CS204209B1

CS204209B1 - Digital analogous converter

Info

Publication number: CS204209B1
Application number: CS188378A
Authority: CS
Inventors: Josef Vedral
Original assignee: Josef Vedral
Priority date: 1978-03-24
Filing date: 1978-03-24
Publication date: 1981-04-30

Description

Vynález řeší zapojeni číslicové analogového převodníku s cyklickou záměnou odporů v děliči napětí.The invention solves the connection of a digital analogue converter with cyclic switching of resistors in a voltage divider.

Dosud známá zapojení číslicově analogových převodníků pracují na principu sčítání váhových proudů na vstupu operačního zesilovače nebo na principu šířkové modulace referenčního napětí. První způsob převodu vyžaduje přesné.odporové sítě, případně jejich justáž, druhý způsob vyžaduje kvalitní integrační zesilovač, integrující šířkově modulovaný impulsní signál s vysokým rozsahem střídy.Previously known digital-to-analog converter connections work on the principle of adding up the weight currents at the input of the operational amplifier or on the principle of the width modulation of the reference voltage. The first method requires accurate resistance networks, or their adjustment, the second method requires a quality integration amplifier, integrating a width-modulated pulse signal with a high duty cycle.

Uvedené nevýhody odstraňuje číslicově analogový převodník podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že sestává ze shodných odporů, například prvního odporu, druhého odporu, třetího odporu a čtvrtého odporu, jež jsou jedním koncem spojeny s neinvertujicím vstupem prvního operačního zesilovače, jehož invertující vstup je spojen s jeho výstupem. Druhé konce shodných odporů jsou spojeny s analogovými vstupy přepínačů, jejichž první analogové výstupy jsou spojeny se zdrojem referenčního napětí. Druhé analogové výstupy jsou spojeny se zemí a jejich řídicí vstupy jsou spojeny s výstupy kruhového registru. Vstupy kruhového registru jsou spojeny s prvními výstupy číslicového dekodéru.These disadvantages are overcome by the digital-to-analog converter according to the invention. Its essence is that it consists of identical resistors, for example a first resistor, a second resistor, a third resistor and a fourth resistor, which are connected at one end to the non-inverting input of the first opamp whose inverting input is associated with its output. The other ends of the same resistors are connected to the analog inputs of the switches, whose first analog outputs are connected to the reference voltage source. The other analog outputs are connected to ground and their control inputs are connected to the ring register outputs. The circular register inputs are connected to the first outputs of the digital decoder.

Dále je podle vynálezu výhodné, jestliže druhé výstupy číslicového dekodéru jsou spojeny s řídicími vstupy přepínačů, jejichž analogové vstupy jsou přes váhové odpory spojeny s invertujícím vstupem druhého operačního zesilovače. První analogové výstupy přepínačů jsou spojeny se zdrojem referenčního napětí a jejich druhé analogové výstupy jsou spojeny se zemi. Výstup prvního operačního zesilovače je spojen přes pátý odpor s invertujícím vstupem druhého operačního zesilovače, jenž je spojen přes šestý odpor s výstupem druhého operačního zesilovače, který je současně analogovým výstupem číslicově analogového převod204209 niku. Vstup číslicového -dekodéru je číslicovým vstupem číslicové analogového převodníku. Předností zapojení číslicově analogového převodníku podle vynálezu je podstatné zvýšení statické přesnosti převodu, nebol bity vstupního číslicového signálu s nejvyššími váhami jsou převáděny metodou cyklické záměny odporů v děliči napětí, jež vylučuje vliv nepřesnosti a nestability odporů na přesnost převodu. Bity vstupního číslicového signálu s nižšími váhami jsou převáděny metodou paralelního číslicově analogového převodu s váhovou odporovou sítí. Další předností zapojení je odstranění justáže odporů.Furthermore, according to the invention, it is advantageous if the second outputs of the digital decoder are connected to the control inputs of the switches, whose analog inputs are connected to the inverting input of the second operational amplifier via weight resistors. The first analog outputs of the switches are connected to a reference voltage source and their second analog outputs are connected to ground. The output of the first opamp is coupled via the fifth resistor to the inverting input of the second opamp, which is coupled via the sixth resistor to the output of the second opamp, which is also the analog output of the digital-to-analog converter 2020209. The digital decoder input is the digital input of the digital analog converter. The advantage of wiring a digital-to-analog converter according to the invention is to substantially increase the static accuracy of the conversion, since the bits of the input digital signal with the highest weights are converted by the method of cyclic swapping of resistors in voltage divider eliminating the effect of inaccuracies. The bits of the input digital signal with lower weights are converted by the method of parallel digital-analog conversion with the weight resistive network. Another advantage of wiring is the elimination of resistance adjustment.

