DE102005046371A1 - Digital to analog converter has data word, reference signal inputs, series resistance circuit, tapping for connection via switch to input with first and/or second resistances independently of data word, amplifier with gain setting input - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Digital-Analog-Wandler. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Digital-Analog-Wandlung eines Datenwortes.The The invention relates to a digital-to-analog converter. The invention relates Furthermore, a method for digital-to-analog conversion of a data word.
Digital-Analog-Wandler werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, um digital kontrollierbare Spannungen zu erzeugen. Beispielsweise können so Referenzspannungen verschiedener Stärke in Abhängigkeit eines digitalen Datenwortes bereitgestellt werden. Eine andere Anwendung bietet sich in der Wandlung von digital vorliegenden Signalen in rein analoge Signale, wie sie beispielsweise für die drahtgebundene beziehungsweise drahtlose Telekommunikation notwendig ist.Digital to analog converter are used in a variety of applications to digital to generate controllable voltages. For example, like this Reference voltages of different strength depending on a digital data word provided become. Another application is in the conversion of digital present signals in purely analog signals, as for example for the Wired or wireless telecommunications necessary is.
Derartige Digital-Analog-Wandler werden fast immer als zeitdiskrete das heißt getaktete Systeme betrieben. Dabei wird beispielsweise in jeder Taktperiode das wertdiskrete Datenwort abgetastet und in ein entsprechende analoges Signal gewandelt. Aufgrund des diskreten Wechsels von einem ersten Datenwort auf ein zweites Datenwort, das heißt von einem ersten Ausgangspegel auf einen zweiten Ausgangspegel, entstehen Wiederholspektren im Ausgangssignal des Wandlers. Diese befinden sich vor allem bei Vielfachen der verwendeten Taktfrequenz. Aus diesem Grund wird in sehr vielen Anwendungen dem Digital-Analog-Wandler ein Tiefpassfilter nachgeschaltet.such Digital-to-analog converters are almost always discrete-time clocked Operated systems. In this case, for example, in each clock period scanned the value-discrete data word and into a corresponding analog Signal changed. Due to the discreet change of a first Data word to a second data word, that is from a first output level to a second output level, repeat spectra arise in the Output signal of the converter. These are mainly at multiples the used clock frequency. This is why in very many applications the digital-to-analog converter a low-pass filter downstream.
Die
Die
Spannungsteiler
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Digital-Analog-Wandler anzugeben, der einen geringen Platzverbrauch aufweist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches Verfahren zur Digital-Analog-Wandlung eines digitalen Signals anzugeben.task The present invention is to provide a digital-to-analog converter, which has a low Has space consumption. Another object of the invention is it, a simple method for digital-to-analog conversion of a digital Indicate signal.
Diese Aufgaben werden mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche 1, 16 und 18 gelöst. Weiterbildungen und Ausgestaltungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.These Tasks become with the objects the independent one claims 1, 16 and 18 solved. Further developments and embodiments of the invention are the subject the dependent claims.
Der Erfindung liegt das Prinzip zugrunde, durch eine Änderung der Serienschaltung den Digital-Analog-Wandler mit dem nachgeschalteten Filter direkt zu koppeln. Dadurch wird kein Zwischenverstärker beziehungsweise zusätzlicher Puffer und Ausgangsverstärker benötigt. Platz und Stromverbrauch werden reduziert.Of the Invention is based on the principle by a change the series connection the digital-to-analog converter with the downstream Couple filters directly. As a result, no repeater or additional Buffer and output amplifier needed. Space and power consumption are reduced.
