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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    • H03M1/765Simultaneous conversion using switching tree using a single level of switches which are controlled by unary decoded digital signals

Abstract

The device has an input (3) for the data word, a reference input (25) for a reference signal, a series circuit (2) with a first resistance and at least one second resistance, a tapping (6) for connection via a switch to the input with the first and/or second resistance independently of the data word and an amplifier (50) whose input is coupled to the tapping for a gain setting. An independent claim is also included for a method of digital to analog conversion of a data word.

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 7 bis 9 zeigen verschiedene dem Erfinder bekannte Ausführungsformen von Digital-Analog-Wandler. Im Einzelnen basieren die Digital-Analog-Wandler gemäß den 7 und 8 auf Spannungsteilern. So ist beispielsweise der Spannungsteiler 20 nach der bekannten Ausführungsform in 6 zwischen die Anschlüsse 25 und 240 geschaltet, wobei dem Anschluss 25 ein Referenzpotenzial zugeführt wird und der Anschluss 240 auf dem Massepotenzial liegt. Damit teilt der Spannungsteiler 20 in Form der in Reihe geschalteten Widerstände 21a, 21b bis 21e die über den Spannungsteiler abfallende Spannung in einem bestimmten Teilerverhältnis. An den Abgriffen 22a, 22b bis 22e sind jeweils Schalter 23a vorgesehen, die durch ein eingangs zugeführtes digitales Datenwort geschaltet werden. Der Ausgang ist über einen Zwischenverstärker 90 an ein aktives Tiefpassfilter 5 angeschlossen. In 8 ist eine ähnliche Ausgestaltung für eine Differenzsignalverarbeitung dargestellt.The 7 to 9 show various embodiments of digital-to-analog converter known to the inventor. Specifically, the digital-to-analog converters are based on the 7 and 8th on voltage dividers. For example, the voltage divider 20 in the known embodiment in 6 between the connections 25 and 240 switched, the connection 25 a reference potential is supplied and the connection 240 is at the ground potential. This divides the voltage divider 20 in the form of series resistors 21a . 21b to 21e the voltage drop across the voltage divider in a certain divider ratio. At the taps 22a . 22b to 22e are each switch 23a provided, which are switched by an input supplied digital data word. The output is via a repeater 90 to an active low-pass filter 5 connected. In 8th a similar embodiment for differential signal processing is shown.

Die Spannungsteiler 20, 20b aus den bekannten Ausführungsformen gemäß 7 und 8 sollten nicht zusätzlich belastet werden, da sonst durch die Spannungsteilung der Ausgangspegel verfälscht wird. Andererseits weisen die Tiefpassfilter 5, 5b mit ihren Operationsverstärkern 50, 50b eine relativ geringe Eingangsimpedanz auf. Daher ist meist ein hochohmiger Zwischenverstärker 90 zwischen dem Spannungsteiler und dem nachgeschalteten Filter angeordnet. Dieser ist für eine entsprechende Belastbarkeit ausgeführt.The voltage divider 20 . 20b from the known embodiments according to 7 and 8th should not be charged additionally, otherwise the output level will be falsified by the voltage division. On the other hand, the low pass filter 5 . 5b with their operational amplifiers 50 . 50b a relatively low input impedance. Therefore, usually a high-impedance repeater 90 arranged between the voltage divider and the downstream filter. This is designed for a corresponding load capacity.

9 zeigt eine bekannte Ausführungsform eines R-2R-Digital-Analog-Wandlers. Bei diesem ist eine Widerstandskette aus mehreren Widerständen mit den Widerstandswerten R und 2R zwischen die Ausgänge zweier Referenzoperationsverstärker geschaltet. Abgriffe führen über weitere Widerstände mit den Widerstandswerten 2R zu den Schaltern b1 bis b4. Die ausgangsseitig an einen Ausgangsverstärker angeschlossen sind. Bei dieser dargestellten Ausführung werden die drei Operati onsverstärker durch die gezeigte Schaltung mit dem Spannungsteiler belastet. Die hohe Belastbarkeit und die zusätzlich notwendigen Verstärker erhöhen den Platzverbrauch für die Digital-Analog-Wandler. 9 shows a known embodiment of an R-2R digital-to-analog converter. In this case, a resistor chain of a plurality of resistors with the resistance values R and 2R is connected between the outputs of two reference operational amplifiers. Taps lead via further resistors with the resistance values 2R to the switches b1 to b4. The output side are connected to an output amplifier. In this illustrated embodiment, the three Operati onsverstärker be charged by the circuit shown with the voltage divider. The high load capacity and the additional necessary amplifiers increase the space requirement for the digital-to-analog converter.

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:

1 eine erste Ausführungsform der Erfindung, 1 a first embodiment of the invention,

2 eine zweite Ausführungsform für eine Differenzsignalverarbeitung, 2 a second embodiment for differential signal processing,

3 einen Ausschnitt mit Feldeffekttransistoren als Schalter, 3 a section with field effect transistors as a switch,

4 einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Digital-Analog-Wandlers mit Transmission-Gates als Schalter, 4 a detail of the digital-to-analog converter according to the invention with transmission gates as a switch,

5 eine Ausführungsform eines Operationsverstärkers, 5 an embodiment of an operational amplifier,

6 eine Ausführung eines aktiven Tiefpassfilters, 6 an embodiment of an active low-pass filter,

7 einen bekannten Digital-Analog-Wandler, 7 a known digital-to-analog converter,

8 den bekannten Digital-Analog-Wandler für eine Differenzsignalverarbeitung, 8th the known digital-to-analog converter for differential signal processing,

9 einen weiteren bekannten Digital-Analog-Wandler. 9 another known digital-to-analog converter.