Zapojení číslicově analogového převodníku podle vynálezu je blíže objasněno na přiloženém výkrese a popisem čtyřbitového Číslicově analogového převodníku.The wiring of the D / A converter according to the invention is explained in more detail in the attached drawing and the description of the four-bit D / A converter.

Číslicově analogový převodník sestává ze shodných odporů, například prvního odporu X, druhého odporu 2, třetího odporu J a čtvrtého odporu X, jež jsou jedním koncem spojeny s neinvertujícím vstupem 91 prvního operačního zesilovače jehož invertující vstup 92 je spojen s jeho výstupem 93. Druhé konce shodných odporů jsou spojeny s analogovými vstupy 111. 121 . 131 . 141 přepínačů 11 . 1 2. 13. XX, jejichž první analogové výstupy 112, 122. 132. 142 jsou spojeny s referenčním zdrojem 1 9. Druhé analogové výstupy 113. 123. 133. 143 přepínačů XX, XX, XX a XX jsou spojeny se zemí 20 a jejich řídicí vstupy 114. 124. 134. 144 jsou spojeny s výstupy 175. 176. 177. 178 kruhového registru 1 7. jehož hodinový vstup 179 je spojen s generátorem impulsů a jehož vstupy 171. 172. 173. 174 jsou spojeny g prvními výstupy 181, 182. 183. 184 číslicového dekodéru 18.The digital-to-analog converter consists of identical resistors, for example the first resistor X, the second resistor 2, the third resistor J and the fourth resistor X, which are connected at one end to the non-inverting input 91 of the first opamp. the same resistors are connected to the analog inputs 111, 121. 131 141 switches 11. 1 2. 13. XX whose first analog outputs 112, 122. 132. 142 are connected to reference source 1 9. Second analog outputs 113, 123, 133. 143 switches XX, XX, XX and XX are connected to ground 20 and their control inputs 114, 124, 134, 144 are coupled to the outputs 175, 176, 177, 178 of the circular register 17, whose clock input 179 is coupled to the pulse generator, and whose inputs 171. 172. 173. 174 are connected by the first outputs 181, 182. 183. 184 digital decoder 18.

Číslicově analogový převodník dále sestává z váhových odporů X, 6, jež jsou jedním koncem spojeny s invertujícím vstupem 101 druhého operačního zesilovače 10 a druhé konce váhových odporů £, 6 jsou spojeny s analogovými vstupy 151. 161 přepínačů 1 5. 16. jejichž první analogové výstupy 152. 162 jsou spojený s referenčním zdrojem 1g. Druhé analogové výstupy 153. 163 přepínačů XX, 16 jsou spojeny se zemí 20 a jejich řídicí vstupy 154. 164 jsou spojeny s druhými výstupy 185. 186 číslicového dekodéru 18.The digital-to-analog converter further comprises weight resistors X, 6 which are connected at one end to the inverting input 101 of the second operational amplifier 10 and the other ends of the weight resistors 6, 6 are connected to the analog inputs 151. 161 the outputs 152, 162 are coupled to a reference source 1g. The second analog outputs 153, 163 of switches XX, 16 are coupled to ground 20, and their control inputs 154, 164 are coupled to second outputs 185, 186 of the digital decoder 18.

Invertující vstup 101 druhého operačního zesilovače 10 je spojen přes pátý odpor 2 s výstupem 93 prvního operačního zesilovače 2 a zároveň je spojen přes šestý odpor 8 s výstupem 102 druhého operačního zesilovače 1 0. který je současně analogovým výstupem 23 číslicově analogového převodníku a vstup 187 číslicového dekodéru 18 je současně číslicovým vstupem 22 číslicově analogového převodníku.The inverting input 101 of the second operational amplifier 10 is coupled via the fifth resistor 2 to the output 93 of the first operational amplifier 2 and simultaneously coupled via the sixth resistor 8 to the output 102 of the second operational amplifier 10 which is simultaneously the analog output 23 of the digital-to-analog converter. the decoder 18 is simultaneously the digital input 22 of the digital-to-analog converter.

