CS271687B1 - Digital-to-analog converter connection - Google Patents

Description

Vynález эе týká zapojení číslicově-analogového převodníku 8 rychlým převodem, zejména pro zobracovací soustavy.

Rychlé číslicově-analogové převodníky jeou řešeny například tak, že skupina datových vstupů je přes dekodér typu 1 z n připojena na skupinu odporů, přičemž výstup dekodéru 1 z n ovládá připojení jednoho z n odporů^ode tupňovaných v potřebné hodnotové řadě, která vhodně aproximuje požadovaný průběh analogového signálu, který nemusí být lineární v závislosti na hodnotě n. Napětí na vybraném odporu je přímo úměrné hodnotě odporu za předpokladu, že vybraný odpor je napájen přes zdroj konstantního proudu. Nevýhodou číslicově-analogových převodníků tohoto typu Je skutečnost.^⁶ zdroj konstantního proudu určuje napětí na výstupu převodníku 1 v době přepínání z Jedné hodnoty odporu na jinou hodnotu odporu. V době přechodového děje na výstupu převodníku mohou nastat tři případy spojování výstupních odporů, přičemž ideální případ Je ten, že ve stejném časovém okamžiku se Jeden odpor odpojuje a Jiný vybraný odpor připojuje· V praxi však tento případ nelze zaručit, častějším případem Je stav na výstupu převodníku, kdy předchozí vybraný odpor 9e odpojí a nově vybraný odpor se připojí s určitou krátkou časovou prodlevou. I když Jsou aproximační odpory připojovány pře9 rychlé logické obvody s rozdílem spínání výstupů v Jednotkách nanosekund, má tato prodleva následky v nabíjení parazitní kapacity výstupního impedančního převodníku. I tato kapacita, která Je v Jednotkách pikofaradů, způsobuje zvýšení napětí na výstupu impedančního převodníku, kterým Je Číslicově-analogový převodník obvykle zakončen· Důsledkem toho Jsou krátké napěťové špičky, odpovídající nepřesnosti časového spínání výstupních odporů přes výběrový dekodér. Těmto parazitním impůlsům nelze prakticky zabránit, lze je pouze omezit na příklad zmenšením hodnoty proudu zdroje konstantního proudu· Zvyšování vstupní kapacity impedančního převodníku má za následek zmenšení šířky frekvenčního pásma číslicově-analogového převodníku, což odporuje požadavkům na vlastnosti tohoto prvku. Nežádoucí parazitní napěťové špičky zkreslují výslednou hodnotu Číslicově-analogového převodu, což zejména u zobrazovacích soustav 8 vysokou rozlišovací schopností má neblahý důsledek.

Složitější poměry nastávají u číslicově-analogových převodníků pracujících na paralelním principu, kdy může být v Činnosti ve stejném Časovém okamžiku několik binárně spínaných zdrojů proudu, pracujících do společného pracovního odporu, Časová nepřenost proudové odezvy na synchronně prováděnou změnu binárního atavu na vstupech dílčích zdrojů Je pak znásobena počtem paralelně pracujících proudových zdrojů·

Cielicově-analogové převodníky pro zobrazovací aou9tavy zpracovávají za časovou Jednotku velké množství informaci, takže časový úsek vymezený pro informační změnu se odehrává v desítkách nanosekund. Z toho důvodu musí být převod binární číelicové informace na analogový signál uskutečněn s časovým zpožděním v Jednotkách nanosekund. Do těchto krátkých časových úseků, vymezených na převod informace, nepříznivě zasahuje časová nepřesnost spínání dílčích proudových zdrojů.