Die 7 und 8 zeigen Digital-Analog-Wandler in der so genannten "Single Ended" beziehungsweise differenziellen Form. Kern der bekannten Wandler sind eine Spannungsteilerkette 20, 20b welche zwischen zwei Versorgungspotenzialanschlüsse 25 und 240 angeschlossen sind. Die Spannungsteilerketten umfassen dabei eine Vielzahl gleichgroßer einzelner Widerstände 21a bis 21e. Zwischen diesen Widerständen ist jeweils ein Abgriff 22a bis 22e vorgesehen, der an einen Schalter 23a angeschlossen ist.The 7 and 8th show digital-to-analog converters in the so-called "single-ended" or differential form. Core of the known converter are a voltage divider chain 20 . 20b which between two supply potential connections 25 and 240 are connected. The voltage divider chains comprise a large number of equal individual resistors 21a to 21e , Between these resistors is a tap 22a to 22e provided to a switch 23a connected.

Die Digital-Analog-Wandler gemäß den 7 und 8 umfassen weiterhin ein Tiefpassfilter 5a beziehungsweise 5b, das als aktiver Tiefpass mit einem Differenzverstärker 50 beziehungsweise 50b ausgeführt ist. Die Eingänge der Differenzverstärker 50, 50b der Tiefpassfilter sind niederohmig ausgeführt.The digital-to-analog converter according to the 7 and 8th further comprise a low-pass filter 5a respectively 5b , as an active low pass with a differential amplifier 50 respectively 50b is executed. The inputs of the differential amplifier 50 . 50b the low-pass filter are low-resistance.

Die Widerstandsteilerkette 20, 20b sollte an ihren Abgriffen 22 bis 22e nicht ohmsch belastet werden, weil sonst durch die Spannungsteilung der Ausgangspegel verfälscht wird und somit Fehler in der Digital-Analog-Wandlung auftreten. Daher sind in den bekannten Ausführungsformen nach den 6 und 7 hochohmige belastbare Zwischenverstärker 90, 90b vorgesehen. Diese sind ausgangsseitig über einen Widerstand 51 mit dem niederohmigen Eingang der Differenzverstärker 50, 50b der Tiefpassfilter verbunden. Ihre hochohmigen Eingänge 93 sind wiederum an die Teilerkette angeschlossen. Bei den gezeigten Zwischenverstärkern 90, 90b müssen während eines Betriebes die Eingangsknoten dem jeweils gewählten Ausgangspegel durch die Schalterstellung der Schalter 23a folgen. Daraus ergibt sich, dass die Eingangsstufe im gesamten Bereich linear und mit einer hohen Verstärkung arbeiten muss. Darüber hinaus müssen die Eingangskapazitäten der Zwischenverstärker über die Widerstandsteilerkette umgeladen werden, sodass die Zeitkonstante aus dem Widerstandswert der Widerstände 21a bis 21e und der Eingangskapazität im Zwischenverstärker 90, 90a die Geschwindigkeit der gesamten Schaltung limitiert.The resistance divider chain 20 . 20b should be at their taps 22 to 22e are not ohmic load, otherwise the output level is distorted by the voltage division and thus errors in the digital-to-analog conversion occur. Therefore, in the known embodiments according to the 6 and 7 high-impedance heavy-duty repeaters 90 . 90b intended. These are the output side via a resistor 51 with the low-impedance input of the differential amplifier 50 . 50b the low-pass filter connected. Your high-impedance inputs 93 are in turn connected to the divider chain. In the shown repeaters 90 . 90b During operation, the input nodes must correspond to the selected output level through the switch position of the switches 23a consequences. As a result, the input stage must operate linearly and with high gain throughout the range. In addition, the input capacitances of the repeaters must be reloaded via the resistor divider chain, so that the time constant of the resistance value of the resistors 21a to 21e and the input capacitance in the repeater 90 . 90a the speed of the entire circuit is limited.

Auch in der in 9 gezeigten bekannten Ausführung eines R-2R-Digital-Analog-Wandlers werden sowohl die Referenzspannung VREF als auch die Bezugsspannung VB relativ niederohmig mit den Widerständen R belastet. Dies führt dazu, dass leistungsfähige Verstärker mit hoher Belastbarkeit vorgesehen werden müssen.Also in the in 9 shown known embodiment of an R-2R digital-to-analog converter, both the reference voltage V REF and the reference voltage V B are relatively low-impedance loaded with the resistors R. As a result, powerful high-power amplifiers must be provided.

1 zeigt dem gegenüber das grundlegende Prinzip einer Ausführung des erfindungsgemäßen Digital-Analog-Wandlers. So ist vorgesehen, den bekannten Spannungsteiler durch eine Serienschaltung aus einer Anzahl Widerstände 21a bis 21e zu ersetzen. Die Serienschaltung 2 umfasst einen ersten Eingang 25, dem ein Referenzpotenzial zugeführt wird. Dieses wird von einem Operationsverstärker 30 bereitgestellt, dessen Ausgang mit dem Anschluss 25 der Reihenschaltung verbunden ist. Der Anschluss 25 ist darüber hinaus an einen Eingang des Verstärkers 30 zurückgeführt. Einem zweiten Eingang wird das Referenzpotenzial +VREF zugeführt. 1 shows the opposite principle, the basic principle of an embodiment of the digital-to-analog converter according to the invention. Thus, the known voltage divider is provided by a series connection of a number of resistors 21a to 21e to replace. The series connection 2 includes a first entrance 25 to which a reference potential is supplied. This is powered by an operational amplifier 30 provided, whose output with the connection 25 the series circuit is connected. The connection 25 is in addition to an input of the amplifier 30 recycled. A second input is supplied with the reference potential + V REF .

