CS205369B1

CS205369B1 - Connexion of digital-to-analog converter

Info

Publication number: CS205369B1
Application number: CS108378A
Authority: CS
Inventors: Jan Bydzovsky
Original assignee: Jan Bydzovsky
Priority date: 1978-02-21
Filing date: 1978-02-21
Publication date: 1981-05-29

Description

AuMr vynálezu BYDŽOVSíď JAN ing.CSc., PRAHAAuMr Invention BYDŽOVSíd JAN ing.CSc., PRAGUE

Zapojeittí Číslicově analogového převodníkuConnection of Digital to Analogue Converter

Zapojení číslicově analogového převodníku zejména pro teplotní kompenzaci»Connection of digital to analog converter especially for temperature compensation »

Vě zdroji referenčního napěláí je k emitpru výstupního transistoru ijnverizně zapojena dvojice prvního a druhého koapenzačního transistoru, z jejichž středu je vyvedena zpětná vazba na invertující vstup inverzního zesilovače. Kompenzační transistory jsou téihož typu vodivosti jako dvojice spínacích transistorů ze spínací části převodníku. V ní je v sérii s výstupním odporem zapojen pomocný kompenzační transistor, zapojený na nulovou sběrnici jako spínací transistory a báze je připojena na výstupní sběrnici zdroje referenčního napětí.In the reference voltage source, a pair of first and second co-condensation transistors are inversely connected to the emitter of the output transistor, from whose center the feedback to the inverting input of the inverse amplifier is drawn. Compensating transistors are of the same conductivity type as a pair of switching transistors from the switching part of the transmitter. There is an auxiliary compensation transistor connected in series with the output resistor connected to the neutral bus as switching transistors and the base is connected to the output bus of the reference voltage source.

205 369205 369

O S 3 6 9N E 3 6 9

Vynález se týká zapojení číslicově analogového převodníku zejména pro teplotní kompenzaci, sestávající ze zdroje referenčního napětí s referenční diodou a inverzním zesilovačem, na jehož výstup je připojena báze výstupního transistoru v zapojení se společným emitorem a ze spínací analogové části, v níž jsou na výstupu zdroje referenčního napětí paralelně zapojeny dvojice inverzně zapojených spínacích transistorů téhož typu vodivosti, jejichž středy jsou přes váhové odpory připojeny na výstup převodníku.BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates to a digital-to-analog converter, particularly for temperature compensation, comprising a reference voltage source with a reference diode and an inverse amplifier to which a common emitter base transistor base is connected and a switching analogue portion A pair of inversely connected switching transistors of the same conductivity type are connected in parallel, the centers of which are connected to the output of the converter via weight resistors.

Při použití číslicově analogového převodníku v průmyslových aplikacích je požadována nezávislost výstupního napětí na změnách teploty v rozmezí 0 až 70 °C«When using a D / A converter in industrial applications, the output voltage is independent of temperature variations between 0 and 70 ° C «

Tak například u 10 bitového číslicově analogového převodníku je při zachování rozlišovací schopnosti převodníku 1 bit požadována při maximálním výstupu 5 V při nejvyšší váhové hodnotě stabilita výstupního napětí + 0,5 mV.For example, with a 10-bit digital to analog converter, while maintaining the resolution of the 1-bit converter, the output voltage stability + 0.5mV is required at a maximum output of 5V at the highest weight value.

Dosud známými obvody pro stabilizaci pracovního režimu transistoru, zejména zpětnou vazbou a proti změnám teploty nelze tento požadavek splnit, rovněž tak ani zapojením teplotně závislých prvků jako například termistorů, poristorů do obvodu transistoru.The hitherto known circuits for stabilizing the transistor operating mode, in particular feedback and against temperature changes, cannot be met, nor can the temperature-dependent elements such as thermistors, poristors be connected to the transistor circuit.