Zu diesem Zweck weist in einer Ausführungsform der Erfindung ein Digital-Analog-Wandler einen Eingang zur Zuführung eines Datenwortes sowie einen Referenzeingang für ein Referenzsignal auf. Eine Serienschaltung mit einem ersten Widerstand und wenigstens einem zweiten Widerstand ist über den ersten Widerstand mit dem Referenzeingang gekoppelt. Der Digital-Analog-Wandler umfasst einen Abgriff, der über eine Schaltvorrichtung abhängig von dem Datenwort am Eingang des Digital-Analog-Wandlers mit dem ersten Widerstand und/oder dem wenigstens einen zweiten Widerstand verbindbar ist. Mit dem Abgriff ist ein Eingang eines Verstärkers für eine Verstärkungseinstellung gekoppelt. Erfindungsgemäß ist damit für den Digital-Analog-Wandler kein Spannungsteiler mehr vorgesehen, sondern die Widerstandskette ist direkt mit dem Eingang des Verstärkers für eine Verstärkungseinstellung gekoppelt. Damit wird keine Spannungsteilung in der Serienschaltung mehr durchgeführt.For this purpose, in one embodiment of the invention, a digital-to-analog converter has an input for supplying a data word and a reference input for a reference signal. A series circuit having a first resistor and at least one second resistor is coupled to the reference input via the first resistor. The digital-to-analog converter comprises a tap, which is connectable via a switching device depending on the data word at the input of the digital-to-analog converter to the first resistor and / or the at least one second resistor. Connected to the tap is an input of an amplifier for gain adjustment. According to the invention is thus for the digital Ana Log transformer no voltage divider longer provided, but the resistor chain is directly coupled to the input of the amplifier for gain adjustment. Thus, no voltage division in the series circuit is performed.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst der Digital-Analog-Wandler ein aktives Tiefpassfilter mit einem Eingang. Der Wandler weist zudem eine Reihenschaltung mit wenigstens zwei Widerständen auf, deren jeweils erste Anschlüsse an einen Referenzeingang zur Zuführung eines Referenzpotenzials angeschlossen sind. Die jeweils zweiten Anschlüsse der wenigstens zwei Widerstände sind über je eine Schaltvorrichtung mit dem Eingang des aktiven Tiefpassfilters schaltbar verbunden. Dadurch wird dem Eingang ein über die Widerstände verarbeitetes Referenzpotenzial zugeführt.In another embodiment According to the invention, the digital-to-analog converter comprises an active low-pass filter with an entrance. The converter also has a series connection with at least two resistors on, their respective first connections to a reference input to the feeder a reference potential are connected. The second each connections the at least two resistors are each over one Switching device with the input of the active low pass filter switchable connected. As a result, the input is processed via the resistors Reference potential supplied.
In einer Ausgestaltungsform der Erfindung ist ein erster Anschluss der Serienschaltung mit dem Referenzeingang verbunden. Ein zweiter Anschluss der Serienschaltung liegt auf einem schwebenden Potenzial. Damit ist die Serienschaltung nicht mehr zwischen zwei Potenzialanschlüsse angeordnet, wie dies im Stand der Technik der Fall ist. Mit anderen Worten ist in einer Ausgestaltungsform der Erfindung der wenigstens eine zweite Widerstand mit einem Anschluss an den ersten Widerstand angeschlossen. Mit einem zweiten Anschluss ist der zweite Widerstand lediglich über die Schaltvorrichtung an den Verstärkereingang zur Einstellung der Verstärkung angeschlossen.In An embodiment of the invention is a first connection the series circuit connected to the reference input. A second Connection of the series connection is due to a floating potential. Thus, the series connection is no longer arranged between two potential terminals, as is the case in the prior art. In other words in an embodiment of the invention, the at least one second Resistor connected to a terminal connected to the first resistor. With a second terminal, the second resistor is only over the Switching device to the amplifier input to adjust the gain connected.