Zwischen den einzelnen Widerständen 21a, 21b bis 21c sind jeweils Abgriffe 22a, 22b bis 22d vorgesehen. Diese sind jeweils an einen Schalter 23a bis 23d angeschlossen.Between the individual resistances 21a . 21b to 21c are each taps 22a . 22b to 22d intended. These are each to a switch 23a to 23d connected.

Der letzte Widerstand 21e der Reihenschaltung 2 ist mit einem ersten Anschluss an den Abgriff 22d und dem vorangegangenen Widerstand und mit einem zweiten Anschluss 22e an den Schalter 23e angeschlossen. Die jeweils zweiten Anschlüsse der Schalter 23a bis 23e sind mit dem Ausgangsabgriff 6 verbunden. Dieser führt über einen Widerstand 51 direkt an den Eingang eines Differenzverstärkers des Tiefpassfilters 5. Damit liegt der zweite Anschluss des Widerstands 21e nicht auf einem festen Bezugspotenzial wie bei den bekannten Ausgestaltungen mit einem Spannungsteiler. Vielmehr wird bei dem erfindungsgemäßen Digital-Analog-Wandler ein jeweils erster Anschluss der Widerstände 21a, 21b bis 21e mit dem Referenzpotenzial gekoppelt, ein jeweils aktiver zweiter Anschluss ist direkt an den relativ niedrigohmigen Eingang des Differenzverstärkers 50 angelegt. Dadurch wird bei der Erfindung keine Spannungsteilung mithilfe einer Spannungsteilerkette durchgeführt, sondern es erfolgt eine Verstärkungseinstellung mithilfe des über die Widerstände zugeführten Referenzpotenzials.the last Stand 21e the series connection 2 is with a first connection to the tap 22d and the previous resistor and with a second connection 22e to the switch 23e connected. The respective second connections of the switch 23a to 23e are with the output tap 6 connected. This leads over a resistance 51 directly to the input of a differential amplifier of the low-pass filter 5 , This is the second terminal of the resistor 21e not on a fixed reference potential as in the known embodiments with a voltage divider. Rather, in the case of the digital-to-analog converter according to the invention, in each case a first connection of the resistors 21a . 21b to 21e coupled to the reference potential, a respective active second connection is directly to the relatively low-impedance input of the differential amplifier 50 created. As a result, in the invention, no voltage division is performed by means of a voltage divider chain, but there is a gain adjustment using the supplied via the resistors reference potential.

Das Tiefpassfilter 5 umfasst neben dem Differenzverstärker 50 einen zwischen den Ausgang des Verstärkers 50 und den ersten Eingang geschalteten Widerstand 52 sowie eine dazu parallel angeordnete Kapazität 53. Ein zweiter Eingang des Differenzverstärkers 50 ist in dieser "Single-Ended" Ausgestaltungsform der Erfindung mit dem Bezugspotenzialanschluss 240 gekoppelt. Der Ausgang des Differenzverstärkers 50 bildet gleichzeitig den Ausgang 4 des Digital-Analog-Wandlers.The low pass filter 5 includes next to the differential amplifier 50 one between the output of the amplifier 50 and the first input switched resistor 52 and a parallel arranged capacity 53 , A second input of the differential amplifier 50 is in this "single-ended" embodiment of the invention with the reference potential terminal 240 coupled. The output of the differential amplifier 50 at the same time forms the exit 4 of the digital-to-analog converter.

Zur Digital-Analog-Wandlung eines digitalen Datenwortes D wird dieses an den Dateneingang 3 angelegt. Abhängig von dem digitalen Datenwort D wird dann wenigstens einer der Schalter 23a bis 23e geschlossen und das über die Serienschaltung erzeugte Potenzial am Abgriff 6 an den Eingang des Differenzverstärkers 50 angelegt. In diesem Zusammenhang mag es sinnvoll erscheinen, wenn bei einem zugeführten Datenwort D nicht nur der dem Datenwort zugeordnete Schalter, sondern auch alle folgenden Schalter geschlossen werden. Damit werden ebenfalls die Schalter geschlossen, die mit Knoten in der Serienschaltung unterhalb des zugeordneten Schalters verbunden sind. Wenn beispielsweise nach einer Zuführung eines Datenwortes am Eingang 3 der Schalter 23d geschlossen wird, so bietet es sich an, auch den Schalter 23e zu schließen. Dies hat auf die Verstärkungseinstellungen grundsätzlich keine Auswirkungen, kann jedoch zu einer Verbesserung des Impedanz- und des Schaltverhaltens führen.For digital-to-analog conversion of a digital data word D this is to the data input 3 created. Depending on the digital data word D then at least one of the switches 23a to 23e closed and the potential generated via the series connection at the tap 6 to the input of the differential amplifier 50 created. In this context, it may seem sensible if, in the case of a supplied data word D, not only the switch associated with the data word but also all subsequent switches are closed. Thus, the switches are also closed, which are connected to nodes in the series circuit below the associated switch. For example, if after feeding a data word at the input 3 the desk 23d closed, so it makes sense, even the switch 23e close. This basically has no effect on the gain settings, but can improve the impedance and switching performance.

