DE1259938B - Schaltungsanordnung zum Umsetzen von Digitalwerten in eine analoge elektrische Spannung - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zum Umsetzen von Digitalwerten in eine analoge elektrische Spannung Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Umsetzen von Digitalwerten in eine analoge elektrische Spannung, die an einem Summenwiderstand abfällt, der in einem Stromkreis liegt, welcher über Transistoren parallelschaltbare, dem Digitalwert umgekehrt proportionale Bewertungswiderstände enthält und aus einer konstanten Spannungsquelle gespeist wird. Derartige Schaltungsanordnungen sind bekannt.
• Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Genauigkeit der bekannten Schaltung zu verbessern. Hierzu wird vorgeschlagen, an die Bewertungswiderstände und die zugehörigen Schalttransistoren eine konstante Spannung zu legen, so daß der Strom durch die Widerstände nur von der Größe dieser Widerstände abhängig ist, sofern die Kollektor-Emitter-Spannungen der Transistoren gleichgehalten werden können. Die Teilströme durch die Bewertungswiderstände müssen eingeprägten Charakter haben, damit sie rückwirkungsfrei aufsummiert werden können. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltung zu schaffen, die die konstante Spannung für die Bewertungswiderstände erzeugt und außerdem eine rückwirkungsfreie Aufsummierung der Teilströme ermöglicht, wobei die Einflüsse der Temperaturdrift der in dieser Schaltung verwendeten Transistoren praktisch keinen Einfluß auf die Genauigkeit der Digital-Analog-Umsetzung haben sollen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Summenwiderstand in Serie mit der Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors geschaltet ist, der von einer Spannungsvergleichsschaltung angesteuert wird, die einen Transistor enthält, an dessen Basis die an den Bewertungswiderständen und den zugehörigen Schalttransistoren abfallende Spannung liegt und in dessen Emitterkreis eine Zenerdiode geschaltet ist.
• Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist zur weiteren Verbesserung der Temperaturunabhängigkeit der Schaltung und zur Verminderung des Basisstromes des Transistors in der Spannungsvergleichsschaltung ein weiterer Transistor vorgesehen, in dessen Emitterkreis die Basis-Emitter-Strecke des dem Summenwiderstand vorgeschalteten Transistors liegt und dessen Kollektor mit. dem Kollektor des vorgenannten Transistors verbunden ist und dessen Basis galvanisch mit dem Kollektor des Transistors gekoppelt ist, an dessen Basiselektrode die Spannung liegt, welche an den Bewertungswiderständen und Schalttransistoren abfällt.
• Die Erfindung sowie weitere Vorteile und Ergänzungen sind nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben, die als Ausführungsbeispiel einen Digital-Analog-Umsetzer für einen binärdezimalen Code zeigt, wobei der Einfachheit halber nur eine einzige Dekade dargestellt ist. Die Anordnung läßt sich ohne weiteres auf mehrere Dekaden erweitern; indessen genügt es vielfach, die Maßnahmen gemäß der Erfindung nur für die höchste Dekade anzuwenden, da dort auftretende Fehler sich besonders stark auswirken. Die dargestellte Dekade enthält vier Schalttransistoren T4 ... T7, die jeweils Eingängen 1, 2, 4, 8 für die Digitalwerte zugeordnet sind und die entsprechend den an den Eingängen 1, 2, 4, 8 anliegenden Signalen geöffnet oder gesperrt sind. In den Kollektorkreis dieser Transistoren sind Bewertungswiderstände Ro, 2R03 4R0 und 8R0 geschaltet, deren Größe dem jeweiligen Stellenwert der binär dargestellten Dekade, entspricht. In geöffnetem Zustand der Transistoren T4 ... T7 fließen daher über diese Widerstände R03 2R0, 4R0, 8R0 Ströme, die mit großer Genauigkeit dem jeweiligen Stellenwert proportional sind, wenn die an den Bewertungswiderständen anliegende Spannung U, konstant ist. Der Summenstrom fließt durch einen Transistor T., und einen Summenwiderstand RA, an welchem die dem Digitalwert an den Eingängen entsprechende analoge Ausgangsspannung UA abgenommen wird. Damit die Teilströme durch die Widerstände R., 2R0, 4Rfl, 8 R, ohne gegenseitige Beeinflussung summiert werden können, müssen sie eingeprägten Charakter haben. Dies läßt sich nun vorteilhaft mit Hilfe der beiden Transistoren T1 und T2 erreichen, die eine sogenannte Darlington-Schaltung bilden. Diese Verstärkerschaltung hat eine hohe Stromverstärkung und erfüllt die Bedingung, daß die Summe der Kollektorströme der Transistoren T1 und T2 mit ziemlich hoher Genauigkeit dem En-#itterstrom des Transistors T2 entspricht. Für geringere Ansprüche kann an Stelle des Transistorpaares T1, 72 auch ein einzelner Transistor ausreichen.