Dosud užívané číslicově-analogové převodníky, pracující na paralelním principu spínání váhově odstupňovaných zdrojů proudu užívají pnp tranzistorů, jejichž kolektory Jsou spojeny do epolečného uzlu, do kterého je připojen i pracovní odpor. Jehož druhý konec Je spojen ee zemní svorkou. Získané napětí vzniká vůči této zemní svorce, což je důležité pro další přenos informace do náeledujících stupňů přenosové soustavy. Js obecně známo, že spínací tranzistory typu pnp nedosahují spínacích rychlostí tranzistorů typu npn. Pro zvýšení rychlosti převodu číelicově-analogových převodníků je možné tento typ tranzistorů aplikovat, avšak výstupní napětí pak vzniká vzhledem к napájecí svorce soustavy a nikoliv vzhledem к zemní svorce. Aby se dosáhlo orientace výetupního napětí převodníku vůči zemni svorce, musí se takto získané napětí převádět přes zesilovač s tranzistorem pnp, což způsobí podstatné zúžení frekvenčního pásma převodníku a získané výhody se opět ztrácí.

Uvedené nedostatky odstraňuje zapojení číslicově-analogového převodníku podle vyCS 271687 B1 nálezu, jehož podstatou je, že vstup zdroje konstantního proudu je připojen na napájecí svorku, výstup zdroje konstantního proudu je připojen jednak přes pracovní odpor na zemnici svorku. Jednak na vstup impendančního převodníku, jehož výstup je připojen na výstupní svorku, paralelně к pracovnímu odporu je připojen alespoň jeden spínaný zdroj proudu, jehož ovládací vstup Je připojen na výstup jedné sekce datového registru, jejíž vstup Je připojen na vsTupní svorku, přičemž synchronizační vstup datového registru je připojen na synchronizační svorku·

Naproti tomu nové zapojení podle vynálezu užívá pracovního odporu převodníku zapojeného paralelně ke spínaným zdrojům proudu, přičemž je použit nový zdroj stálého proudu, zapojený vzhledem ke spínaným zdrojům váhůvých proudů sériově. Výhodou tohoto uspořádání je skutečnost, že zdroj konstantního proudu dává stálý proud, který je zmenšován dílčími váhovými proudy spínaných zdrojů proudu a rozdíl těchto proudů, který je v kterémkoliv okamžiku nenulový, prochází pracovním odporem převodníku. Převodník je tak soustavně udržován v dynamickém pracovním režimu, spínané zdroje váhových proudů je možné realizovat tranzistory typu npn. výstupní napětí převodníku se přímo získává vůči zemní svorce, nežádoucí parazitní napěťové špičky jsou zatlumeny, takže zapojení číslicově-analogového převodníku dosahuje výrazně lepších přenosových vlastností, které dosud známým obvodovým řešením nebylo dosaženo.

Výhodou zapojeni Číslicově-analogového převodníku podle vynálezu je jeho jednoduchost, dosaženi širokého frekvenčního pásma, krátká doba převodu v jednotkách nanosekund, vysoké spolehlivosti a nízká spotřeba energie. Značnou výhodou zapojení je modulárnost převodníku, kdy zvyšováním počtu sekcí lze dosáhnout libovolného počtu barevných odstínů při jeho použití pro účely zobrazování informací na obrazovce.

Příklad zapojení číslicově-analogového převodníku podle vynálezu je znázorněn na výkresu v blokovém schématu·