In der Ausgestaltungsform nach 2 besitzen die Widerstände 21a bis 21e die jeweils gleichen Widerstandswerte. Sie werden als sogenannte Einheitselemente bezeichnet. Der Rückkopplungswiderstand 52 innerhalb des Tiefpassfilters 5 umfasst ebenfalls den Widerstandswert von einem oder zwei Einheitselementen. Für eine Implementierung eines Tiefpassfilters mit einer niedrigen Eckfrequenz wird dann eine relativ große Kapazität in Form des parallel geschalteten Kondensators 53 notwendig. Jedoch lassen sich hier die Einheitswiderstände 21a bis 21e etwas hochohmiger auslegen als bei den bekannten Ausgestaltungen, weil der Eingangsknoten des Differenzverstärkers 50 immer auf dem Bezugspotenzial liegt und somit eine Eingangskapazität des Ausgangsverstärkers 50 nicht umgeladen werden muss. Dies ermöglicht eine Reduzierung der Kapazität des Kondensators und damit des Platzverbrauchs.In the embodiment according to 2 own the resistors 21a to 21e the same resistance values. They are called so-called unit elements. The feedback resistor 52 within the low-pass filter 5 also includes the resistance of one or two unit elements. For an implementation of a low-pass filter with a low corner frequency then a relatively large capacitance in the form of the parallel-connected capacitor 53 necessary. However, the unit resistances can be left here 21a to 21e interpret something higher impedance than in the known embodiments, because the input node of the differential amplifier 50 always at the reference potential and thus an input capacitance of the output amplifier 50 does not have to be reloaded. This allows a reduction in the capacitance of the capacitor and thus the space consumption.

Darüber hinaus bietet es sich bei dieser Ausgestaltungsform auch an, die Widerstandswerte der Widerstände 21a bis 21e un terschiedlich groß zu wählen. In einem solchen Fall wird abhängig von dem Datenwort D keine lineare Umsetzung des digitalen Datenwortes in ein analoges Signal erzeugt, sondern eine von dem Verhältnis der Widerstandswerte abhängige Übertragungskennlinie erzeugt. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, bei einer geeigneten Wahl der Widerstandswerte der Reihenschaltung 2 eine logarithmische Übertragungskennlinie des Digital-Analog-Wandlers zu erhalten. Ebenso ist eine pcm-Kennlinie möglich.Moreover, in this embodiment, it also offers, the resistance values of the resistors 21a to 21e different sizes to choose. In such a case, depending on the data word D, no linear conversion of the digital data word into an analog signal is generated, but a transfer characteristic dependent on the ratio of the resistance values is generated. In this way it is possible, for example, with a suitable choice of the resistance values of the series connection 2 to obtain a logarithmic transfer characteristic of the digital-to-analog converter. Likewise, a pcm characteristic is possible.

3 zeigt einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Digital-Analog-Wandlers mit der Implementierung der Schalter 23a bis 23e als Feldeffekttransistoren. Wirkungs- beziehungsweise funktionsgleiche Bauelemente tragen die gleichen Bezugszeichen. In dieser Ausgestaltung sind die Abgriffe 22a, 22b und 22c mit den Anschlüssen von Feldeffekttransistoren 230, 231 und 232 verbunden. Die jeweils zweiten Anschlüsse der Feldeffekttransistoren 230, 231 und 232 sind an den Ausgangsabgriff 6 angeschlossen. Die Feldeffekttransistoren sind für eine höhere Schaltgeschwindigkeit als n-Kanal Feldeffekttransistoren ausgebildet. Ihre Steueranschlüsse sind an den Eingang 3 zur Zuführung des Datenwortes angeschlossen. 3 shows a section of the digital-to-analog converter according to the invention with the implementation of the switch 23a to 23e as field effect transistors. Effective or functionally identical components carry the same reference numerals. In this embodiment, the taps 22a . 22b and 22c with the terminals of field effect transistors 230 . 231 and 232 connected. The respective second terminals of the field effect transistors 230 . 231 and 232 are at the output tap 6 connected. The field effect transistors are designed for a higher switching speed than n-channel field effect transistors. Their control connections are at the entrance 3 connected to the supply of the data word.

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 230 bis 232 als Schalter zugeordnet. Je nach zugeführtem Datenwort wird wenigstens einer der Schalter in Abhängigkeit der Bits geöffnet, die anderen geschlossen.The data word D itself comprises a series of individual bits, each of which can assume the logic states "0" or "1". Each of these bits within the data word D is one of the field effect transistors 230 to 232 assigned as a switch. Depending on the supplied data word, at least one of the switches is opened as a function of the bits, the others are closed.

Eine weitere Verbesserung bezüglich des Schaltverhaltens wird mit sogenannten Transmission-Gates erreicht, wie sie in einem Ausschnitt des erfindungsgemäßen Digital-Analog-Wandlers in 4 dargestellt sind. Die beiden gezeigten Transmission-Gates 260 und 250 umfassen jeweils zwei Feldeffekttransistoren 242, 243 beziehungsweise 252, 253. Jeweils einer der Feldeffekttransistoren 242 beziehungsweise 252 der beiden Transmission-Gates ist als p-Kanal Feldeffekttransistor ausgeführt. Der jeweils andere Transistor 243, 253 der Transmission-Gates 260 und 250 wird als n-Kanal Feldeffekttransistor gebildet. Der Abgriff 21a ist jeweils mit einem ersten Anschluss der Feldeffekttransistoren 242, 243 verbunden. Der zweite Abgriff 22b der Serienschaltung 2 ist an den ersten Anschluss der Feldeffekttransistoren 252 und 253 angeschlossen. Ausgangsseitig sind die Feldeffekttransistoren wiederum mit dem Abgriff 6 verbunden. Zur Ansteuerung der Feldeffekttransistoren 243 und 253 der Transmission-Gates 260 und 250 sind diese an direkt an den Dateneingang 3 angeschlossen. Weiterhin sind die Inverter 241 und 251 vorgesehen, die eingangsseitig ebenfalls mit dem Dateneingang für das jeweilige Transmissiongate verbunden sind. Ausgangsseitig sind sie an den Steueranschluss der p-Kanal Feldeffekttransistoren 242 und 252 verbunden.A further improvement in the switching behavior is achieved with so-called transmission gates, as in a section of the digital-to-analog converter according to the invention in 4 are shown. The two transmission gates shown 260 and 250 each comprise two field effect transistors 242 . 243 respectively 252 . 253 , Each one of the field effect transistors 242 respectively 252 the two transmission gates is designed as a p-channel field effect transistor. The other transistor 243 . 253 the transmission gates 260 and 250 is called n-channel field effect transistor formed. The tap 21a is in each case connected to a first terminal of the field effect transistors 242 . 243 connected. The second tap 22b the series connection 2 is at the first terminal of the field effect transistors 252 and 253 connected. On the output side, the field effect transistors are in turn connected to the tap 6 connected. For driving the field effect transistors 243 and 253 the transmission gates 260 and 250 these are directly connected to the data input 3 connected. Furthermore, the inverters 241 and 251 provided, the input side are also connected to the data input for the respective transmission gate. On the output side, they are connected to the control terminal of the p-channel field-effect transistors 242 and 252 connected.