• Um zu erreichen, daß der Strom durch den Summenwiderstand RA nur von den Widerständen Ro, 2R09 4R0, 8R0 abhängt, wird das Potential am Punkt e, d. h. am Emitter des Transistors T, konstant gehalten. Nach der Erfindung dient hierzu ein mit unterbrochenen Linien umrandeter Schaltungsteil S mit einem Transistor T39 der die an seiner Basis liegende Spannung U, mit der konstanten Bezugsspannung einer in seinem Emitterkreis liegenden Zenerdiode DZ vergleicht. Die Bemessung der Bauelemente wird dabei so getroffen, daß der Basisstrom des Transistors T3 sehr klein ist, um zu gewährleisten, daß dieser keinen nennenswerten Spannungsfehler am Summenwiderstand RA erzeugt. Hierzu ist der Wert seines Kollektorwiderstandes R1 in geeigneter bekannter Weise zu wählen. Zur Kompensation der Temperaturdrift der Zenerdiode DZ und der Transistoren T1 . . . T3 kann in Reihe mit der Zenerdiode DZ eine weitere Diode D1 gegensinnig in Reihe geschaltet sein.
• Liegt an den Eingängen 1, 2, 4, 8 ein Digitalwert an, so werden die Schalttransistoren T4 ... T7 bis zur Sättigung durchgesteuert. Da die Kollektor-Emitter-Restspannungen an den Transistoren T4 ... T7 dann von den jeweils verschiedenen Kollektorströmen abhängen, werden vorteilhaft den Kollektoren dieser Transistoren über Dioden D29 D3, D4 und Widerstände R29 R39 R4 Hilfsströme zugeführt. Die Hilfsströme werden durch geeignete Wahl der Widerstände R29 R4 und R8 so eingestellt, daß die Kollektorströme der Schalttransistoren T4 ... T7 untereinander gleich sind. Damit sind auch die Kollektor-Emitter-Restsparinungen gleich. Die Temperaturabhängigkeit der Kollektor-Emitter-Restspannung ist so gering, daß sie zu keinem nennenswerten Fehler führt. Die Spannungsquelle UK, aus welcher die Hilfsströme entnommen werden, muß eine kleinere Spannung haben als das Potential am Punkt e. Die Schalttransistoren T4 ... T,7 können auch invers betrieben werden, d. h., Kollektor und Emitter können gegenüber der dargestellten Schaltungsanordnung vertauscht sein.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung zur Umsetzung von Digitalwerten in eine analoge elektrische Spannung, die an einem Summenwiderstand abfällt, welche in einem Stromkreis- liegt, der aus einer konstanten Spannungsquelle gespeist wird und der über Transistoren parallelschaltbare, dem Digitalwert umgekehrt proportionale Bewertungswiderstände enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Summenwiderstand (RA) in Serie mit der Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors (T,) geschaltet ist, der von einer Spannungsvergleichsschaltung (S) angesteuert wird, die einen Transistor enthält, an dessen Basis die an den Bewertungswiderständen (R09 2R0, 4R0, 8R0) und den zugehörigen Schalttransistoren (T4 ... T7) abfallende Spannung liegt und in dessen Ernitterkreis eine Zenerdiode (Z) geschaltet ist.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis-Emitter-Strecke des dem Summenwiderstand (RA) vorgeschalteten Transistors (T2) im Emitterkreis eines weiteren Transistors (T1) liegt, dessen Kollektor mit dem Kollektor des vorgenannten Transistors (T_,) verbunden ist und dessen Basis galvanisch mit dem Kollektor des Transistors (T3) gekoppelt ist.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zenerdiode (DZ) mit einer weiteren Diode (D1) gegensinnig in Serie geschaltet ist.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (T3)9 an dessen Basis die konstantzuhaltende Spannung liegt, mit seiner Emitterelektrode über einen Widerstand (RZ) an der Kollektorvorspannungsquelle liegt und daß in dessen Kollektorkreis ein so bemessener Widerstand (R1) eingeschaltet ist, daß sein Basisstrom möglichst gering wird.
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektoren der Schalttransistoren (T4 ... T7), an denen jeweils die zuschaltbaren Widerstände (R., 2R0, 4R0, 8R.) liegen, jeweils über Dioden (D29 D3, D4) und Widerstände (R29 R3, R4) Hilfsströme aus einer Spannungsquelle zugeführt werden, deren Spannung kleiner als die konsbantzuhaltende Spannung ist, welche an den Bewertungswiderständen (R09 2R0, 4R0, 8R0) und den zugehörigen Schalttransistoren (T4 ... T7) liegt, und daß die Widerstände (R" R39 R4) so gewählt sind, daß die Kollektorströme der Schalttransistoren (T4 ... T7) gleich sind.