In einer anderen Ausgestaltungsform weisen der erste Widerstand und der wenigstens eine zweite Widerstand den gleichen widerstandswert auf. Damit wird eine annähernd lineare Übertragungskennlinie bei einer Digital-Analog-Umsetzung eines digitalen Datenwortes möglich. In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung sind die widerstandswerte des ersten und des wenigstens einen zweiten Widerstandes unterschiedlich. Dies erlaubt es, einen Digital-Analog-Wandler zu realisieren, der eine nichtlineare Kennlinie bezüglich der Digital-Analog-Umsetzung aufweist. In einer Ausgestaltungsform der Erfindung sind die Widerstandswerte des ersten und des wenigstens einen zweiten Widerstands so gewählt, dass die Übertragungskennlinie des Digital-Analog-Wandlers einer pcm-Kennlinie entspricht.In In another embodiment, the first resistor and the at least one second resistor has the same resistance value on. This will be an approximate linear transfer characteristic a digital-to-analog conversion of a digital data word possible. In In another embodiment of the invention, the resistance values of first and the at least one second resistor different. This makes it possible to realize a digital-to-analog converter, the a non-linear characteristic with respect to the digital-to-analog conversion has. In one embodiment of the invention are the resistance values of the first and at least a second resistor chosen so that the transfer characteristic of the digital-to-analog converter corresponds to a pcm characteristic.
Wieder in einer anderen Ausgestaltungsform der Erfindung ist der Referenzeingang zur Zuführung eines Referenzsignals mit einem Ausgang eines rückgekoppelten Operationsverstärkers verbunden. Durch diesen wird ein Referenzpotenzial am Referenzeingang bereitgestellt. In einer Ausgestaltungsform der Erfindung bildet der Verstärker einen Teil der Filtereinrichtung und ist in einer Weiterbildung ausgangsseitig über einen Rückkoppelwiderstand mit dem Eingang verbunden. Parallel zu dem Rückkoppelwiderstand kann ein Ladungsspeicher angeordnet sein.Again in another embodiment of the invention is the reference input for feeding a Reference signal connected to an output of a feedback operational amplifier. By this is provided with a reference potential at the reference input. In one embodiment of the invention, the amplifier forms a Part of the filter device and is in a training on the output side over a Feedback resistor connected to the entrance. Parallel to the feedback resistor can a Charge storage be arranged.
In einer anderen Ausgestaltung ist der Digital-Analog-Wandler für eine Differenzsignalverarbeitung ausgeführt. So umfasst die Serienschaltung in einer Ausbildung eine erste Teilserienschaltung sowie eine zweite Teilserienschaltung. Erste und zweite Teilserienschaltungen sind jeweils mit einem ersten Anschluss an einen ersten beziehungsweise an einen zweiten Referenzeingang angeschlossen zur Zuführung eines ersten Referenzsignals beziehungsweise eines bezüglich des ersten Referenzsignals invertierten zweiten Referenzsignals. Mit jeweils einem zweiten Anschluss sind die erste und zweite Teilserienschaltung über eine Schaltvorrichtung mit jeweils einem der Eingänge des Verstärkers gekoppelt.In Another embodiment is the digital-to-analog converter for differential signal processing executed. Thus, the series circuit in one embodiment comprises a first sub-series circuit and a second sub-series circuit. First and second sub-series circuits are each with a first connection to a first or connected to a second reference input for supplying a first reference signal or one with respect to the first reference signal inverted second reference signal. Each with a second Connection are the first and second part series circuit via a Switching device coupled to one of the inputs of the amplifier.
In einer Ausgestaltungsform umfasst jede der Teilserienschaltungen mehrere in Reihe geschaltete Widerstände. Zwischen den Widerständen ist jeweils ein Abgriff vorgesehen, der über eine Schaltvorrichtung mit dem einem der Eingänge des Verstärkers gekoppelt ist.In In one embodiment, each of the sub-series circuits includes several resistors connected in series. Between the resistances is each provided a tap, which via a switching device with the one of the entrances of the amplifier is coupled.
In einer Weiterbildung dieser Ausgestaltungsform enthält der Verstärker einen Regeleingang für eine Einstellung eines Gleichtaktpegels. Dieser kann an einen rückgekoppelten Pufferverstärker angeschlossen sein.In a development of this embodiment, the amplifier contains a Control input for a setting of a common mode level. This can be fed back to a buffer amplifier be connected.