2 zeigt eine Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Digital-Analog-Wandlers für eine Differenzsignalverarbeitung. In dieser Ausgestaltungsform umfasst die Serienschaltung zwei Teilserienschaltungen 2a und 2b. Diese enthalten jeweils eine Vielzahl von Widerständen 21a, 21b beziehungsweise 29a, 29b. Jede der Teilserienschaltungen ist mit einem ersten Anschluss an einen Referenzpotenzialanschluss angeschlossen. Im Einzelnen ist die erste Teilserienschaltung 2a mit dem Referenzpotenzialanschluss 25 verbunden. Die zweite Serienschaltung 2b ist an den Referenzpotenzialanschluss 24 angeschlossen. Den beiden Potenzialanschlüssen 25 und 24 wird jeweils ein Refe renzpotenzial über die Operationsverstärker 30 und 30b bereitgestellt. Dabei ist das Referenzpotenzial am Anschluss 24 bezüglich des Referenzpotenzials am Anschluss 25 invertiert. Dies wird in der Ausführungsform dadurch erreicht, dass dem Operationsverstärker 30b an seinem ersten Eingang das bezüglich des Referenzpotenzials +VREF invertierte Referenzpotenzial –VREF zugeführt wird. 2 shows an embodiment of the digital-to-analog converter according to the invention for differential signal processing. In this embodiment, the series circuit comprises two sub-series circuits 2a and 2 B , These each contain a variety of resistors 21a . 21b respectively 29a . 29b , Each of the sub-series circuits is connected to a reference potential terminal with a first connection. Specifically, the first sub-series circuit 2a with the reference potential connection 25 connected. The second series connection 2 B is to the reference potential connection 24 connected. The two potential connections 25 and 24 In each case, a reference potential via the operational amplifier 30 and 30b provided. The reference potential at the connection is 24 regarding the reference potential at the terminal 25 inverted. This is achieved in the embodiment in that the operational amplifier 30b is supplied at its first input with respect to the reference potential + V REF inverted reference potential -V REF .

Erste und zweite Anschlüsse jeder Widerstände der Teilserienschaltungen 2a und 2b sind über erste Schalter 23a bis 23c und 28a bis 28c an den Ausgangsabgriff 6a angeschlossen. Ebenso sind jeder der Anschlüsse der Widerstände 21a, 21b und 29a, 29b über jeweils einen Schalter 230a bis 230c sowie 280a bis 280c mit dem zweiten Ausgangsabgriff 6b verbunden. Die einzelnen Schalter der beiden Teilserienschaltungen 2a und 2b werden wiederum durch ein am Dateneingang 3 anliegendes Datenwort angesteuert und entsprechend geschlossen beziehungsweise geöffnet. Dadurch wird an den Ausgangsabgriffen 6a und 6b ein entsprechendes Differenzsignal erzeugt. Insbesondere sind die beiden Operationsverstärker 30 und 30b nicht über die beiden Teilserienschaltungen miteinander gekoppelt.First and second terminals of each resistor of the sub-series circuits 2a and 2 B are over first switch 23a to 23c and 28a to 28c to the output tap 6a connected. Likewise, each of the terminals of the resistors 21a . 21b and 29a . 29b each with a switch 230a to 230c such as 280a to 280c with the second output tap 6b connected. The individual switches of the two sub-series circuits 2a and 2 B are in turn by a at the data input 3 applied data word activated and accordingly closed or opened. This will be at the output taps 6a and 6b generates a corresponding difference signal. In particular, the two operational amplifiers 30 and 30b not coupled with each other via the two sub-series circuits.

Die Ausgangsabgriffe 6a und 6b sind über die Widerstände 51 und 51b mit den Eingängen eines Differenzverstärker 50b gekoppelt. Dieser bildet wiederum einen Teil des Tiefpassfilters 5b und zugleich einen Ausgangsverstärker für das analoge Spannungssignal. Jeder Ausgang des Differenzverstärkers ist über einen Widerstand 52 beziehungsweise 52b an den jeweiligen Eingang rückgeführt. Parallel zu den beiden Widerständen 52, 52b sind die Kondensatoren 53, 53b angeordnet.The output taps 6a and 6b are about the resistances 51 and 51b with the inputs of a differential amplifier 50b coupled. This in turn forms part of the low-pass filter 5b and at the same time an output amplifier for the analog voltage signal. Each output of the differential amplifier is via a resistor 52 respectively 52b returned to the respective input. Parallel to the two resistors 52 . 52b are the capacitors 53 . 53b arranged.