Zapojení známého převodníku se zpětnou vazbou ve zdroji referenčního napětí sestává ze zdroje referenčního napětí, v němž je zapojena v nepropustném směru polovaná referenční dioda, připojená katodou na neinvertující vstup inverzního zesilovače, na jehož výstup je připojena báze transistoru,.Transistor Y.zapojení se společným emitorem, z jehož výstupu je vyvedena zpětná vazba na invertující vstup inverzního zesilovače a ze spínací analogové části, v níž jsou budící transistory a mezi výstupní sběrnicí zdroje referenčního napětí a společnou nulovou sběrnicí připojeny paralelně dvojice nebo-li výstupními obvody inverzně spojených spínacích transistorů téhož typu vodivosti.The connection of a known feedback converter in a reference voltage source consists of a reference voltage source in which a polarized reference diode is connected in the impermeable direction, connected by a cathode to a non-inverting input of an inverse amplifier to which a transistor base is connected. an emitter whose output leads to feedback on the inverting input of the inverse amplifier and the switching analogue part, in which pairs or between the output circuits of inversely connected switching transistors of the same type are connected in parallel between the output bus of the reference voltage source and the common zero bus conductivity.

Báze. spínacích transistorů a budících transistorů jsou připojeny na svorky, na něž je přiváděno ovládací napětí. Středy inverzně výstupními obvody spojených dvojic spínacích transistorů téhož typu vodivosti jsou přes váhové odpory připojeny na výstup převodníku s výstupním odporem. Běžně se provádějí převodníky 8, 10, 12 a 16 bitové.Base. the switching transistors and the driving transistors are connected to the terminals to which the control voltage is applied. The centers of the inverse output circuits of the connected pairs of switching transistors of the same conductivity type are connected to the output of the converter with output resistance via weight resistors. Commonly, 8, 10, 12 and 16 bit converters are performed.

V závislosti na okolní teplotě se mění vnitřní odpor jednotlivých transistorů. Například u zapnutého spínacího transistoru se zvětšuje úbytek napětí emitor-kolektor a v důsledku toho se zmenšuje výstupní napětí přivedené přes váhový odpor na výstup převodníku. Podobně u.zapnutého spínacího transistoru se zvětšuje úbytek emitorkolektor v závislosti na teplotě, čímž se zvyšuje vnitřní odpor tohoto transistoru a zvětšuje se napětí na výstupu převodníku.Depending on the ambient temperature, the internal resistance of each transistor changes. For example, when the switching transistor is switched on, the emitter-collector voltage drop increases and, as a result, the output voltage applied via the weight resistor to the converter output decreases. Similarly, when the switching transistor is switched on, the emitter decreases as a function of temperature, increasing the internal resistance of the transistor and increasing the voltage at the output of the transducer.

Nevýhody nevykompenzování kolísání výstupního, napětí způsobeného změnami teplot u známých zapojení převodníku v podstatě odstraňuje- zapojení číslicově analogového převodníku pro teplotní kompenzaci podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že ve zdroji referenčního napětí je k emitoru výstupního transistoru inverzně zapojena dvojice prvního a druhého kompenzačního transistoru, Z jejich středu je vyvedena zpětná vazba na invertující vstup inverzního zesilovače. Kompenzační transistory jsou téhož typu vodivosti jako dvojice spínacích transistorů. ve spínací analogové části převodníku. Ve spínací analogové části je v sérii s výstupním odporem zapojen pomocný kompenzační transistor, zapojený na nulovou sběrnici jako spínací transistory. Jeho báze je připojena na výstupní sběrnici zdroje referenčního napětí.The disadvantages of not compensating for variations in the output voltage variation caused by temperature variations in the known transducer wiring basically eliminate the wiring of the digital-to-analog temperature compensation transducer of the present invention. From their center is feedback to inverting input of inverse amplifier. Compensating transistors are of the same conductivity type as a pair of switching transistors. in the switching analogue part of the converter. In the switching analogue part, an auxiliary compensating transistor is connected in series with the output resistor, connected to the neutral bus as switching transistors. Its base is connected to the output bus of the reference voltage source.

Nového nebo vyššího účinku je dosaženo, zvýšením rozsahu pracovních teplot a zvýšením rozlišovací schopnosti převodníku.A new or higher effect is achieved by increasing the operating temperature range and increasing the transducer resolution.

Na připojených výkresech je na obr, 1 uvedeno schéma zapojení bez kompenzace a na obr, 2 je příklad dle vynálezu.1 shows a circuit diagram without compensation and FIG. 2 shows an example according to the invention.