Es mag zweckmäßig sein, in einer Ausführungsform den Widerstandswert des Rückkoppelwiderstands und wenigstens einen der Widerstände der Serienschaltung gleichgroß zu wählen. Alternativ können sie einen um den Faktor 2 unterschiedlichen Widerstandswert aufweisen.It may be appropriate in one embodiment the resistance of the feedback resistor and at least one of the resistances of the Series connection equal to choose. Alternatively you can they have a different by a factor of 2 resistance value.
Für die Schaltvorrichtung bietet es sich an, diese mit Feldeffekttransistoren oder mit Transmission-Gates auszuführen. Die Steueranschlüsse der Feldeffekttransistoren beziehungsweise der Transmission-Gates sind mit dem Eingang zur Zuführung des Datenwortes gekoppelt. Alternativ kann die Schaltvorrichtung auch mit mechanischen oder mikromechanischen Schaltern ausgeführt sein.For the switching device It makes sense, this with field effect transistors or with transmission gates perform. The control connections the field effect transistors or the transmission gates are connected to the entrance to the feeder of the Data word coupled. Alternatively, the switching device can also be executed with mechanical or micromechanical switches.
Für die Digital-Analog-Wandlung werden demnach als erstes das zu wandelnde Datenwort sowie ein Referenzpotenzial bereitge stellt. Anschließend wird daraus ein Teilreferenzpotenzial in Abhängigkeit des Datenwortes erzeugt. Dieses wird durch Verstärken in ein analoges Signal gewandelt.For digital-to-analog conversion Accordingly, the data word to be converted and a reference potential are the first to be converted provided. Subsequently From this, a partial reference potential is generated as a function of the data word. This is done by reinforcing converted into an analogue signal.
In einer Ausführungsform erfolgt eine Erzeugung des Teilreferenzpotenzials in dem eine Reihenschaltung mit wenigstens zwei Widerständen bereitgestellt wird und das Referenzpotenzial dieser Reihenschaltung zugeführt wird. Anschließend wird ein Teilreferenzpotenzial an einer Stelle der Reihenschaltung abgegriffen. Die Stelle ist dabei von dem Datenwort abhängig, sodass das Teilreferenzpotenzial je nach Abgriffstelle unterschiedlich groß ist. Dieses wird dann in einer Ausführungsform geeignet verstärkt.In one embodiment, the partial reference potential is generated by providing a series connection with at least two resistors and supplying the reference potential to this series circuit. Subsequently, a Part reference potential at one point of the series connection tapped. The position is dependent on the data word, so that the partial reference potential varies depending on the tap point. This is then suitably reinforced in one embodiment.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Detail erläutert.in the The invention will be described below with reference to the drawing explained in detail.
Es zeigen:It demonstrate:
Die
Die
Digital-Analog-Wandler gemäß den
Die
Widerstandsteilerkette
Auch
in der in
Zwischen
den einzelnen Widerständen
Der
letzte Widerstand
Das
Tiefpassfilter
Zur
Digital-Analog-Wandlung eines digitalen Datenwortes D wird dieses
an den Dateneingang
In
der Ausgestaltungsform nach
Darüber hinaus
bietet es sich bei dieser Ausgestaltungsform auch an, die Widerstandswerte
der Widerstände
Das
Datenwort D selbst umfasst eine Reihe einzelner Bits, die jeweils
die logischen Zustände "0" oder "1" einnehmen
können.
Jedem dieser Bits innerhalb des Datenwortes D ist einer der Feldeffekttransistoren
Eine
weitere Verbesserung bezüglich
des Schaltverhaltens wird mit sogenannten Transmission-Gates erreicht,
wie sie in einem Ausschnitt des erfindungsgemäßen Digital-Analog-Wandlers
in
Erste
und zweite Anschlüsse
jeder Widerstände
der Teilserienschaltungen
Die
Ausgangsabgriffe
Darüber hinaus
umfasst der Differenzverstärker
Auch
in dieser Ausführung
wird über
die beiden Teilserienschaltungen
Zur
Bereitstellung der jeweiligen Referenzpotenziale an den Anschlüssen
Für eine Unabhängigkeit
der Verstärkungseinstellung
von der Widerstandslast ist der Ausgangsknoten zwischen den Transistoren
M2 und M4 an den Steueranschluss des Feldeffekttransistors M6 angeschlossen.