Darüber hinaus umfasst der Differenzverstärker 50b einen Regeleingang zur Zuführung eines Gleichtaktpotenzials. Dieser ist an einen Pufferverstärker 80 angeschlossen, der darüber das Gleichtaktpotenzial und damit den Arbeitspunkt des Verstärkers 50b des Tiefpassfilters 5b einstellt.In addition, the differential amplifier includes 50b a control input for supplying a common mode potential. This is to a buffer amplifier 80 connected above it the common mode potential and thus the operating point of the amplifier 50b the low-pass filter 5b established.

Auch in dieser Ausführung wird über die beiden Teilserienschaltungen 2a, 2b eine Verstärkungseinstellung des Verstärkers 50b vorgenommen. Dabei sind die Widerstandswerte der einzelnen Widerstände der Teilserienschaltungen 2a und 2b jeweils gleich.Also in this embodiment is about the two sub-series circuits 2a . 2 B a gain setting of the amplifier 50b performed. Here are the resistance values of the individual resistors of the sub-series circuits 2a and 2 B always the same.

Zur Bereitstellung der jeweiligen Referenzpotenziale an den Anschlüssen 24 und 25 bieten sich entsprechend belastbare Operationsverstärker an. Ein solcher, sogenannter Miller-Operationsverstärker ist in 5 dargestellt. Die beiden Eingänge VIN– und VIN+ des Operationsverstärkers sind an die Steueranschlüsse zweier p-Kanal Feldeffekttransistoren M1 und M2 angeschlossen, die einen internen Differenzverstärker bilden. Quellenseitig sind diese mit einem Stromspiegel aus den beiden Transistoren M3 und M4 an den Versorgungsanschluss VSS angeschlossen. Senkenseitig sind die beiden Transistoren M1 und M2 über einen p-Kanal Feldeffekttransistor M7 mit dem Versorgungspotenzialanschluss VDD verbunden. Der Feldeffekttransistor M7 ist Teil einer Stromspiegelkette mit dem Stromspiegeltransistor M8. Der Arbeitspunkt dieses Transistors wird über den Feldeffekttransistor M9 eingestellt, dessen Steueranschluss an seinen Senkenanschluss gekoppelt ist.To provide the respective reference potential at the terminals 24 and 25 offer correspondingly robust operational amplifier. Such a so-called Miller operational amplifier is in 5 shown. The two inputs V IN and V IN + of the operational amplifier are connected to the control terminals of two p-channel field effect transistors M1 and M2, which form an internal differential amplifier. On the source side, these are connected to the supply connection V SS with a current mirror made of the two transistors M3 and M4. On the sink side, the two transistors M1 and M2 are connected to the supply potential connection V DD via a p-channel field effect transistor M7. The field effect transistor M7 is part of a current mirror chain with the current mirror transistor M8. The operating point of this transistor is set via the field effect transistor M9 whose control terminal is coupled to its drain terminal.

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 1 und 2 dargestellt, der Ausgangsabgriff VOUT an den invertierten Eingang VIN– rückgeführt.For independence of the gain setting from the resistive load, the output node between the transistors M2 and M4 is connected to the control terminal of the field effect transistor M6. This forms an inverter circuit together with the transistor M5. To correct the Miller effect, a correction capacitance C COMP is provided between the output node and the drain terminal of the transistor M6. The output V OUT of the operational amplifier is connected between the transistors M5 and M6 of the inverter circuit. To provide a reference potential is also, as already in the 1 and 2 represented, the output tap V OUT to the inverted input V IN- returned.

6 zeigt eine alternative Ausgestaltung eines aktiven Tiefpassfilters. Es ist als Tiefpass zweiter Ordnung mit Einfach-Mitkopplung ausgeführt, die auch als "Sallen-Key" Schaltung bezeichnet wird. Die Mitkopplung erfolgt über den Kondensator C2, der über den Widerstand 51c mit dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 50 verbunden ist. Der zweite Anschluss des Kondensators C2 ist an den Ausgang des Tiefpasses und des Operationsverstärkers angeschlossen. Der Spannungsteiler aus den Widerständen 500 und 501 stellt die innere Verstärkung ein und bewirkt eine Gegenkopplung. Zwischen nicht invertierendem Eingang und dem Widerstand 51c ist ein weiterer Knoten mit dem zweiten Kondensator 502 verbunden, der mit seinem zweiten Anschluss mit dem Massepotenzialanschluss 503 gekoppelt ist. 6 shows an alternative embodiment of an active low-pass filter. It is designed as a second-order low-pass with single-feed, the Also referred to as "Sallen-Key" circuit. The positive feedback is via the capacitor C2, via the resistor 51c with the non-inverting input of the operational amplifier 50 connected is. The second terminal of the capacitor C2 is connected to the output of the low-pass filter and the operational amplifier. The voltage divider from the resistors 500 and 501 adjusts the internal gain and causes negative feedback. Between non-inverting input and the resistor 51c is another node with the second capacitor 502 connected with its second connection to the ground potential connection 503 is coupled.