Vstup 11 zdroje £ konstantního proudu je připojen na napájecí svorku 95 pro připojení na neznázorněný zdroj napětí. Výstup Ol zdroje £ konstantního proudu je připojen jednak přes pracovní odpor 2 na zemnicí svorku 97, jednak na proudové vstupy 31, 41, 51. 61 prvního až čtvrtého spínaného zdroje £, 4, 5, 6, proudu, jednak na vstup 71 impedančního převodníku 7, jehož výstup 07 je připojen na výstupní svorku 09, pro připojení na neznázorněný videozesilovač. Výstupy 03, 04, 05, 06 prvního až čtvrtého spínaného zdroje £, 4, £,' £, proudu jsou připojeny na zomnicí svorku 97. Synchronizační vstup 85 čtyřbitového datovaného registru £ je připojen na synchronizační svorku 96 pro připojení na neznázorněný zdroj synchronizačních signálů· Vstup 81 první sekce 801 čtyřbitového datového registru 8 je připojen na vstupní svorku 91 prvního bitu pro připojení na neznázorněnou paměf, zatímco její výstup ОвГ^е připojen na ovládací vstup 32 prvního spínaného zdroje £ proudu. Vstup 82 druhé sekce 802 čtyřbitového datového registru £ je připojen na vstupní svorku 92 druhého bitu pro připojeni na púměť, kdežto její výstup 082 je připojen na ovládací vstup 42 druhého spínaného zdroje 4 proudu. Vstup 83 třetí sekce £03 čtyřbitového datového registru 8 je připojen na vstupní svorku 93 třetího bitu pro připojení na paměf, zatímco její výstup 083 je připojen na ovládací vstup 52 třetího spínaného zdroje £ proudu. Vstup 84 čtvrté sekce 804 čtyřbitového datového registru В je připojen na vstupní svorku 94 čtvrtého bitu pro připojení na paměF, kdežto její výstup 084 je připojen na ovládací vstup 62 čtvrtého spínaného zdroje £ proudu. Datový registr 8 může mít libovolný počet sekcí, přičemž každému spínanému zdroji proudu je přirazena jedna sekce. Spínané proudové zdroje je výhodně odstupňovat v definované řadě hodnot, například v řadě 1. 2, 4,* 8 ·..·, což odpovídá binárním hodnotám ovládecích vstupních signálů.

Spínané zdroje 3 až £ proudu zmenšují definovaným způsobem proud, tekoucí pracov· ním odporem 2 a tím určuji napětí na výstupní svorce 07 impedančního převodníku 7, když jsou zapnuty všechny spínané zdroje 3 až £, například tím. že na všech výstupech 081 až

084 čtyřbitového registru 8 je přítomna úroveň logické jedničky,· je na výstupu 07 impeCS 271687 B1 dančního převodníku 7 nejnižší výstupní hladina· Podmínkou správné činnosti zapojení číelicově-analogovóho převodníku je, že zdroj 1. konstantního proudu dává větší hodnotu proudu, než je součet hodnot proudů všech spínaných zdrojů £ až e> proudu· Pomocí čtyř sekcí datového registru 8 lze generovat na výstupní svorce 09 šestnáct napěťových úrovní, které odpovídají po zesílení videozeeilovačem šestnáctí úrovním šedé barvy v rozsahu od bílé do černé barvy· Oaatliže se použije tří nezávislých Čislicově-analogových převodníků pro ovládání stínítka barevné obrazovky, pak pro každou základní barevnou složku, tj· pro Červenou, zelenou, modrou, lze dosáhnout šestnáctí barevných odstínů· Celkem lze generovat barevnou paletu v rozsahu 4096 barevných odstínů·

Vynálezu lze použít jako číelícově-analogového převodníku,*: zejména pro účely zobrazování informací na stínítku obrazovky·

Claims (1)

1. Zapojení číslicově-analogového převodníku se zdrojem konstantního proudu, impedančním převodníkem, spínaným zdrojem proudu a datovým registrem, vyznačené tím, že vstup (11) zdroje (1) konstantního proudu Je připojen na napájecí svorku (95), výstup (01) zdroje (1) konstantního proudu je připojen jednak přes pracovní odpor (2) na zemnici svorku (97), jednak na vstup (71) impedančního převodníku (7), jehož výstup (07) je připojen na výstupní svorku (09), paralelně к pracovnímu odporu (2) Je připojen alespoň jeden spínaný zdroj (3, 4, 5, 6) proudu, Jebož ovládací vstup (32,* 42, 52, 62) je připojen na výstup (081,~ 082, 083, 084) Jedné sekce (801, 802, 803, 804) datového registru (8), jejíž vetup (81, 82,* 83,^: 84) je připojen na vstupní svorku (91, 93, 94),' přičemž synchronizační vstup (85) datového registru (8) je připojen na synchronizační avorku (96)·