Číslicově analogový převodník pracuje tak, že prvé dva bity číslicového signálu s vyššími váhami jsou dekódovány v číslicovém dekodéru 18 na čtyřbitový kód, jimž je přednastavován kruhový registr 1 7. řízený generátorem impulsů, který je připojen na hodinový vstup 179 přes svorku 21 . Kruhový registr 17 ovládá přepínače XX, 1 2. 13 a XX, které synchronně přepínají shodné odpory, první odpor χ, druhý odpor 2, třetí odpor J a čtvrtý odpor X, k referenčnímu zdroji 19 nebo k zemi 20 < První operační zesilovač 2 pracuje ve funkci sledovače napětí. K výstupu prvního operačního zesilovače 2 je připojen invertor, tvořený pátým odporem 2, šestým odporem 8 a druhým operačním zesilovačem 10. Číslicově analogový převodník je dále doplněn přepínači 15 a 16. přepínajícími váhové odpory 2 a 6 k refernčnímu zdroji 19 nebo k zemi 20. Přepínače jsou řízeny bity číslicového signálu s nižšími váhami. Za předpokladu synchronního přepínání shodných odporů je dělicí poměr číslicově analogového převodníku určen počtem shodných odporů a hodnotami váhových odporů X, 6.The digital-to-analog converter operates in such a way that the first two bits of the higher-weight digital signal are decoded in the digital decoder 18 to a four-bit code preset by a pulse generator-controlled ring register 17 connected to clock input 179 via terminal 21. The ring register 17 controls switches XX, 1, 2. 13 and XX which synchronously switch the same resistors, the first resistor χ, the second resistor 2, the third resistor J and the fourth resistor X, to the reference source 19 or to ground 20. as a voltage monitor. An inverter consisting of a fifth resistor 2, a sixth resistor 8, and a second operational amplifier 10 is connected to the output of the first operational amplifier 2. The digital-to-analog converter is further supplemented with switches 15 and 16 to switch the weight resistors 2 and 6 to the reference source 19 or ground 20. The switches are controlled by lower-weight digital signal bits. Assuming synchronous switching of identical resistors, the dividing ratio of the D / A converter is determined by the number of identical resistors and by the values of weight resistances X, 6.

Číslicově analogový převodník podle vynálezu lze užít při konstrukci přesných analogově číslicových, číslicově analogových převodníků a kalibrátorů napětí s vysokou statickou přesností a časovou a teplotní stabilitou.The digital-to-analog converter according to the invention can be used in the construction of precision analog-to-digital, digital-analogue converters and voltage calibrators with high static accuracy and time and temperature stability.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Digital-to-analog converter, characterized in that it consists of identical resistors, for example a first resistor (1), a second resistor (2), a third resistor (3) and a fourth resistor (4), which are connected at one end to a non-inverting input (91). ) of the first operational amplifier (9), whose inverting input (92) is connected to its output (93) and the other ends of the same resistors are connected to the analog inputs (111, 121, 131, 141) of the switches (11, 12, 13, 14) ) whose first analog outputs (112, 122, 132, 142) are connected to a reference voltage source (19), their second analog outputs (113, 123, 133, 143) are connected to ground (20) and their control inputs (19). 114, 124, 134,, 44) are connected to the outputs (175, 176, 177, 178) of the circular register (17), whose inputs (171, 172, 173, 174) are connected to the first outputs (181, 182, 183) , 184) a digital decoder (18).

A digital to analog converter according to claim 1, characterized in that the second outputs (185, 186) of the digital decoder (18) are connected to the control inputs (154, 164) of the switches (15, 16) whose analog inputs (151, 161). connected to the inverting input (101) of the second operational amplifier (10) via the weight resistors (5, 6), their first analog outputs (152, 162) being connected to a reference voltage source (19) and their second analog outputs (153, 63) are connected to ground (20), while the output (93) of the first operational amplifier (9) is connected via a fifth resistor (7) to the inverting input (101) of the second operational amplifier (10) connected via a sixth resistor ( 8) with an output (102) of the second operational amplifier (10) which is simultaneously an analog output (23) of the digital-to-analog converter and the input (187) of the digital decoder (18) is simultaneously a digital input (22) of the digital-to-analog converter.