Příklad známého zapojení převodníku se zpětnou vazbou ve zdroji referenčního napětí je vyznačen na obr, 1 připojeného výkresu. Převodník sestává ze zdroje referenčního napětí R, v němž je zapojena v nepropustném směru polovaná referenční dioda D, připojená katodou na neinvertující vstup inverzního zesilovače Z, na jehož výstup je připojena báze transistoru I. Transistor T v zapojení se společným ' emitorem, z jehož výstupu je vyvedena zpětná vazba na invertující vstup inverzního zesilovače Z a ze spínací analogové Části S, v níž jsou budící transistory 22» 21» a mezi výstupní sběrnici V zdrpje referenčního napětí R a společnou nulovou sběrnicí 0 připojeny paralelně dvojice (výstupními obvody) inverzně spojených spínacích transistorů 10, 20, 11 - 21, 12-22 téhož typu vodivosti.An example of a known feedback converter in a reference voltage source is shown in FIG. 1 of the accompanying drawing. The transducer consists of a reference voltage source R in which a polarized reference diode D is connected in an impermeable direction, connected by a cathode to a non-inverting input of an inverse amplifier Z, to which a base of transistor I is connected. feedback is applied to the inverting input of the inverse amplifier Z and the switching analogue part S, in which the excitation transistors 22 ' and 21 ' in between the output voltage V and the common zero bus 0 are connected in parallel with the pairs 10, 20, 11 - 21, 12-22 of the same conductivity type.

Báze spínacích transistorů 20, 21, 22 a budících transistorů 30» 21» 32 jsou připojeny na svorky 200, 202, na než je přiváděno ovládací napětí. Středy inverzně výstupními obvody spojených dvojic spínacích transistorů 10 - 20, 11 - 21, 12 - 22 téhož typu vodivosti jsou přes váhové odpory 60, 61, 62 připojeny na výstup převodníku s výstupním odporem Rv, Běžně se provádějí převodníky 8, 10, 12 a 16 hitové,The bases of the switching transistors 20, 21, 22 and the driving transistors 30, 21, 32 are connected to terminals 200, 202, to which the control voltage is applied. The centers of inverse output circuits of connected pairs of switching transistors 10 - 20, 11 - 21, 12 - 22 of the same conductivity type are connected to the output of the converter with output resistor Rv via weight resistors 60, 61, 62. Usually converters 8, 10, 12 and 16 hitové,

Z .důvodu přehlednosti jsou na výkrese znázorněny jen tři dvojice spínacích transistorů a jim příslušející pomocné transistory,For the sake of clarity, only three pairs of switching transistors and their associated auxiliary transistors are shown in the drawing,

V závislosti na okolní teplotě se mění vnitřní odpor jednotlivých transistorů. Například u zapnutého spínacího transistoru 11 se zvětšuje úbytek napětí emitorkolektor a v důsledku toho se zmenšuje výstupní napětí přivedené přes váhový odpor 61 na výstup převodníku. Podobně u zapnutého spínacího transistoru 20 se zvětšuje úbytek emitor-kolektor v závislosti na teplotě, čímž se zvyšuje vnitřní odpor tohoto transistoru a zvětšuje se napětí na výstupu převodníku.Depending on the ambient temperature, the internal resistance of each transistor changes. For example, when the switching transistor 11 is switched on, the voltage drop of the emitter and the output voltage applied via the weight resistor 61 to the output of the converter decreases. Similarly, when the switching transistor 20 is switched on, the emitter-collector voltage drop increases as a function of temperature, thereby increasing the internal resistance of the transistor and increasing the voltage at the converter output.

Podle vynálezu je ve zdroji referenčního napětí R zapojena v emitoru výstupního transistoru I dvojice inverzně spojených prvního a druhého kompenzačních transistorů Kl - K2, Z jejich středu je vyvedena zpětná vazba na invertující vstup inverzního zesilovače Z, Tato dvojice kompenzačních transistorů Kl - K2 je stejného typu vodivosti a stejně zapojená jako dvojice spínacích traneitorů 10 - 20, 21 - 12, 12-22 spínací analogové části S převodníku a jsou na výstupu zdroje referenčníhoAccording to the invention, a pair of inversely connected first and second compensating transistors K1 - K2 are connected to the reference transistor source R in the emitter of output transistor I. From their center, feedback is applied to the inverting input of inverse amplifier Z. conductors and as wired as a pair of switching traneitors 10 - 20, 21 - 12, 12-22 of the switching analogue part of the converter and are at the output of the reference source

203 369 napětí R zapojeny navzájem paralelně. Jinak je zapojení ve zdroji referenčního napětí R podle vynálezu shodné se známým zapojením v obr. 1.203 369 voltage R connected to each other in parallel. Otherwise, the circuit in the reference voltage source R according to the invention is identical to the known circuit in Fig. 1.

Ve spínací analogové části S je v sérii s výstupním odporem Rv zapojen emitor pomocného kompenzačního transistoru K3 v zapojení se společným kolektorem, jehož báze je připojena k výstupní sběrnici V zdroje referenčního napětí R. Pomocný kompenzační transistor K3 je stejného typu a je zapojen stejně jako inverzně zapojené spínací transistory 20, 21 a 22 připojené k nulové sběrnici 0 převodníku.In the switching analogue part S, the emitter of the auxiliary compensating transistor K3 is connected in series with the output resistor Rv in connection with a common collector whose base is connected to the output bus V of the reference voltage source R. The auxiliary compensating transistor K3 is of the same type and connected as inverse connected switching transistors 20, 21 and 22 connected to the transmitter zero bus 0.

Ovládací napětí pro analogovou spínací část S se přivádí mezi vstupní svorky 200, 201, 202 a společnou nulovou sběrnici 0. Dle stavu vstupního ovládacího signálu je na vstupní svorky 200, 201, 202 přivedeno napětí, odpovídající kombinaci logických jedniček a logických nul. V případě, kdy je na vstupní svorku 200 a společnou nulovou sběrnici 0 přivedeno napětí odpovídající logické jedničce je budicí transistor 30 zapnutý a i.apětí na jeho kolektoru vypne spínací transistor 10. Tím je na bázi spínacího transistoru 20 připojeno kladné ovládací napětí, spínací transistor 20 sepne a spojí váhový odpor 60 se společnou nulovou sběrnicí 0.The control voltage for the analog switching part S is applied between the input terminals 200, 201, 202 and the common zero bus 0. Depending on the state of the input control signal, a voltage corresponding to the combination of logic ones and logic zeroes is applied to the input terminals 200, 201, 202. In case the voltage corresponding to the logic 1 is applied to the input terminal 200 and the common zero bus 0, the excitation transistor 30 is switched on and the switching transistor 10 is switched off on its collector. Thus a positive control voltage is connected based on the switching transistor 20. 20 switches on and connects the weight resistor 60 to the common zero bus 0.

V případě, že je. mezi vstupní svorkou 201 a společnou nulovou sběrnicí 0 napětí, které svojí velikostí odpovídá logické nule, je sepnutý spínací transistor 11 a vypnutý spínací transistor 21. Sepnutý spínací transistor 11 spojuje váhový odpor 61 a výstupní sběrnicí V zdroje referenčního napětí R. Podle charakteru vstupního číslicového sisalu, který je přiveden na svorky 200, .201, 202 jsou váhové odpory 60, 61, 62 připojeny buď ke společné nulové sběrnici 0, nebo k výstupní sběrnici V zdroje referenčního napětí R, v důsledku čehož je na výstupu převodníku napětí odpovídající analogové hodnoty.If it is. between the input terminal 201 and the common zero bus 0, the voltage of which corresponds to logic zero, the switching transistor 11 is closed and the switching transistor 21 is closed. The switched switching transistor 11 connects the weight resistor 61 and the output bus V with reference voltage R. sisal, which is connected to terminals 200, 201, 202, the weight resistors 60, 61, 62 are connected either to the common zero bus 0 or to the output bus V of the reference voltage source R, resulting in a corresponding analog value at the output of the converter. .

Zapojení zdroje referenčního napětí R je provedeno tak, že s rostoucí teplotou narůstá výstupní napětí a to tak, že je kompenzována teplotní závislost spínacích transistorů 10, 11, 12 spínací analogové části S. Této teplotní kompenzace je docíleno tím, že ve zpětné vazbě ve zdroji referenčního napětí R je zapojena dvojice prvního a druhého transistoru ΚΙ, K2 zapojená inverzně a takového typu vodivosti, jako jsou dvo; ice spínacích transistorů 10 - 20, 11 - 21, 12 - 22. Výstupní napětí referenčního zdroje R je odebíráno z emitoru výstupního transistoru T, přičemž napětí pro zpětnou vazbu je odebíráno ze středu inverzně spojených kompenzačních transistorů ΚΙ, K2. Z dvojice kompenzačních transistorů ΚΙ, K2 je první kompenzační transistor K1 přes odpor báze trvale zapojený, jeho pracovní režim odpovídá pracovnímu režimu spínacích transistorů 10, 11, 12 ve spínací analogové části S převodníku. S rostoucí teplotou klesá napětí ve středu inverzně spojených kompenzačních transistorů Kl, K2, čímž vzrůstá výstupní napětí zdroje referenčního napětí R.The connection of the reference voltage source R is made in such a way that the output voltage increases as the temperature rises, so that the temperature dependence of the switching transistors 10, 11, 12 of the switching analogue part S is compensated for. the reference voltage R is connected by a pair of first and second transistors ΚΙ, K2 inversely connected and of the type of conductivity such as dv; The switching voltage of the reference source R is drawn from the emitter of the output transistor T, with the feedback voltage being drawn from the center of the inverse-coupled compensation transistors ΚΙ, K2. Of the pair of compensating transistors ΚΙ, K2, the first compensating transistor K1 is permanently connected via the base resistor, its operating mode corresponds to the operating mode of the switching transistors 10, 11, 12 in the switching analogue part S of the converter. As the temperature rises, the voltage in the center of the inverse compensating transistors K1, K2 decreases, increasing the output voltage of the reference voltage source R.