Dieser bildet gemeinsam mit dem Transistor M5 eine Inverterschaltung.
Zur Korrektur des Miller-Effektes
ist zwischen dem Ausgangsknoten und dem Senkenan schluss des Transistors
M6 eine Korrekturkapazität
CCOMP vorgesehen. Der Ausgang VOUT des
Operationsverstärkers
liegt zwischen den Transistoren M5 und M6 der Inverterschaltung. Zur
Bereitstellung eines Referenzpotenzials ist zudem, wie bereits in
den
Bei der Erfindung erfolgt eine Digital-Analog-Umsetzung demnach nicht mehr über eine Spannungsteilung mithilfe einer Spannungsteilerkette, sondern über eine Verstärkungseinstellung eines nachgeschalteten Differenzverstärkers, der vorteilhaft auch Teil des Tiefpassfilters sein kann. Das zugeführte Referenzpotenzial ergibt sich dabei aus einer Widerstandskette mit mehreren zuschaltbaren Widerständen. Als Schalter eignen sich neben Feldeffekttransistoren, oder Transmission-Gates auch mikromechanische Schalter sowie andere Schalter. Wegen des Wegfalls von Umladungseffekten aufgrund parasitärer Kapazitäten in den Eingängen der Differenz verstärker lassen sich höhere Schaltgeschwindigkeiten erreichen.at Accordingly, the invention does not involve digital-to-analog conversion more about a voltage division using a voltage divider chain, but over a gain adjustment a downstream differential amplifier, the advantageous also Part of the low pass filter can be. The supplied reference potential results This consists of a resistor chain with several switchable resistors. When Switches are suitable in addition to field effect transistors or transmission gates also micromechanical switches as well as other switches. Because of the Elimination of transhipment effects due to parasitic capacitances in the inputs of the difference amplifier higher ones Reach switching speeds.
Abhängig von der Wahl des Rückkopplungswiderstandes innerhalb des Tiefpassfilters lassen sich rauschärmere beziehungsweise schnellere Digital-Analog-Wandler implementieren. Zur weiteren Verbesserung ist es möglich, einen kleinen Verstärker mit negativer Verstärkung am Ausgang des Tiefpassfilters anzuordnen. Dadurch kann die Kapazität des verwendeten Rückkoppelkondensators reduziert werden, wodurch insgesamt der Platzverbrauch des erfindungsgemäßen Wandlers reduziert wird. Die dargestellten Ausführungsbeispiele lassen sich natürlich auch kombinieren. Neben den gezeigten Operationsverstärkern sind auch andere Anordnungen möglich, die ein festes Referenzpotenzial liefern. Ebenso lassen sich andere aktive Schaltungen dem Abgriff der Serienschaltung nachschalten. Das am Abgriff der Serienschaltung abgreifbare Potenzial lässt sich direkt für eine Verstärkungseinstellung verwenden. Damit ließe sich auch eine Verstärkungseinstellung eines Leistungsverstärkers, beispielsweise in einer Sende- oder Empfangsanordnung steuern. Der der Serienschaltung nachgeschaltete Verstärker kann auch für eine Bereitstellung eines weiteren Versorgungspotenzials verwendet werden.Depending on the choice of feedback resistance Within the low-pass filter can be rauschärmere or faster Implement digital-to-analog converter. For further improvement Is it possible, a small amplifier with negative reinforcement to arrange at the output of the low pass filter. This allows the capacity of the used Feedback capacitor can be reduced, whereby a total of the space consumption of the converter according to the invention is reduced. The illustrated embodiments can be Naturally also combine. In addition to the operational amplifiers shown are also other arrangements possible, which provide a fixed reference potential. Likewise, others can be connect active circuits downstream of the tap of the series connection. The tapped off at the tap of the series connection potential can be directly for a gain setting use. That would leave also a gain adjustment a power amplifier, for example, in a transmitting or receiving arrangement control. Of the the series circuit downstream amplifier can also for a provision a further supply potential can be used.