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)

Digital-Analog-Wandler, umfassend: – einen Eingang (3) zur Zuführung eines Datenwortes (D); – einen Referenzeingang (24, 25) für ein Referenzsignal; – eine Serienschaltung (2, 2a, 2b) mit einem ersten Widerstand (21a, 29b) und wenigstens einem zweiten Widerstand (21b, 21e, 29a), der erste Widerstand (21a, 29b) mit dem Referenzeingang (24, 25) gekoppelt; – einen Abgriff (6, 6a, 6b), der über eine Schaltvorrichtung (23a, 23b, 28a, 28b) abhängig von dem Datenwort (D) am Eingang (3) mit dem ersten Widerstand (21a, 29b) und/oder dem wenigstens einen zweiten Widerstand (21b, 21e, 29a) verbindbar ist; – einen Verstärker (50, 50b), dessen Eingang mit dem Abgriff (6) für eine Verstärkungseinstellung gekoppelt ist.Digital-to-analogue converter, comprising: - an input ( 3 ) for supplying a data word (D); - a reference input ( 24 . 25 ) for a reference signal; A series connection ( 2 . 2a . 2 B ) with a first resistor ( 21a . 29b ) and at least one second resistor ( 21b . 21e . 29a ), the first resistance ( 21a . 29b ) with the reference input ( 24 . 25 coupled; - a tap ( 6 . 6a . 6b ), which via a switching device ( 23a . 23b . 28a . 28b ) depending on the data word (D) at the input ( 3 ) with the first resistor ( 21a . 29b ) and / or the at least one second resistor ( 21b . 21e . 29a ) is connectable; - an amplifier ( 50 . 50b ) whose input with the tap ( 6 ) is coupled for gain adjustment. Digital-Analog-Wandler nach Anspruch 1, bei dem ein erster Anschluss der Serienschaltung (2, 2a, 2b) mit dem Referenzeingang (24, 25) verbunden ist und ein zweiter Anschluss auf einem schwebenden Potential liegt.A digital-to-analog converter according to claim 1, wherein a first terminal of the series circuit ( 2 . 2a . 2 B ) with the reference input ( 24 . 25 ) and a second terminal is at a floating potential. Digital-Analog-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei dem der wenigstens eine zweite Widerstand (21b, 21e, 29a) mit einem Anschluss mit dem ersten Widerstand (21a, 29b) gekoppelt und mit einem zweiten Anschluss lediglich an die Schaltvorrichtung (23b, 23e) angeschlossen ist.Digital to analogue converter according to one of Claims 1 to 2, in which the at least one second resistor ( 21b . 21e . 29a ) with a connection to the first resistor ( 21a . 29b ) and with a second connection only to the switching device ( 23b . 23e ) connected. Digital-Analog-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der erste Widerstand (21a, 29b) und der wenigstens eine zweite Widerstand (21b, 21e, 29a) den gleichen Widerstandwert aufweisen.Digital to analogue converter according to one of Claims 1 to 3, in which the first resistor ( 21a . 29b ) and the at least one second resistor ( 21b . 21e . 29a ) have the same resistance value. Digital-Analog-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Referenzeingang (24, 25) mit einem Ausgang eines rückgekoppelten Operationsverstärker (30, 30b) zur Bereitstellung eines Referenzpotentials verbunden ist.Digital / analogue converter according to one of Claims 1 to 4, in which the reference input ( 24 . 25 ) with an output of a feedback operational amplifier ( 30 . 30b ) is connected to provide a reference potential. Digital-Analog-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Verstärker (50, 50b) einen Teil einer Filtereinrichtung (5, 5b) bildet.Digital-to-analogue converter according to one of Claims 1 to 5, in which the amplifier ( 50 . 50b ) a part of a filter device ( 5 . 5b ). Digital-Analog-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem dem Eingang des Verstärkers (50) eine Last (51) vorgeschaltet ist und der Verstärker (50) einen zweiten Eingang umfasst, der mit einem Bezugspotentialanschluss (240) verbunden ist.Digital to analogue converter according to one of Claims 1 to 6, in which the input of the amplifier ( 50 ) a burden ( 51 ) and the amplifier ( 50 ) comprises a second input connected to a reference potential terminal ( 240 ) connected is. Digital-Analog-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, der Digital-Analog-Wandler ausgeführt für eine Differenzsignalverarbeitung.Digital-to-analog converter according to one of claims 1 to 7, the digital-to-analog converter is implemented for differential signal processing. Digital-Analog-Wandler nach Anspruch 8, bei dem die Serienschaltung (2) eine erste Teilserienschaltung (2a) und eine zweite Teilserienschaltung (2b) umfasst, bei der die erste Teilserienschaltung (2a) mit einem ersten Anschluss an den Referenzeingang (25) und mit dem zweiten Anschluss über eine erste Schaltvorrichtung (23a, 23b, 23c, 230a, 230b, 230c) mit dem Verstärker (50b) gekoppelt ist, bei der die zweite Teilserienschaltung (2b) mit einem ersten Anschluss an einen zweiten Referenzeingang (24) zur Zuführung eines bezüglich des Referenzsignals invertierten Referenzsignals angeschlossen und mit einem zweiten Anschluss über eine zweite Schaltvorrichtung (28a, 28b, 28c, 280a, 280b, 280c) mit dem Verstärker (50b) gekoppelt ist.Digital to analogue converter according to Claim 8, in which the series circuit ( 2 ) a first subseries circuit ( 2a ) and a second subseries circuit ( 2 B ), in which the first subseries circuit ( 2a ) with a first connection to the reference input ( 25 ) and to the second terminal via a first switching device ( 23a . 23b . 23c . 230a . 230b . 230c ) with the amplifier ( 50b ), in which the second sub-series circuit ( 2 B ) with a first connection to a second reference input ( 24 ) for supplying a reference signal inverted with respect to the reference signal and with a second connection via a second switching device ( 28a . 28b . 28c . 280a . 280b . 280c ) with the amplifier ( 50b ) is coupled. Digital-Analog-Wandler nach einem der Ansprüche 8 bis 9, bei dem der Verstärker (50b) einen Regeleingang zur Einstellung einem Gleichtaktpegels umfasst, der an einen rückgekoppelten Pufferverstärker (80) angeschlossen ist.Digital to analogue converter according to one of Claims 8 to 9, in which the amplifier ( 50b ) comprises a control input for setting a common mode level which is applied to a feedback buffer amplifier ( 80 ) connected. Digital-Analog-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem ein Ausgang des Verstärkers (50, 50b) über ein Rückkoppelwiderstand (52, 52b) und einen dazu parallel angeordneten Ladungsspeicher (53, 53b) mit dem Eingang des Verstärkers (50, 50b) gekoppelt ist.Digital-to-analogue converter according to one of Claims 1 to 10, in which an output of the amplifier ( 50 . 50b ) via a feedback resistor ( 52 . 52b ) and a charge store arranged in parallel thereto ( 53 . 53b ) with the input of the amplifier ( 50 . 50b ) is coupled. Digital-Analog-Wandler nach Anspruch 11, bei dem der Rückkoppelwiderstand (52, 52b) und wenigstens einer der Widerstände (21a, 21b, 21e, 29a, 29b) der Serienschaltung (2, 2a, 2b) den gleichen Widerstandswert oder einen um einen Faktor im Bereich von 1 bis 3 unterschiedlichen Widerstandswert aufweisen.Digital / analogue converter according to Claim 11, in which the feedback resistor ( 52 . 52b ) and at least one of the resistors ( 21a . 21b . 21e . 29a . 29b ) of the series circuit ( 2 . 2a . 2 B ) have the same resistance value or a resistance value different by a factor in the range of 1 to 3. Digital-Analog-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei welchem dem Referenzeingang (24, 25) mit einem Ausgang eines Operationsverstärker (30, 30b) verbunden ist, dessen erster Eingang mit einem Referenzpotentialanschluss verbunden und dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des Operationsverstärker (30, 30b) rückgekoppelt ist.Digital / analogue converter according to one of Claims 1 to 12, in which the reference input ( 24 . 25 ) with an output of an operational amplifier ( 30 . 30b ) whose first input is connected to a reference potential terminal and whose second input is connected to the output of the operational amplifier ( 30 . 30b ) is fed back. Digital-Analog-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem die Schaltvorrichtung (23a, 29b, 23b, 23e, 29a) wenigstens zwei Schalter umfasst, die mit Feldeffekttransistoren (230, 231) oder mit Transmissionsgates (250, 260) gebildet sind, deren Steueranschlüsse mit dem Eingang (3) für das Datenwort gekoppelt sind.Digital / analogue converter according to one of Claims 1 to 13, in which the switching device ( 23a . 29b . 23b . 23e . 29a ) comprises at least two switches connected to field effect transistors ( 230 . 231 ) or with transmission gates ( 250 . 260 ) whose control connections to the input ( 3 ) are coupled to the data word. Digital-Analog-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem die Schaltvorrichtung (23a, 29b, 23b, 23e, 29a) mit mikromechanischen Schaltern gebildet sind.Digital to analogue converter according to one of Claims 1 to 14, in which the switching device ( 23a . 29b . 23b . 23e . 29a ) are formed with micromechanical switches. Digital-Analog-Wandler, umfassend: – ein aktives Tiefpassfilter (5, 5b) mit einem Eingang; – eine Reihenschaltung mit wenigstens zwei Widerständen (21a, 21b, 21e), deren jeweils erste Anschlüsse an einen Referenzeingang (25) zur Zuführung eines Referenzpotentials angeschlossen sind, deren jeweils zweite Anschlüsse über je eine Schaltvorrichtung (23a, 23b, 23e) mit dem Eingang des aktiven Tiefpassfilters (5, 5b) verbunden sind.Digital-to-analogue converter, comprising: - an active low-pass filter ( 5 . 5b ) with an entrance; A series connection with at least two resistors ( 21a . 21b . 21e ), whose respective first connections to a reference input ( 25 ) are connected to supply a reference potential, the respective second terminals via a respective switching device ( 23a . 23b . 23e ) with the input of the active low-pass filter ( 5 . 5b ) are connected. Digital-Analog-Wandler nach Anspruch 16, bei dem das aktive Tiefpassfilter (5, 5b) einen Verstärker (50, 50b) umfasst, dessen Ausgang mit dem Eingang über einen Rückkoppelwiderstand (52, 52b) und ein dazu parallel angeordneten Ladungsspeicher (53, 53b) verbunden ist.A digital-to-analog converter according to claim 16, wherein the active low-pass filter ( 5 . 5b ) an amplifier ( 50 . 50b ) whose output is connected to the input via a feedback resistor ( 52 . 52b ) and a charge store arranged parallel thereto ( 53 . 53b ) connected is. Verfahren zur Digital-Analog-Wandlung eines Datenwortes: – Bereitstellen eines Datenwortes (D); – Bereitstellen eines Referenzpotentials (+VREF, –VREF); – Erzeugen eines Teilreferenzpotentials in Abhängigkeit des Datenwortes (D); – Erzeugen eines analogen Signals aus dem Teilreferenzpotentials durch Verstärken.Method for digital-to-analog conversion of a data word: - providing a data word (D); Providing a reference potential (+ V REF , -V REF ); Generating a partial reference potential as a function of the data word (D); - Generating an analog signal from the sub-reference potential by amplifying. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem der Schritt des Erzeugens die Schritte umfasst: – Bereitstellen einer Reihenschaltung mit wenigstens zwei Widerständen (21a, 21b, 21e); – Zuführen des Referenzpotentials an die Reihenschaltung; – Abgreifen eines Teilrefenzpotenzials an einer Stelle der Reihenschaltung, die von dem Datenwort (D) abhängig ist.The method of claim 18, wherein the step of generating comprises the steps of: providing a series connection with at least two resistors ( 21a . 21b . 21e ); - supplying the reference potential to the series circuit; - Picking up a partial reference potential at a position of the series connection, which is dependent on the data word (D).
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