Teplotní kompenzace úbytku napětí u spínacích transistorů 20, 21, 22 zapojených inverzně k transistorům 10, 11, 12 je provedena pomocným kompenzačnímTemperature compensation of the voltage drop of the switching transistors 20, 21, 22 connected inversely to the transistors 10, 11, 12 is performed by an auxiliary compensation

205 369 transistorem K3 ve spínací analogové části S. V případe sepnutí spínacího inverzně zapojeného transistoru, například 20 je připojen jeden vývod váhového odporu 60 k společné nulové sběrnici 0. Změnou vnitřního odporu tohoto transistoru 20 se změní i proudy na výstupu převodníku. Pomocný kompenzační transistor Κ3» který je stejného typu vodivosti jako inverzně zapojené spínací transistory 20, 21, připojené na společnou nulovou sběrnici 0 zvětšuje s rostoucí teplotou vnitřní odpor a vyrovnává dílčí poměry mezi výstupním odporem Rv a váhovými odpory 60.205 369 transistor K3 in the switching analogue part S. In the case of a switching inverse-connected transistor, for example 20, one weight resistor terminal 60 is connected to a common zero bus 0. By changing the internal resistance of this transistor 20, the currents at the converter output are changed. The auxiliary compensating transistor »3 »which is of the same conductivity type as the inversely connected switching transistors 20, 21, connected to the common zero bus 0 increases the internal resistance with increasing temperature and equalizes the partial ratios between the output resistor Rv and the weight resistors 60.

61, 62 spojenými s nulovou sběrnicí 0.61, 62 connected to zero bus 0.

Provedení váhových odporů závisí na vstupním kódu číslicově analogového převodníku. V případě dvojkového kódu je ohmická hodnota následujícího odporu vždy dvojnásobná vzhledem k předcházejícímu váhovému odporu* Například ohmická hodnota váhdvého odporu 61 je dvojnásobkem ohmické hodnoty váhového odporu 60. Počet spínacích členů převodníku závisí na počtu bitů vstupního slova, přičemž číslicový signál je přiveden mezi vstupní svorky 200, 201, 202 a nulovací napájecí sběrnici převodníku.The design of the weight resistors depends on the input code of the D / A converter. In the case of a binary code, the ohmic value of the following resistor is always twice that of the previous weight resistance * For example, the ohmic value of the two-resistance 61 is twice the ohmic value of the weight resistance 60. 200, 201, 202 and the transmitter power supply reset bus.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Connection of a digital-to-analog converter especially for temperature compensation consisting of a reference voltage source with a reference diode and an inverse amplifier, the output of which is connected to the base of the output transistor in common emitter connection and switching analogue part. inverse-connected switching transistors of the same conductivity type, the centers of which are connected to the output of the converter via weight resistors, characterized in that a pair of first and second compensation transistors (ΚΪ) are inversely connected to the emitter of the output transistor (T) K2), from whose center the feedback to the inverting input of the inverse amplifier (Z) is drawn, the compensating transistors (K1, K2) being of the same conductivity type as the pairs of switching transistors (10-20,

11 - 21, 12 - 22) in the switching analogue part (S) of the converter and in the switching analogue part (S) is connected in series with the output resistor (Rv) an auxiliary compensating transistor (K3) connected to the zero bus (0) transistors (20, 21, 22) and base are connected to the output bus (V) of the reference voltage source (R).