CS271687B1

CS271687B1 - Digital-to-analog converter connection

Info

Publication number: CS271687B1
Application number: CS874438A
Authority: CS
Inventors: Drahomir Ing Hrdlicka
Original assignee: Hrdlicka Drahomir
Priority date: 1987-06-16
Filing date: 1987-06-16
Publication date: 1990-11-14
Also published as: CS443887A1

Abstract

Connection achieves a wide frequency range, short conversion time, high reliability and a low energy consumption as well as modularity that enables the user to achieve a discretionary number of colour shades for use in purposes of displaying information on a screen. In the connection, the input (11) of the constant current supply (1) is connected to a supply clamp (95), output (01) of the constant current supply (1) is connected through a working resistance (2) to a grounding clamp (97) and to an input (71) of a impedance converter (7), whose output is connected to a output clamp (09). In parallel to the working resistance (2) at least one switching current supply is connected, whose control inputs (32, 42, 52, 62) are connected to outputs (081, 082, 083, 084) of one section (801, 802, 803, 804) of a data register (8). The inputs (81, 82, 83, 84) of the section are connected to the output clamps (91, 92, 93, 94). Synchronization input (85) of the data register (8) is connected to the synchronization clamp (96).<IMAGE>

Description

Vynález эе týká zapojení číslicově-analogového převodníku 8 rychlým převodem, zejména pro zobracovací soustavy.The invention relates to the connection of a digital-to-analog converter 8 by a fast transmission, in particular for imaging systems.

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.Fast digital-to-analog converters are solved by, for example, a group of data inputs connected to a group of resistors via a type 1 n decoder, whereby the 1 nd decoder output controls the connection of one n resistor. The voltage at the selected resistor is directly proportional to the resistance value, provided that the selected resistor is supplied via a constant current source. Disadvantage of digital-to-analog converter of this type is the fact. ^ ⁶ constant current source determines the voltage at the output of the converter 1 at the time of switching from one resistance value to another resistance value. At the time of transient action at the output of the converter there may be three cases of connection of output resistors, the ideal case is that at the same time One resistor disconnects and the other resistor connects · In practice, however, this case cannot be guaranteed. of the converter, whereby the previously selected resistor 9e disconnects and the newly selected resistor is connected with a certain short time delay. Although approximation resistors are connected through fast logic circuits with output switching difference in nanoseconds, this delay has consequences in charging the parasitic capacity of the output impedance converter. Even this capacity, which is in units of picofarads, causes an increase in the voltage at the output of the impedance transducer, which is usually terminated by the digital-to-analog converter. As a result, there are short voltage peaks These parasitic pulses cannot be practically prevented, they can only be reduced by, for example, reducing the current value of the constant current source. Undesirable parasitic voltage peaks distort the resulting value of the Digital-to-Analog Conversion, which in particular in the high resolution imaging systems 8 has an adverse effect.

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·More complicated ratios occur in analog-to-analog converters operating on a parallel principle, where several binary switching current sources operating in a common working resistance can be in operation at the same time. multiplied by the number of parallel power sources ·

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.Target-to-analog converters for imaging and processing processes a large amount of information per time unit, so that the time period set for information change takes place in tens of nanoseconds. Therefore, the conversion of binary digital information to an analog signal must be performed with a time delay in units of nanoseconds. These short periods of time, limited to information transfer, are adversely affected by the temporal inaccuracy of switching partial power sources.

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.Previously used digital-analog converters, working on the parallel principle of switching weighted current sources, use pnp transistors, whose collectors are connected to an epolytic node, to which the working resistor is connected. Its other end is connected by a ground terminal. The voltage obtained is generated against this ground terminal, which is important for further transmission of information to the following stages of the transmission system. It is generally known that pnp-type switching transistors do not reach the switching speeds of the npn-type transistors. This type of transistor can be applied to increase the conversion speed of the D / A converters, but the output voltage is generated relative to the system power terminal and not to the ground terminal. In order to orient the transducer output voltage with respect to the ground terminal, the voltage thus obtained must be transmitted through an amplifier with a pnp transistor, which causes the converter's frequency band to narrow substantially and the benefits obtained are lost again.

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·The above-mentioned drawbacks are eliminated by the wiring of the digital-analogue converter according to the above-mentioned CS 271687 B1, whose essence is that the input of the constant current source is connected to the power terminal, the output of the constant current source is connected. Firstly, at the input of the impedance converter, the output of which is connected to the output terminal, at least one switched current source is connected in parallel to the working resistor, the control input of which is connected to the output of one section of data register. register is connected to the synchronization terminal ·

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.On the other hand, the new circuit according to the invention uses a working resistor of the transducer connected in parallel to the switched current sources, using a new constant current source connected in series with the switched weight current sources. The advantage of this arrangement is that the constant current source gives a constant current, which is reduced by the partial weight currents of the switched current sources, and the difference of these currents, which at any time is non-zero, passes through the working resistance of the converter. The transducer is thus constantly maintained in a dynamic operating mode, switching weighted current sources can be realized with npn transistors. the output voltage of the converter is directly obtained with respect to the ground terminal, the unwanted parasitic voltage peaks are attenuated, so that the wiring of the digital-to-analog converter achieves significantly better transmission characteristics, which have not been achieved by the known circuit solution.

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.The advantages of the digital-to-analog converter according to the invention are its simplicity, wide bandwidth, short conversion time in nanoseconds, high reliability and low power consumption. A great advantage of the wiring is the modularity of the converter, where by increasing the number of sections it is possible to achieve any number of color shades when used for the purpose of displaying information on the screen.

Příklad zapojení číslicově-analogového převodníku podle vynálezu je znázorněn na výkresu v blokovém schématu·An example of a digital-to-analog converter connection according to the invention is shown in the drawing in the block diagram.

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.The constant current source input 11 is connected to a power terminal 95 for connection to a voltage source (not shown). The output A1 of the constant current source 6 is connected via a working resistor 2 to the ground terminal 97, to the current inputs 31, 41, 51. 61 of the first to fourth switched current sources 8, 4, 5, 6, and to the input 71 of the impedance converter. 7, whose output 07 is connected to output terminal 09, for connection to a video amplifier (not shown). The outputs 03, 04, 05, 06 of the first to fourth switching power supplies 4, 4, 6, 7 are connected to ground terminal 97. The synchronization input 85 of the 4-bit dated register 8 is connected to the synchronization terminal 96 for connection to a sync source not shown. The input 81 of the first section 801 of the four-bit data register 8 is connected to the input terminal 91 of the first bit for connection to a memory (not shown), while its output 82 is connected to the control input 32 of the first switched current source. The input 82 of the second section 802 of the four-bit data register 8 is connected to the input terminal 92 of the second bit for connection to the memory, while its output 082 is connected to the control input 42 of the second switched current source 4. The input 83 of the third section 90 of the four-bit data register 8 is connected to the input terminal 93 of the third memory connection, while its output 083 is connected to the control input 52 of the third switched current source. The input 84 of the fourth section 804 of the four-bit data register V is connected to the input terminal 94 of the fourth bit for connection to the memory F, while its output 084 is connected to the control input 62 of the fourth switched current source 6. The data register 8 may have any number of sections, with one section assigned to each switched power source. The switched current sources are preferably scaled in a defined series of values, for example in series 1, 2, 4, 8, ..., which corresponds to the binary values of the control input signals.

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 ažThe switched current sources 3 to 6 reduce the current flowing through the working resistor 2 in a defined manner and thereby determine the voltage at the output terminal 07 of the impedance converter 7 when all the switched sources 3 to 8 are switched on, for example by. that on all outputs 081 to

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·084 of the four-bit register 8 the logic 1 level is present, · the output 07 of the impeCS 271687 B1 is the lowest output level · The condition of the operation of the analog-to-analog converter is conditional currents of all switching sources 8 to e> of current · Using four sections of data register 8, sixteen voltage levels can be generated at output terminal 09, which, after amplification by the video amplifier, correspond to sixteen gray levels ranging from white to black. analogue converters to control the screen color screen, then for each basic color component, ie · for Red, Green, Blue, sixteen colors can be achieved · Total color palette can be generated in the range of 4096 colors ·

Vynálezu lze použít jako číelícově-analogového převodníku,*: zejména pro účely zobrazování informací na stínítku obrazovky·The invention can be used as a face-to-face converter *, especially for the purpose of displaying information on a screen

Claims

Connection of a digital-to-analog converter with constant current source, impedance converter, switched current source and data register, characterized in that the input (11) of the constant current source (1) is connected to the power terminal (95), output (01) of the source (1) ) of constant current is connected both through the working resistor (2) to the ground terminal (97) and to the input (71) of the impedance converter (7), whose output (07) is connected to the output terminal (09), parallel to the working resistor ( 2) At least one switched power supply (3, 4, 5, 6) is connected. The control input (32, * 42, 52, 62) is connected to the output (081, ~ 082, 083, 084) of one section (801). , 802, 803, 804) a data register (8) whose vetup (81, 82, * 83, ⁸⁴⁾ is connected to the input terminal (91, 93, 94), 'the synchronizing input (85) of data register (8 ) is connected to the sync terminal (96) ·