，面d3又与bg3晶体管断开，电源电压VR就由BG3、bg1、bg2、bg4...bgn分压，而输出电压又直接接在BG3上，那么输出电压Vmax等于：Vmax＝BG3/BG3+bg1+bg2+bg4......bgn×VR

因为BG3＝bg3所以，输出电压是BG边晶体管接通数相加的总和：

Vmax＝BG1+BG2+...BGn)

从而使输入的数字量转变成模拟量，完成DA转换。这种2ⁿ数列独立电压式晶体管转换电路，因各组电压是独立，不但可以进行人为的设定，而且还可以以不同的元件来建立这种独立的电压，哪一种元件容易集成，就可以用哪种元件集成，在一块单片内，可以同时用晶体管，电阻、电容等元件建立相应的电压，灵活运用，可以求得一种高价比值的集成电路单片(如24比特DA转换器蕊片)，对AD转换器来说，可以方便地生产出DA转换矩阵，从而得到一种高分辩率，高速的AD转换器。因AD转换器是另外一种技术方案，在这里，只作简单地介绍，不作其他要求。

在这种2ⁿ数列独立电压式DA转换电路中，如果把建立独立电压的元件，用变压器的独立绕组，再加一些其它的元件，就是一个高精度交流稳压器，线路如图2，由1、欠压指示器，2、数据采集系统，3、并行输出的SB制AD转换器，4、过压保护器，5、n组光电耦合器，6、n组单稳态触发器，7、n组双向晶闸管，8、2n数列的独立电压绕组，9、输出电压绕组，VR为变化的电源电压，Vmax为输出电压，0、共用地线，其原理是：当电网电压的变化，或输出电压的微变，都经过数据采集系统，加以加工、整理，送给AD转换器，输出并行的SB制数字量，通过光电籍合器，送给各单稳态触发器，去控制各双向晶闸管的断开与接通，使变压器的初级电压与电网电压一致，使输出的交流电压保持高度稳定。这种高精度交流稳压器(严格地说是一种DA转换器)，具有响应时间短，控制电压精度高功率不限，电压不限等优点，是交流稳压器中的理想产品。如果把数据采集系统的数据，经过计算机进行加工、运算，就是一个高精度交流调压器，这种系统用于发电机的励磁，用于变电站网络中，功率的补偿，电压的调整，炼钢炉，火车牵引等方面的电压调节，具有非常广阔的前景。

Claims

1、一种用于DA转换电路的2ⁿ数列独立电压式晶体管转换器，其特征是：由能独立产生1、2、4、8......2ⁿ电压的n个晶体管(也可以是变压器绕组、电阻、电容)，与相应的n个电子开关、电阻按图1的方法连接而成。由电子开关根据输入的数字量去接通，关断相应的晶体管(也可以是变压器绕组、电阻、电容)，从而获得与数字量相对应的模拟量，完成DA转换。

2、应用由权利要求1所述的2ⁿ数列独立电压式DA组成的交流调压、稳压器，其特征是：由采样电路收集变化的数据，通过AD转换成数字量，然后以光电耦合器，单稳态触发器，去控制相应的双向晶闸管去接通、关断独立的变压器绕组，使变压器的初级绕组随着电网的电压升降而升降，从而使变压器的输出电压不变，完成交流稳压的目的。