- 22
- Serienschaltungseries circuit
- 2a, 2b2a, 2 B
- TeilserienschaltungPart series circuit
- 33
- Dateneingangdata input
- 55
- TiefpassfilterLow Pass Filter
- 66
- Abgrifftap
- 44
- Ausgangoutput
- 21a, 21b, ..., 21e21a, 21b, ..., 21e
- Widerständeresistors
- 22a, 22b, ..., 22e22a, 22b, ..., 22e
- Abgriffetaps
- 23a, 23b, ..., 23e23a, 23b, ..., 23e
- Schalterswitch
- 24, 2524 25
- ReferenzpotenzialanschlüsseReference potential connections
- 28a, ..., 28c28a, ..., 28c
- Schalterswitch
- 29a, 29b29a, 29b
- Widerständeresistors
- 30, 30b30 30b
- Operationsverstärkeroperational amplifiers
- 50, 50b50, 50b
- Differenzverstärkerdifferential amplifier
- 51, 51b51 51b
- Widerständeresistors
- 52, 52b52 52b
- Widerständeresistors
- 53, 53b53 53b
- Kondensatorencapacitors
- 8080
- Pufferverstärkerbuffer amplifier
- 230, 231, 232230 231, 232
- FeldeffekttransistorenFETs
- 230a, ..., 230c230a, ..., 230c
- Schalterswitch
- 240240
- MassepotenzialanschlussGround potential terminal
- 241, 251241 251
- Inverterinverter
- 242, 252242 252
- p-Kanal-Feldeffekttransistorenp-channel field-effect transistors
- 243, 253243 253
- n-Kanal-Feldeffekttransistorenn-channel field-effect transistors
- 250, 260250 260
- Transmission-GatesTransmission gates
- 280a, ..., 280c280a, ..., 280c
- Schalterswitch
- M1, M2, ..., M8M1, M2, ..., M8
- Transistorentransistors
- CCOMP C COMP
- Kondensatorcapacitor
- VIN–, VIN+ V IN , V IN +
- Eingangsanschlüsseinput terminals
- VOUT V OUT
- Ausgangsanschlussoutput port
- VSS, VDD V SS , V DD
- Versorgungsanschlüssesupply connections
- +VREF, –VREF + V REF , -V REF
- Referenzpotenzialereference potential
- RR
- Widerstandswertresistance
- IR I R
- Stromwertcurrent value
- VB V B
- Bezugspotenzialreference potential
Claims (19)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200510046371 DE102005046371A1 (en) | 2005-09-28 | 2005-09-28 | Digital to analog converter has data word, reference signal inputs, series resistance circuit, tapping for connection via switch to input with first and/or second resistances independently of data word, amplifier with gain setting input |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200510046371 DE102005046371A1 (en) | 2005-09-28 | 2005-09-28 | Digital to analog converter has data word, reference signal inputs, series resistance circuit, tapping for connection via switch to input with first and/or second resistances independently of data word, amplifier with gain setting input |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102005046371A1 true DE102005046371A1 (en) | 2007-04-05 |
Family
ID=37852567
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200510046371 Ceased DE102005046371A1 (en) | 2005-09-28 | 2005-09-28 | Digital to analog converter has data word, reference signal inputs, series resistance circuit, tapping for connection via switch to input with first and/or second resistances independently of data word, amplifier with gain setting input |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102005046371A1 (en) |
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2005
- 2005-09-28 DE DE200510046371 patent/DE102005046371A1/en not_active Ceased
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---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |