DE19643178B4

DE19643178B4 - Digital/Analog-Wandler und Schaltung zum Einstellen einer Sensorcharakteristik

Info

Publication number: DE19643178B4
Application number: DE19643178A
Authority: DE
Inventors: Toshio Kariya Ikuta; Seiichirou Kariya Otake
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-10-20
Filing date: 1996-10-18
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2016-10-19
Also published as: DE19643178A1; US5781141A

Abstract

Digital/Analog-Wandler, der aufweist:
ein widerstandsbehaftetes R-2R-Kettennetzwerk, das Widerstände aufweist, die einer Anzahl von Bits eines digitalen Eingangssignals entsprechend in einer Kettenform angeschlossen sind, wobei das widerstandsbehaftete R-2R-Kettennetzwerk einen Ausgangsanschluß aufweist;
ein Paar von positiven und negativen Gleichspannungs-Energieversorgungsanschlüssen, die an das widerstandsbehaftete R-2R-Kettennetzwerk angeschlossen sind;
eine Einrichtung zum Steuern von Strömen, die zwischen dem widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerk und entweder dem positiven oder negativen Gleichspannungs-Energieversorgungsanschluß fließen, als Reaktion auf die Bits des digitalen Eingangssignals, um an dem Ausgangsanschluß des widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerks ein analoges Spannungssignal zu erzeugen, wobei das analoge Spannungssignal von dem digitalen Eingangssignal abhängt;
einen ersten Widerstand und einen zweiten Widerstand, die sich außerhalb des widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerks befinden und zwischen den positiven und negativen Gleichspannungs-Energieversorgungsanschlüssen in Reihe geschaltet sind;
einen dritten Widerstand, der sich außerhalb des widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerks befindet und zwischen dem Ausgangsanschluß des widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerks und dem zweiten Widerstand, der sich außerhalb des widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerks befindet,...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Digital/Analog- bzw. D/A-Wandler, der ein widerstandsbehaftetes R-2R-Kettennetzwerk bzw. ein mit einem Widerstand von R-2R behaftetes Kettennetzwerk aufweist, das durch Konstantströme angesteuert wird. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenso eine Schaltung zum Einstellen einer Sensorcharakteristik, die einen D/A-Wandler beinhaltet.

Einige D/A-Wandler weisen ein widerstandsbehaftetes R-2R-Kettennetzwerk auf, das durch Konstantströme angesteuert wird. Bei einem solchen D/A-Wandler sind Schalter jeweils zwischen Knoten des widerstandbehafteten Kettennetzwerks und Konstantstromquellen angeschlossen. Die Schalter werden als Reaktion auf jeweilige Bits eines digitalen Eingangssignals geschlossen und geöffnet. An einem Ende des widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerks tritt eine analoge Ausgangsspannung auf, welche von dem digitalen Eingangssignal abhängt.

Aus The Engineering Staff of Analog Devices, Inc.: Analog-Digital Conversion Handbook, dritte Auflage, Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1986, Seiten 201 bis 207 und 224 bis 235, ISBN: 0-13-0328848-0 ist ein Digital/Analog-Wandler bekannt, der aufweist: ein widerstandsbehaftetes R-2R-Kettennetzwerk, das Widerstände aufweist, die einer Anzahl von Bits eines digitalen Eingangssignals entsprechend in einer Kettenform angeschlossen sind, wobei das widerstandsbehaftete R-2R-Kettennetzwerk einen Ausgangsanschluß auf weist; ein Paar von positiven und negativen Gleichspannungs-Energieversorgungsanschlüssen, die an das widerstandsbehaftete R-2R-Kettennetzwerk angeschlossen sind; und eine Einrichtung zum Steuern von Strömen, die zwischen dem widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerk und entweder dem positiven oder negativen Gleichspannungs-Energieversorgungsanschluß fließen, als Reaktion auf die Bits des digitalen Eingangssignals, um an dem Ausgangsanschluß des widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerks ein analoges Spannungssignal zu erzeugen, wobei das analoge Spannungssignal von dem digitalen Eingangssignal abhängt.

Aus der DE 44 02 072 A1 ist es bekannt, die Charakteristiken eines Sensors mittels eines Digital/Analog-Wandlers, der ein digitales Referenzsignal in ein analoges Referenzsignal wandelt, und mittels einer Einrichtung zum Einstellen eines Ausgangssignals des Sensors als Reaktion auf das analoge Referenzsignal einzustellen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten D/A-Wandler sowie eine verbesserte Schaltung zum Einstellen einer Sensorcharakteristik zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels eines D/A-Wandlers nach Anspruch 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt:
1 eine Darstellung eines D/A-Wandlers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 eine Darstellung eines Schalters und einer Konstantstromquelle in dem D/A-Wandler in 1;
3 eine Darstellung eines Teils des D/A-Wandlers in 1;
4 eine Darstellung eines D/A-Wandlers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 eine Darstellung eines Teils des D/A-Wandlers in 4;
6 eine Darstellung eines D/A-Wandlers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7 eine Darstellung eines Drucksensors und einer Schaltung zum Einstellen einer Sensorcharakteristik gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
8 eine Darstellung eines D/A-Wandlers im Stand der Technik;
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird ein D/A-Wandler im Stand der Technik beschrieben.
8 zeigt einen D/A-Wandler im Stand der Technik, der ein widerstandsbehaftetes R-2R-Kettennetzwerk 2 beinhaltet. Das widerstandsbehaftete Kettennetzwert 2 weist Widerstände 1A₁ , 1A₂ , ..., 1A_N-1 , 1A_N , Widerstände 1B₁ , 1B₂ , ..., 1B_N-1 , 1B_N , Widerstände 1C₁ , 1C₂ , ..., 1C_N-1 , 1C_N und einen Widerstand 1D auf, wobei "N" eine gegebene natürliche Zahl bezeichnet. Die Widerstände 1A₁ , 1A₂ , ..., 1A_N-1 , 1A_N , die Widerstände 1B₁ , 1B₂ , ..., 1B_N-1 , 1B_N , die Widerstände 1C₁ , 1C₂ , ..., 1C_N-1 , 1C_N und der Widerstand 1D sind identisch. Somit sind die Widerstandswerte der Widerstände 1A₁ , 1A₂ , ..., 1A_N-1 , 1A_N , die Widerstandswerte der Widerstände 1B₁ , 1B₂ , ..., 1B_N-1 , 1B_N , die Widerstandswerte der Widerstände 1C₁ , 1C₂ , ..., 1C_N-1 , 1C_N und der Widerstandswert des Widerstands 1D gleich einem gegebenen Wert R.
Die Widerstände 1A₁ und 1B₁ sind in Reihe geschaltet. Die Widerstände 1A₂ und 1B₂ sind in Reihe geschaltet. Auf eine ähnliche Weise sind die Widerstände 1A₃ , 1A₄ , ..., 1A_N-2 und die Widerstände 1B₃ , 1B₄ , bzw. 1B_N-2 verbunden. Die Widerstände 1A_N-1 und 1B_N-1 sind in Reihe geschaltet. Die Widerstände 1A_N und 1B_N sind in Reihe geschaltet. Erste Enden der Reihenschaltung der Widerstände 1A₁ und 1B₁ , der Reihenschaltung der Widerstände 1A₂ und 1B₂ , ..., der Reihenschaltung der Widerstände 1A_N-1 und 1B_N-1 und der Reihenschaltung der Widerstände 1A_N und 1B_N sind gemeinsam an einen Energieversorgungsanschluß 6 angeschlossern, welcher von dem positiven Anschluß einer Gleichspannungs-Energieversorgung (nicht gezeigt) kommt. Die Gleichspannungs-Energieversorgung erzeugt eine gegebene Spannung Vcc, die zum Beispiel gleich 5 V ist. Der negative Anschluß der Gleichspannungs-Energieversorgung ist an Masse gelegt. Die Widerstände 1C₁ , 1C₂ , ..., 1C_N-1 sind aufeinanderfolgend zwischen den zweiten Enden der Reihenschaltung der Widerstände 1A₁ und 1B₁ , der Reihenschaltung der Widerstände 1A₂ und 1B₂ , ..., der Reihenschaltung der Widerstände 1A_N-1 und 1B_N-1 bzw. der Reihenschaltung der Widerstände 1A_N , und 1B_N angeschlossen. Ein erstes Ende des Widerstands 1D ist an den Energieversorgungsanschluß 6 angeschlossen. Ein zweites Ende des Widerstands 1D ist an ein erstes Ende des Widerstands 1C_N angeschlossen. Ein zweites Ende des Widerstands 1C_N ist an den Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 1B_N und dem Widerstand 1C_N-1 angeschlossen.
Das widerstandsbehaftete R-2R-Kettennetzwerk 2 weist Knoten 7₁ , 7₂ , ..., 7_N-1 und 7_N auf, welche sich an dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 1B₁ und 1C₁ , dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 1B₂ und 1C₂ , ..., dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 1B_N-1 und 1C_N-1 bzw. dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 1B_N und 1C_N befinden. Der erste Knoten 7₁ ist an einen Ausgangsanschluß 5 angeschlossen. Der erste Knoten 7₁ ist über eine Reihenschaltung eines Schalters 3₁ und einer Konstantstromquelle (einer Stromsteuereinrichtung) 4₁ an Masse gelegt. Der zweite Knoten 7₂ ist über eine Reihenschaltung eines Schalters 3₂ und einer Konstantstromquelle (einer Stromsteuereinrichtung) 4₂ an Masse gelegt. Der dritte und weitere Knoten 7₃ , 7₄ , ... und 7_N-2 sind über eine Reihenschaltung eines Schalters 3₃ und einer Konstantstromquelle (einer Stromsteuereinrichtung) 4₃ , eine Reihenschaltung eines Schalters 3₄ und einer Konstantstromquelle (einer Stromsteuereinrichtung) 4₄ , ... und eine Reihenschaltung eines Schalters 3_N-2 und einer Konstantstromquelle (einer Stromsteuereinrichtung) 4_N-2 an Masse gelegt. Der Knoten. 7_N-1 ist über eine Reihenschaltung eines Schalters 3_N-1 und einer Konstantstromquelle (einer Stromsteuereinrichtung) 4_N-1 an Masse gelegt. Der letzte Knoten 7_N ist über eine Reihenschaltung eines Schalters 3_N und einer Konstantstromquelle (einer Stromsteuereinrichtung) 4_N an Masse gelegt.
Die Schalter 3₁ , 3₂ , ..., 3_N-1 und 3_N weisen Steueranschlüsse auf, an die jeweilige Bits eines digitalen Eingangssignals angelegt werden. Den Schaltern 3₁ , 3₂ , ..., 3_N-1 und 3_N werden aufeinanderfolgend jeweilige Bits von dem MSB bzw. höchstwertigen Bit bis zu dem LSB bzw. niederwertigsten Bit des digitalen Eingangssignals zugewiesen. Jeder Schalter 3₁ , 3₂ , ..., 3_N-1 und 3_N wird als Reaktion auf das entsprechende Bit des digitalen Eingangssignals zwischen einem geschlossenen Zustand (einem eingeschalteten Zustand) und einem geöffneten Zustand (einem ausgeschalteten Zustand) geändert.
Die Konstantstromquellen 4₁ , 4₂ , ..., 4_N-1 und 4_N sind identisch. Somit sind die Ströme, die durch die Konstantstromquellen 4₁ , 4₂ , ..., 4_N-1 bzw. 4_N fließen, gleich einem gegebenen Wert I.
Bei dem D/A-Wandler im Stand der Technik in 8 wird eine analoge Ausgangsspannung Vd, welche an dem Ausgangsanschluß 5 auftritt, wie folgt ausgedrückt:
wobei Si "0" oder "1" bezeichnet, das durch jedes Bit des digitalen Eingangssignals dargestellt wird.
Es wird nun der Fall betrachtet, in dem die analoge Ausgangsspannung Vd in dem Bereich von 4.5 V ± 32 mV veränderbar ist, die Auflösung 2 mV entspricht und die Energieversorgungsspannung Vcc gleich 5 V ist. In diesem Fall erreicht die analoge Ausgangsspannung Vd den Minimalwert (4.468 V), wenn die folgende Beziehung erfüllt ist: IR × 2 ≥ 0.532V
Wenn alle Bits des digitalen Eingangssignals "1" sind und die Anzahl N verhältnismäßig groß ist, kann sich der Koeffizient bezüglich des Ausdrucks IR in Gleichung (Z) "2" annähern.
In dem Fall, in dem der Widerstandswert R = 8 KΩ beträgt, ist der Minimalstrom I gleich 33.25 μA in Übereinstimmung mit der zuvor erwähnten Beziehung. Die Gleichung (1) zeigt an, daß die Minimalauflösung durch das LSB des digitalen Eingangssignals bestimmt ist. Demgemäß ist die Auflösung, die 2 mV entspricht, unter der folgenden Bedingung verfügbar: 2(mV)/IR = (2 mV)/(8 kΩ × 33.25 μA) = (1/2)7.055 < (1/2)8
Somit ist die Auflösung, die 2 mV oder weniger entspricht, verfügbar, wenn die Bitanzahl (die Anzahl N) des digitalen Eingangssignals gleich "9" ist.
Wie es zuvor erwähnt worden ist, ist die analoge Ausgangsspannung Vd in dem Bereich von 4.5 V ± 32 mV veränderbar. Die Größe dieses Änderungsbereichs ist gleich 64 mV. Wenn die Auflösung 2 mV entspricht, ist der Änderungsbereich durch Schritte von 2 mV in 32 Unterbereiche geteilt, da 64 mV/2 mV = 32 ist. Die 32 Unterbereiche entsprechen 5 Bits des digitalen Eingangssignals. Somit entspricht in theoretischer Hinsicht eine Auflösung von 2 mV 5 Bits des digitalen Eingangssignals, während eine Auflösung von 2 mV aufgrund der Beziehung zu der Energieversorgungsspannung in einer praktischen Schaltung 9 Bits des digitalen Eingangssignals entspricht. Demgemäß ist eine praktische Schaltung mit einer zusätzlichen Anordnung versehen, die sich auf 4 Überschußbits des digitalen Eingangssignals bezieht.
Deshalb neigt ein IC-Chip bzw. ein Chip einer integrierten Schaltung, der den D/A-Wandler im Stand der Technik in 8 aufweist, dazu, eine große Chipfläche und Chipgröße aufzuweisen. Der Wert einer elektrischen Leistung, die von dem D/A-Wandler im Stand der Technik in 8 aufgenommen wird, neigt dazu, groß zu sein, da es eine erhöhte Anzahl von Konstantstromquellen gibt die einer erhöhten Bitanzahl entsprechen.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Gemäß 1 weist ein D/A-Wandler ein widerstandsbehaftetes R-2R-Kettennetzwerk 21 auf. Das widerstandsbehaftete R-2R-Kettennetzwerk 21 weist Widerstände 22A₁ , 22A₂ , ..., 22A_N-1 , 22A_N , Widerstände 22B₁ , 22B₂ , ..., 27B_N-1 , 22B_N , Widerstände 22C₁ , 22C₂ , ... 22C_N-1 ,22C_N und einer Widerstand 22D auf, wobei "N" eine gegebene natürliche Zahl bezeichnet. Die Widerstände 22A₁ , 22A₂ , ..., 22A_N-1 , 22A_N , die Widerstände 22B₁ , 22B₂ , ..., 22B_N-1 , 22B_N , die Widerstände 22C₁ , 22C₂ , ..., 22C_N-1 , 22C_N und der Widerstand 22D sind identisch. Somit sind die Widerstandswerte der Widerstände 22A₁ , 22A₂ , ..., 22A_N-1 , 22A_N , die Widerstandswerte der Widerstärde 22B₁ , 22B₂ , ..., 22B_N-1 , 22B_N , die Widerstandswerte der Widerstände 22C₁ , 22C₂ , ..., 22C_N-1 , 22C_N und der Widerstandswert des Widerstands 22D gleich einem gegebenen Wert R.
Die Widerstände 22A₁ und 22B₁ sind in Reihe geschaltet. Die Widerstände 22A₂ und 22B₂ sind in Reihe geschaltet. Auf eine ähnliche Weise sind die Widerstände 22A₃ , 22A₄ , ..., 22A_N-2 und die Widerstände 22B₃ , 22B₄ , ... bzw. 22B_N-1 verbunden. Die Widerstände 22A_N-1 und 22B_N-1 sind in Reihe geschaltet. Die Widerstände 22A_N und 22B_N sind in Reihe geschaltet. Erste Enden der Reihenschaltung der Widerstände 22A₁ und 22B₁ , der Reihenschaltung der Widerstände 22A₂ und 22B₂ , ..., der Reihenschaltung der Widerstände 22A_N-1 und 22B_N-1 und der Reihenschaltung der Widerstände 22A_N und 22B_N sind gemeinsam an einen Energieversorgungsanschluß 19 angeschlossen, welcher von dem positiven Anschluß einer Gleichspannungs-Energieversorgung (nicht gezeigt) kommt. Die Gleichspannungs-Energieversorgung erzeugt eine gegebene Spannung Vcc, die zum Beispiel gleich 5 V ist. Der negative Anschluß der Gleichspannungs-Energieversorgung ist an Masse gelegt. Die Widerstände 22C₁ , 22C₂ , ..., 22C_N-1 sind aufeinanderfolgend zwischen zweiten Enden der Reihenschaltung der Widerstände 22A₁ und 22B₁ , der Reihenschaltung der Widerstände 22A₂ und 22B₂ , ..., der Reihenschaltung der Widerstände 22A_N-1 und 22B_N-1 bzw. der Reihenschaltung der Widerstände 22A_N und 22B_N angeschlossen. Ein erstes Ende des Widerstands 22D ist an den Energieversorgungsanschluß 19 angeschlossen. Ein zweites Ende des Widerstands 22D ist an ein. erstes Ende des Widerstands 22C_N angeschlossen. Ein zweites Ende des Widerstands 22C_N ist an den Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 22B_N und dem Widerstand 22C_N-1 angeschlossen.
Das widerstandsbehaftete R-2R-Netzwerk 21 weist Knoten 77₁ , 77₂ , ..., 77_N-1 und 77_N auf, welche sich an dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 22B₁ und 22C₁ , dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 22B₂ und 22C₂ , ..., dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 22B_N-1 und 22C_N-1 bzw. dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 22B_N und 22C_N befinden. Der erste Knoten 77₁ ist an einen Zwischennetzwerkanschluß 25 angeschlossen. Der erste Knoten 77₁ ist über eine Reihenschaltung eines Schalters 23₁ und einer Konstantstromquelle (einer Stromsteuereinrichtung) 24₁ an Masse gelegt. Der zweite Knoten 77₂ ist über eine Reihenschaltung eines Schalters 23₂ und einer Konstantstromquelle (einer Stromsteuereinrichtung) 24₂ an Masse gelegt. Der dritte und weitere Knoten 77₃ , 77₄ , ..., und 77_N-2 sind über eine Reihenschaltung eines Schalters 23₃ und einer Konstantstromquelle (einer Stromsteuerein richtung) 24₃ , eine Reihenschaltung eines Schalters 23₄ und einer Konstantstromquelle (einer Stromsteuereinrichtung) 24₄ , ... bzw. einer Reihenschaltung eines Schalters 23_N-2 und einer Konstantstromquelle (einer Stromsteuereinrichtung) 24_N-2 an Masse gelegt. Der Knoten 77_N-1 ist über eine Reihenschaltung eines Schalters 23_N-1 und einer Konstantstromquelle (einer Stromsteuereinrichtung) 24_N-1 an Masse gelegt. Der letzte Knoten 77_N ist über eine Reihenschaltung eines Schalters 23_N und einer Konstantstromquelle (einer Stromsteuereinrichtung) 24_N an Masse gelegt.
Die Schalter 23₁ , 23₂ , .... 23_N-1 und 23_N weisen Steueranschlüsse auf, an die jeweilige Bits eines digitalen Eingangssignals angelegt werden. Den Schaltern 23₁ , 23₂ , ..., 23_N-1 und 23_N werden aufeinanderfolgend jeweilige Bits von dem MSB bzw. höchstwertigen Bit bis zu dem LSB bzw. niederwertigsten Bit des digitalen Eingangssignals zugewiesen. Jeder Schalter 23₁ , 23₂ , ..., 23_N-1 und 23_N wird als Reaktion auf das entsprechende Bit des digitalen Eingangssignals zwischen einem geschlossenen Zustand (einem eingeschalteten Zustand) und einem geöffneten Zustand (einem ausgeschalteten Zustand) geändert.
Die Konstantstromquellen 24₁ , 24₂ , ..., 24_N-1 und 24_N sind identisch. Somit sind die Ströme, die durch die Konstantstromquellen 24₁ , 24₂ , ..., 24_N-1 bzw. 24_N fließen, gleich einem gegebenen Wert I.
Der D/A-Wandler in 1 beinhaltet ein widerstandsbehaftetes Netzwerk 30, das an das widerstandsbehaftete R-2R-Kettennetzwerk 21 angeschlossen ist. Das widerstandsbehaftete Netzwerk 30 weist Widerstände 27, 28 und 29 auf. Ein erstes Ende des Widerstands 27 ist an den Energieversorgungsanschluß 19 angeschlossen. Ein erstes Ende des Widerstands 28 ist an Masse gelegt. Ein erstes Ende des Widerstands 29 ist an den Zwischennetzwerkanschluß 25 angeschlossen. Zweite Enden der Widerstände 27, 28 und 29 sind gemeinsam an einen Ausgangsanschluß 26 angeschlossen. Der Widerstand 27 weist einen vorbestimmten Widerstandswert R1 auf. Der Widerstand 28 weist einen vorbestimmten Widerstandswert R2 auf. Der Widerstand 29 weist einen vorbestimmten Widerstand R3 auf.
2 zeigt ein Beispiel eines Schalters 23, der jedem Schalter 23₁ , 23₂ , ..., 23_N-1 und 23_N entspricht, und ein Beispiel einer Konstantstromquelle 24, die jeder Konstantstromquelle 24₁ , 24₂ , ..., 24_N-1 und 24_N entspricht.
Gemäß 2 beinhaltet der Schalter 23 eine Diode 31 und eine Signalspannungserzeugungsschaltung 34. Die Konstantstromquelle 24 beinhaltet einen npn-Transistor 32 und einen Widerstand 33. Die Anode der Diode 31 ist an einen betreffenden Knoten in dem widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerk 21 (siehe 1) angeschlossen. Die Kathode der Diode 31 ist an den Kollektor des Transistors 32 angeschlossen. Der Ausgangsanschluß der Signalspannungserzeugungsschaltung 34 ist an einen Verbindungspunkt zwischen der Kathode der Diode 31 und dem Kollektor des Transistors 32 angeschlossen. An den Eingangsanschluß der Signalspannungserzeugungsschaltung 34 wird ein betreffendes Bit des digitalen Eingangssignals angelegt. Der Emitter des Transistors 32 ist über den Widerstand 33 an Masse gelegt. An die Basis des Transistors 32 wird ein gegebenes positives Potential angelegt, so daß der gegebene Strom I durch den Kollektor-Emitter-Pfad des Transistors 32 fließen kann.
Der Schalter 23 ist eine Art eines Diodenschalters. Die Signalspannungserzeugungsschaltung 34 gibt als Reaktion auf den logischen Zustand des betreffenden Bit des digitalen Eingangssignals eine gegebene hochpegelige Spannung aus oder legt ihren Ausgangsanschluß auf einen geöffneten Zustand fest. Wenn die Signalspannungserzeugungsschaltung 34 die hochpegelige Spannung ausgibt, ist die Spannung an der Kathode der Diode 31 höher als die Spannung an ihrer Anode, so daß der Fluß eines Stroms von dem widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerk 21 (siehe 1) über den Schalter 23 zu der Konstantstromquelle 24 gesperrt oder unterdrückt wird. Demgemäß nimmt der Schalter 23 in diesem Fall einen ausgeschalteten Zustand (einen geöffneten Zustand) an. Wenn die Signalspannungserzeugungsschaltung 34 ihren Ausgangsanschluß auf den geöffneten Zustand festlegt, wird der Fluß eines Stroms von dem widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerk 21 (siehe 1) über den Schalter 23 zu der Konstantstromquelle 24 zugelassen. Demgemäß nimmt der Schalter 23 in diesem Fall einen eingeschalteten Zustand (einen geschlossenen Zustand) an.
Bei dem D/A-Wandler in 1 wird eine analoge Ausgangsspannung VD, welche an dem Ausgangsanschluß 26 auftritt, wie folgt ausgedrückt:
wobei Si "0" oder "1" bezeichnet, das durch jedes Bit des digitalen Eingangssignals dargestellt wird.
Gemäß 3 ist der Widerstandswert des widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerks 21, wie er von dem Zwischennetzwerkanschluß 25 gesehen wird, gleich dem gegebenen Wert R. Wenn das widerstandsbehaftete Netzwerk 30 nicht an das widerstandsbehaftete R-2R-Ketternetzwerk 21 angeschlossen ist, ist eine Spannung Vd, die an dem Anschluß 25 auftritt; gleich einem Wert, der durch Gleichung (1) ausgedrückt ist. Demgemäß ist in dem Fall, in dem das widerstandsbehaftete Netzwerk 30 an das widerstandsbehaftete R-2R-Kettennetzwerk 21 angeschlossen ist, die analoge Ausgangsspannung VD, welche an dem Ausgangsanschluß 26 auftritt, unter Bezugnahme auf Gleichungen wie folgt gegeben: VD = Vd + I1(R + R3) (3) I0 = I1+ I2 (4)
wobei "I0" den Strom bezeichnet, der durch den Widerstand 27 fließt; "I1" den Strom bezeichnet, der durch den Widerstand 29 fließt; und "I2" den Strom bezeichnet, der durch den Widerstand 28 fließt.
Die Gleichungen (4), (5) und (6) liefern eine Gleichung (7), welche den Strom I1 wie folgt ausdrückt;
Die Gleichung (3) liefert eine Gleichung (8), welche den Strom I1 wie folgt ausdrückt:
Bezüglich des Einstellers einer Auflösung und eines Sereichs der analogen Ausgangsspannung VD, die durch Gleichung (2) gegeben ist, ist es bevorzugt, die Widerstandswerte R1, R2 und R3 der Widerstände 27, 28 bzw. 29 wie folgt auszuwählen. Der Maximalwert der analogen Ausgangsspannung VD in ihrem Bereich ist durch "VDmax" ausgedrückt und der zweite Ausdruck (der das "Σ" beinhaltet) auf der rechten Seite von Gleichung (2) wird auf "0" gesetzt. Diese Vorgehensschritte führen zu einer ersten vereinfachten Gleichung. Der Minimalwert der analogen Ausgangsspannung VD in ihrem Bereich wird durch "VDmin" bezeichnet und der zweite Ausdruck (der das "Σ" beinhaltet) auf der rechten Seite von Gleichung (2) wird auf "2IR" gesetzt. Diese Vorgehensschritte führen zu einer zweiten vereinfachten Gleichung. Es gibt drei unbekannte Zahlen R1, R2 und R3 in den zwei vereinfachten Gleichungen. Somit können die Widerstandswerte R1, R2 und R3 durch die zwei vereinfachten Gleichungen nicht eindeutig bestimmt werden. Einer der Widerstandswerte R1, R2 und R3 wird unter Berücksichtigung eines aufgenommenen Stroms geeignet ausgewählt. Dann werden die anderen Widerstandswerte unter Bezugnahme auf die zwei vereinfachten Gleichungen bestimmt.
Ein Beispiel des Einstellens der Bedingungen ist wie folgt. Die Energieversorgungsspannung Vcc ist gleich 5 V. Die analoge Ausgangsspannung VD ist in dem Bereich von 4.5 V ± 32 mV veränderbar. Die Auflösung entspricht 2 mV. Der Widerstandswert R ist gleich 8 kΩ. Der Stromwert I ist gleich 62.5 μA. Der Widerstandswert R1 ist gleich 2 kΩ. Der Widerstandswert R2 ist gleich 18 kΩ. Der Widerstandswert R3 ist gleich 16 kΩ. In diesem Fall ist der D/A-Wandler in 1 anstelle eines digitalen Eingangssignals mit 9 Bit für ein digitales Eingangssignal mit 5 Bit geeignet. Somit kann der D/A-Wandler in 1 ein digitales Eingangssignal handhaben, das eine verringerte Anzahl von Bits aufweist. Dies ist beim Verringern einer Chipgröße vorteilhaft, wenn der D/A-Wandler in 2 als ein IC-Chip ausgebildet ist.
Eine Bestätigung wird wie folgt durchgeführt. Die zuvor erwähnten Werte der Widerstandswerte R, R1, R2 und R3, der zuvor erwähnte Wert der Energieversorgungsspannung Vcc und der zuvor erwähnte Wert des Stroms I werden in Gleichung (2) eingesetzt. Dadurch wird die Gleichung (2) in die folgende Form geändert:
Diese Gleichung zeigt, daß die analoge Ausgangsspannung VD in dem Bereich vor 4.5048 V ± 30 mV veränderbar ist und daß die Auflösung 1.938 mV (0.03101/2⁴) entspricht. Diese Bestätigungswerte des Bereichs und der Auflösung sind ungefähr gleich den zuvor erwähnten Einstellungswerten von diesen.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt einen D/A-Wandler gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der D/A-Wandler in 4 ist ausgenommen eines widerstandsbehafteten Netzwerks 35, das das widerstandsbehaftete Netzwerk 30 (siehe 1) ersetzt, ähnlich zu dem D/A-Wandler in 1.
Wie es in 4 gezeigt ist, beinhaltet das widerstandsbehaftete Netzwerk 35 Widerstände 36, 37 und 38, die in Reihe geschaltet sind. Ein erstes Ende des Widerstands 36 ist an einen Energieversorgungsanschluß 19 angeschlossen, an den eine gegebene Spannung Vcc angelegt wird. Ein zweites Ende des Widerstands 36 ist an ein erstes Ende des Widerstands 37 angeschlossen. Ein zweites Ende des Widerstands 37 ist an ein erstes Ende des Widerstands 38 angeschlossen. Ein zweites Ende des Widerstands 38 ist an Masse gelegt. Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 36 und 37 ist an einen Zwischennetzwerkanschluß 25 angeschlossen. Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 37 und 38 ist an einen Ausgangsanschluß 26 angeschlossen. Der Widerstand 36 weist einen vorbestimmten Widerstandswert R1 auf. Der Widerstand 37 weist einen vorbestimmten Widerstandswert R2 auf. Der Widerstand 38 weist einen vorbestimmten Widerstandswert R3 auf.
Bei dem D/A-Wandler in 4 ist eine analoge Ausgangsspannung VD, welche an dem Ausgangsanschluß 26 auftritt, wie folgt ausgedrückt:
wobei Si "0" oder "1" bezeichnet, das durch jedes Bit eines digitalen Eingangssignals dargestellt ist, und R den Widerstandswert von jedem Widerstand in einem widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerk 21 bezeichnet.
Gemäß 5 ist der Widerstandswert eines widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerks 21, wie er von dem Zwischennetzwerkanschluß 25 gesehen wird, gleich dem gegebenen Wert R, Wenn das widerstandsbehaftete Netzwerk 35 nicht an das widerstandsbehaftete R-2R-Kettennetzwerk 21 angeschlossen ist, ist eine Spannung Vd, die an dem Anschluß 25 auftritt, gleich einem Wert, der durch Gleichung (1) ausgedrückt ist. Demgemäß ist in dem Fall, in dem das widerstandsbehaftete Netzwerk 35 an das widerstandsbehaftete R-2R-Kettennetzwerk 21 angeschlossen ist, die analoge Ausgangsspannung VD, welche an dem Ausgangsanschluß 26 auftritt, unter Bezugnahme auf Gleichungen wie folgt gegeben: VD = Vd' + I2R2 (10) Vd' = Vd + I1R (11) I1 + I2 = I0 (12)

wobei "I0" den Strom bezeichnet, der durch den Widerstand 36 fließt; "I1" den Strom bezeichnet, der durch den Zwischennetzwerkanschluß 25 fließt, "I2" den Strom bezeichnet, der durch den Widerstand 37 fließt; und "Vd'" die Spannung an dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 36 und 37 bezeichnet.
Bezüglich des Einstellens einer Auflösung und eines Bereichs der analogen Ausgangsspannung VD, die durch Gleichung (9) gegeben ist, ist es bevorzugt, die Widerstandswerte R1, R2 und R3 der Widerstände 36, 37 und 38 unter Bezugnahme auf die Gleichungen (9), (10), (11), (12), (13) und (14) auszuwählen.
Ein Beispiel des Einstellens der Bedingungen ist wie folgt. Die Energieversorgungsspannung Vcc ist gleich 5 V. Die analoge Ausgangsspannung VD ist in dem Bereich von 4,5 V ± 32 mV veränderbar. Die Auflösung entspricht 2 mV. Der Widerstandswert R ist gleich 8 kΩ. Der Stromwert I ist gleich 50 μA. Der Widerstandswert R1 ist gleich 800 Ω. Der Widerstandswert R2 ist gleich 4.4 kΩ. Der Widerstandwert R3 ist gleich 50 kΩ. In diesem Fall ist der D/A-Wandler in 4 anstelle eines digitalen Eingangssignals mit 9 Bits für ein digitales Eingangssignal mit 5 Bits geeignet. Somit kann der D/A-Wandler in 4 ein digitales Eingangssignal handhaben, das eine verringerte Anzahl von Bits aufweist. Dies ist beim Verringern einer Chipgröße vorteilhaft, wenn der D/A-Wandler in 4 als ein IC-Chip ausgebildet ist.
Eine Bestätigung wird wie folgt durchgeführt. Die zuvor erwähnten Werte der Widerstandswerte R, R1, R2 und R3, der zuvor erwähnte Wert der Energieversorgungsspannung Vcc und der zuvor erwähnte Wert des Stroms I werden in Gleichung (9) eingesetzt. Dadurch ändert sich die Gleichung (9) in die folgende Form:
Diese Gleichung zeigt, daß die analoge Ausgangsspannung VD in dem Bereich von 4.50301 V ± 31.95 mV veränderbar ist und daß die Auflösung 2.061 mV (0.03298/2⁴) beträgt. Diese Bestätigungswerte des Bereichs und. der Auflösung sind ungefähr gleich den zuvor erwähnten Einstellungswerten von diesen.
Es ist anzumerken, daß der Energieversorgungsanschluß 19 und Masse bezüglich einer Kombination des widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerks, der Schalter und Konstantstromquellen vertauscht werden können.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt einen D/A-Wandler gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der D/A-Wandler in 6 ist ausgenommen von Entwurfsänderungen, die später erwähnt werden, ähnlich zu dem D/A-Wandler in 1.
Der D/A-Wandler in 6 beinhaltet ein widerstandsbehaftetes R-2R-Kettennetzwerk 21A. Das widerstandsbehaftete R-2R-Kettennetzwerk 21A weist Widerstände 22A₁ , 22A₂ , ..., 22A_N-1 , 22A_N , Widerstände 22B₁ , 22B₂ , ..., 22B_N-1 , 22B_N , Widerstände 22C₁ , 22C₂ , ..., 22C_N-1 , 22C_N und einen Widerstand 22D auf, wobei "N" eine gegebene natürliche Zahl bezeichnet. Die Widerstände 22A₁ , 22A₂ , ..., 22A_N-1 , 22A_N , die Widerstände 22B₁ , 22B₂ , ..., 22B_N-1 , 22B_N , die Widerstände 22C₁ , 22C₂ , ..., 22C_N-1 , 22C_N und der Widerstand 22D sind identisch. Somit sind die Widerstandswerte der Widerstände 22A₁ , 22A₂ , ..., 22A_N-1 , 22A_N , die Widerstandswerte der Wi derstände 22B₁ , 22B₂ , ..., 22B_N-1 , 22B_N , die Widerstandswerte der Widerstände 22C₁ , 22C₂ , ..., 22C_N-1 , 22C_N und der Widerstandswert des Widerstands 22D gleich einem gegebenen Wert R.
Die Widerstände 22A₁ und 22B₁ sind in Reihe geschaltet. Die Widerstände 22A₂ und 22B₂ sind in Reihe geschaltet. Auf eine ähnliche Weise sind die Widerstände 22A₃ , 22A₄ , ..., 22A_N-1 und die Widerstände 22B₃ , 22B₄ , ..., bzw. 22B_N-2 verbunden. Die Widerstände 22A_N-1 und 22B_N-1 sind in Reihe geschaltet. Die Widerstände 22A_N und 22B_N sind in Reihe geschaltet. Erste Enden der Reihenschaltung der Widerstände 22A₁ und 22B₁ , der Reihenschaltung der Widerstände 22A₂ und 22B₂ , ..., der Reihenschaltung der Widerstände 22A_N-1 und 22B_N-1 und der Reihenschaltung der Widerstände 22A_N und 22B_N sind gemeinsam an Masse gelegt. Die Widerstände 22C₁ , 22C₂ , ..., 22C_N-1 sind aufeinanderfolgend zwischen zweiten Enden der Reihenschaltung der Widerstände 22A₁ und 22B₁ , der Reihenschaltung der Widerstände 22A₂ und 22B₂ , ..., der Reihenschaltung der Widerstände 22A_N-1 und 22B_N-1 bzw. der Reihenschaltung der Widerstände 22A_N und 22B_N angeschlossen. Ein erstes Ende des Widerstands 22D ist an Masse gelegt . Ein zweites Ende des Widerstands 22D ist an ein erstes Ende des Widerstands 22C_N angeschlossen. Ein zweites Ende des Widerstands 22C_N ist an den Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 22A_N und dem Widerstand 22C_N-1 angeschlossen.
Das widerstandsbehaftete Kettennetzwerk 21A weist Knoten 77₁ , 77₂ , ..., 77_N-1 und 77_N auf, welche sich an dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 22A₁ und 22C₁ , dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 22A₂ und 22C₂ , ..., dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 22A_N-1 und 22C_N-1 bzw. dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 22A_N und 22C_N befinden. Der erste Knoten 77₁ ist an einen Zwischennetzwerkanschluß 25 angeschlossen. Der erste Knoten 77₁ ist über eine Reihenschaltung eines Schal ters 23₁ und einer Konstantstromquelle (einer Stromsteuereinrichtung) 24₁ an einen Energieversorgungsanschluß 19 angeschlossen, welcher von dem positiven Anschluß einer Gleichspannungs-Energieversorgung (nicht gezeigt) kommt. Die Gleichspannungs-Energieversorgung erzeugt eine gegebene Spannung Vcc von zum Beispiel gleich 5 V. Der negative Anschluß der Gleichspannungs-Energieversorgung ist an Masse gelegt. Der zweite Knoten 77₂ ist über eine Reihenschaltung eines Schalters 23₂ und einer Konstantstromquelle (einer Stromsteuereinrichtung) 24₂ an den Energieversorgungsanschluß 19 angeschlossen. Der dritte und weitere Knoten 77₃ , 77₄ , ..., und 77_N-2 sind über eine Reihenschaltung eines Schalters 23₃ und einer Konstantstromquelle (einer Stromsteuereinrichtung) 24₃ , eine Reihenschaltung eines Schalters 23₄ und einer Konstantstromquelle (einer Stromsteuereinrichtung) 24₄ , ... bzw. eine Reihenschaltung eines Schalters 23_N-2 und einer Konstantstromquelle (einer Stromsteuereinrichtung) 24_N-2 an den Energieversorgungsanschluß 19 angeschlossen. Der Knoten 77_N-1 ist über eine Reihenschaltung eines Schalters 23_N-1 und einer Konstantstromquelle (eine Stromsteuereinrichtung) 24_N-1 an den Energieversorgungsanschluß 19 angeschlossen. Der letzte Knoten 77_N ist über eine Reihenschaltung eines Schalters 23_N und einer Konstantstromquelle (eine Stromsteuereinrichtung) 24_N an den Energieversorgungsanschluß 19 angeschlossen.
Die Schalter 23₁ , 23₂ , ..., 23_N-1 und 23_N weisen Steueranschlüsse auf, an die jeweilige Bits eines digitalen Eingangssignals angelegt werden. Den Schaltern 23₁ , 23₂ , ..., 23_N-1 und 23_N werden aufeinanderfolgend jeweilige Bits von dem MSB bis zu dem LSB des digitalen Eingangssignals zugewiesen. Jeder Schalter 23₁ , 23₂ , ..., 23_N-1 und 23_N wird als Reaktion auf das entsprechende Bit des digitalen Eingangssignals zwischen einem geschlossenen Zustand (einem eingeschalteten Zustand) und einem geöffneten Zustand (einem ausgeschalteten Zustand) geändert.
Die Konstantstromquellen 24₁ , 24₂ , ..., 24_N-1 und 24_N sind identisch. Somit sind die Ströme, die durch die Konstantstromquellen 24₁ , 24₂ , ..., 24_N-1 bzw. 24_N fließen, gleich einem gegebenen Wert I.
Der D/A-Wandler in 6 beinhaltet ein widerstandsbehaftetes Netzwerk 30, das an das widerstandsbehaftete R-2R-Kettennetzwerk 21A angeschlossen ist. Das widerstandsbehaftete Netzwerk 30 weist Widerstände 27, 28 und 29 auf. Ein erstes Ende des Widerstands 27 ist an den Energieversorgungsanschluß 19 angeschlossen. Ein erstes Ende des Widerstands 28 ist an Masse gelegt. Ein erstes Ende des Widerstands 29 ist an den. Zwischennetzwerkanschluß 25 angeschlossen. Zweite Enden der Widerstände 27, 28 und 29 sind gemeinsam an einen Ausgangsanschluß 26 angeschlossen. Der Widerstand 27 weist einen vorbestimmten Widerstandswert R1 auf. Der Widerstand 28 weist einen vorbestimmten Widerstandswert R2 auf. Der Widerstand 29 weist einen vorbestimmten Widerstandswert R3 auf.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Gemäß 7 beinhaltet ein Drucksensor 11 vier widerstandsbehaftete Teile 12a, 12b, 12c und 12d, die in einem Halbleiterchip vorgesehen sind. Die widerstandsbehafteten Teile 12a, 12b, 12c und 12d sind elektrisch als Brücke geschaltet. Die Widerstandswerte der widerstandsbehafteten Teile 12a, 12b, 12c und 12d ändern sich als Reaktion auf einen Druck, der auf den Sensor 11 ausgeübt wird, so daß der Sensor 11 ein Signal erzeugen und ausgeben kann, das dem ausgeübten Druck entspricht. Der Drucksensor 11 weist zwei Eingangsanschlüsse 11a und 11b und zwei Ausgangsanschlüsse 11c und 11d an den Verbindungspunkten zwischen den widerstandsbehafteten Teilen 12a, 12b, 12c und 12d auf. Die Eingangsanschlüsse 11a und 11b werden zum Zuführen einer elektrischen Leistung zu dem Drucksensor 11 verwendet. Die Ausgangsanschlüsse 11c und 11d werden zum Übertragen eines Sensorausgangssignals verwendet.
Eine Schaltung 13 zum Einstellen einer Charakteristik ist elektrisch an den Drucksensor 11 angeschlossen. Die Schaltung 13 zum Einstellen einer Charakteristik beinhaltet eine Logikschaltung 14, einen Speicher 15, einen D/A-Wandler 16 und einen Operationsverstärker 17. Die Logikschaltung 14 ist an den Speicher 15 angeschlossen. Die Logikschaltung 14 stellt digitale Daten zum Einstellen der Charakteristiken des Drucksensors 11 ein. Die Logikschaltung 14 speichert die digitalen Daten in dem Speicher 15, Der Speicher 15 ist an den D/A-Wandler 16 angeschlossen. Der Speicher 15 führt die digitalen Daten als ein Dateneingangssignal dem D/A-Wandler 16 zu. Der D/A-Wandler 16 verwendet den D/A-Wandler in 1, den D/A-Wandler in 4 oder den D/A-Wandler in 6. Der D/A-Wandler 16 ändert die digitalen Daten (das digitale Eingangssignal) in ein entsprechendes analoges Spannungssignal (ein analoges Ausgangssignal).
Der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 17 ist an den Ausgangsanschluß des D/A-Wandlers 16 angeschlossen. Der invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 17 ist an den Eingangsanschluß 11a des Drucksensors 11 angeschlossen. Ebenso ist der invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 17 über einen Widerstand 18 an einen Gleichspannungs-Energieversorgungsanschluß 19 angeschlossen, an den eine gegebene Spannung Vcc angelegt wird. Der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 17 ist an den Eingangsanschluß 11b des Drucksensors 11 angeschlossen. Die Ausgangsanschlüsse 11c und 11d des Drucksensors 11 sind an jeweilige Eingangsanschlüsse eines Differentialverstärkers 20 angeschlossen. Der Eingangsanschluß 11a des Drucksensors 11 ist über den Widerstand 18 an den Energieversorgungsanschluß 19 angeschlossen. Es ist bevorzugt, daß die Schaltung 13 zum Ein stellen einer Charakteristik in einem einzigen IC-Chip ausgebildet ist.
Im allgemeinen ändern sich die elektrischen Charakteristiken von Drucksensoren von Sensor zu Sensor. Eine Charakteristikeinstellungsarbeit, um solche Charakteristikänderungen zu kompensieren, wird in einer letzten Stufe eines Vervollständigens des Drucksensors als ein Produkt für jeden Drucksensor durchgeführt. Während der Charakteristikeinstellungsarbeit gibt die Logikschaltung 14 digitale Referenzdaten aus. Die digitalen Referenzdaten werden von der Logikschaltung 14 über den Speicher 15 zu dem D/A-Wandler 16 übertragen. Der D/A-Wandler 16 ändert die digitalen Referenzdaten in eine entsprechende analoge Spannung und gibt die analoge Spannung zu dem Operationsverstärker 17 aus. Der Operationsverstärker 17 erzeugt ein Referenzspannungssignal, welches von den digitalen Referenzdaten abhängt, und gibt dieses aus. Das Referenzspannungssignal, das aus dem Operationsverstärker 17 ausgegeben wird, wird zwischen den Eingangsanschlüssen 11a und 11b des Drucksensors 11 angelegt. Der Drucksensor 11 erzeugt als Reaktion auf das Referenzspannungssignal ein Erfassungssignal. Das Erfassungssignal wird aus den Ausgangsanschlüssen 11c und 11d des Drucksensors 11 zu dem Differentialverstärker 20 ausgegeben. In dem Fall, in dem ein Ausgangssignal des Differentialverstärkers 20 gegebene Bedingungen erfüllt, werden die digitalen Referenzdaten als letztliche Charakteristikeinstellungsdaten verwendet. In dem Fall, in dem das Ausgangssignal des Differentialverstärkers 20 die gegebenen Bedingungen nicht erfüllt, werden die digitalen Referenzdaten geändert und dann werden die Schritte der Charakteristikeinstellungsarbeit wiederholt. Diese Verfahren werden wiederholt, bis das Ausgangssignal des Differentialverstärkers 20 die gegebenen Bedingungen erfüllt. Wie es vorhergehend beschrieben worden ist, werden, wenn das Ausgangssignal des Differentialverstärkers 20 die gegebenen Bedingungen erfüllt, die digitalen Referenzdaten als letztliche Charakte ristikeinstellungsdaten verwendet. Die letztlichen Charakteristikeinstellungsdaten werden in dem Speicher 15 gespeichert.
Während eines tatsächlichen Gebrauchs des Drucksensors 11, nachdem die Charakteristikeinstellungsarbeit beendet ist, führt der Speicher 15 die letztlichen Charakteristikeinstellungsdaten dem D/A-Wandler 16 zu. Der D/A-Wandler 15 ändert die letztlichen Charakteristikeinstellungsdaten in eine entsprechende analoge Spannung und gibt die analoge Spannung zu dem Operationsverstärker 17 aus. Der Operationsverstärker 17 erzeugt ein korrigierendes Spannungssignal, welches von den letztlichen Charakteristikeinstellungsdaten abhängt, und gibt dieses aus. Das korrigierende Spannungssignal, das aus dem Operationsverstärker 17 ausgegeben wird, wird an den Durcksensor 11 angelegt. Das korrigierende Spannungssignal kompensiert eine Abweichung der Charakteristiken des Drucksensors 11 von Sollcharakteristiken (Standardcharakteristiken).
Es ist anzumerken, daß der Drucksensor 11 durch einen anderen Sensor, wie zum Beispiel einen Beschleunigungssensor oder einen Temperatursensor, ersetzt werden kann.
Der D/A-Wandler 16, welcher den D/A-Wandler in 1, den D/A-Wandler in 4 oder den D/A-Wandler in 6 verwendet, ist wirkungsvoll, wenn der Drucksensor 11 so aufgebaut ist, daß er einen hohen Druck, wie zum Beispiel einen Kraftstoffdruck in einer Brennkraftmaschine, einen hydraulischen Bremsdruck in einem Kraftfahrzeug oder einen Hydraulikdruck in einem Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs, erfaßt.
In diesem Fall befindet sich der hohe Druck, der von dem Drucksensor 11 erfaßt wird, im allgemeinen in dem Bereich von 11 bis 1001 bar bzw. 10 bis 1000 atm. Eine kleine Größe des Drucksensors 11 ist zur zuverlässigen Erfassung von hohen Drücken erwünscht. Eine kleinere Größe des D/A-Wandlers 16 ist erwünscht, da ein Chip des Drucksensors 11 in der Größe verringert wird. Wie es zuvor erwähnt worden ist, sind der D/A-Wandler in 1, der D/A-Wandler in 4 und der D/A-Wandler in 6 bezüglich einer gegebenen Anzahl von Bits eines digitalen Eingangssignals zu einer Größenverringerung geeignet.
Der D/A-Wandler 16 und der Drucksensor 11 können in einem gemeinsamen Sensorchip integriert sein. Es wird nun angenommen, daß der D/A-Wandler 16 und der Drucksensor 11 in einem gemeinsamen Sensorchip integriert sind. In dem Fall, in dem der Drucksensor 11 in einer Brennkraftmaschine angebracht ist, oder in dem Fall, in dem der Drucksensor 11 in einem Automatikgetriebe in einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist, wird der Sensorchip einer Temperatur von 100°C oder höher ausgesetzt. In einem solchen Fall verwendet der Sensorchip im allgemeinen ein Siliziumhalbleitersubstrat für wärmewiderstandsbeständige Zwecke. Wenn ein Siliziumhalbleitersubstrat einer hohen Temperatur ausgesetzt wird, neigt ein Leckstrom dazu, durch jeden pn-Übergang zu fließen, der auf dem Siliziumhalbleitersubstrat ausgebildet ist. Somit neigen Leckströme dazu, über Transistoren in Schaltern und Konstantstromquellen in dem D/A-Wandler 16 zu dem Siliziumhalbleitersubstrat hin zufließen. Die Leckströme verringern die Auflösung des D/A-Wandlers 16.
Ein Erhöhen der Einstellungsströme I, die durch die Konstantstromquellen in dem D/A-Wandler 16 bestimmt werden, verringert die Beeinträchtigung der Leckströme. Für eine ausreichende Unterdrückung der Beeinträchtigung der Leckströme ist es bevorzugt, daß die Einstellungströme I in dem D/A-Wandler 16 ungefähr gleich 50 μA oder größer sind. Der D/A-Wandler in 1, der D/A-Wandler in 4 und der D/A-Wandler in 6 erfüllen solche Bedingungen der Einstellungsströme I.
Um eine elektromagnetische Beeinflussung (EMI) zu unterdrücken oder zu verhindern, ist es erwünscht, daß die Impedanzen an Schaltungspunkten in dem D/A-Wandler 16 verhältnismäßig hoch sind. Bei dem D/A-Wandler in 1 ist die Impedanz eines Schaltungspfads von dem Energieversorgungsanschluß 19 zu der Konstantstromquelle zum Beispiel ungefähr gleich 6 kΩ. Bei dem D/A-Wandler in 4 ist die Impedanz eines Schaltungspfads von dem Energieversorgungsanschluß zu der Konstantstromquelle kleiner als zum Beispiel 1 kΩ. Demgemäß erscheint es so, daß der D/A-Wandler in 1 beim Unterdrücken einer EMI besser als der D/A-Wandler in 4 ist.
Bezüglich des D/A-Wandlers in 4 ist eine wirkungsvollere Unterdrückung einer EMI verfügbar, wenn der Widerstandswert des Widerstands 36 erhöht wird. Andererseits verringern sich die Einstellungsströme I bei dem D/A-Wandler in 4, wenn der Widerstandswert des Widerstands 36 erhöht wird. Verringerungen der Einstellungsströme I sind negative Faktoren bezüglich einer Unterdrückung der Beeinträchtigung der Leckströme.
Bei dem D/A-Wandler in 1 sieht der Widerstand 29 eine höhere Impedanz eines Schaltungspfads von dem Energieversorgungsanschluß 19 zu der Konstantstromquelle vor. Dies ist bei einer Unterdrückung einer EMI vorteilhaft. Der Widerstand 29 läßt einen höheren Einstellungsstrom I zu. Dies ist beim Unterdrücken der Beeinträchtigung der Leckströme vorteilhaft.
Ein in der vorhergehenden Beschreibung offenbarter Digital/Analog-Wandler beinhaltet ein widerstandsbehaftetes R-2R-Kettennetzwerk, das Widerstände aufweist, die einer Anzahl von Bits eines digitalen Eingangssignals entsprechend in einer Kettenform angeschlossen sind. Das widerstandsbehaftete R-2R-Kettennetzwerk weist einen Ausgangsanschluß auf. Ein Paar von positiven und negativen Gleich spannungs-Energieversorgungsanschlüssen ist an das widerstandsbehaftete R-2R-Kettennetzwerk angeschlossen. Ströme, die zwischen dem widerstandsbehaftenten. R-2R-Kettenntzwerk und entweder dem positiven oder negativen Gleichspannungs-Energieversorgungsanschluß fließen, werden als Reaktion auf die Bits des digitalen Eingangssignals gesteuert, um an dem Ausgangsanschluß des widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerks ein analoges Spannungssignal zu erzeugen. Das analoge Spannungssignal hängt von dem digitalen Eingangssignal ab, Ein erster Widerstand und ein zweiter Widerstand, die sich außerhalb des widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerks befinden, sind zwischen der positiven und negativen Gleichspannungs-Energieversorgungsanschlüssen in Reihe geschaltet. Ein dritter Widerstand, der sich außerhalb des widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerks befindet, ist zwischen dem Ausgangsanschluß des widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerks und dem zweiten Widerstand, der sich außerhalb des widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerks befindet, angeschlossen. Ein Wandlungsausgangsanschluß ist an einen Verbindungspunkt zwischen den zweiten und dritten Widerständen, die sich außerhalb des widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerks befinden, angeschlossen.

Claims

Digital/Analog-Wandler, der aufweist: ein widerstandsbehaftetes R-2R-Kettennetzwerk, das Widerstände aufweist, die einer Anzahl von Bits eines digitalen Eingangssignals entsprechend in einer Kettenform angeschlossen sind, wobei das widerstandsbehaftete R-2R-Kettennetzwerk einen Ausgangsanschluß aufweist; ein Paar von positiven und negativen Gleichspannungs-Energieversorgungsanschlüssen, die an das widerstandsbehaftete R-2R-Kettennetzwerk angeschlossen sind; eine Einrichtung zum Steuern von Strömen, die zwischen dem widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerk und entweder dem positiven oder negativen Gleichspannungs-Energieversorgungsanschluß fließen, als Reaktion auf die Bits des digitalen Eingangssignals, um an dem Ausgangsanschluß des widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerks ein analoges Spannungssignal zu erzeugen, wobei das analoge Spannungssignal von dem digitalen Eingangssignal abhängt; einen ersten Widerstand und einen zweiten Widerstand, die sich außerhalb des widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerks befinden und zwischen den positiven und negativen Gleichspannungs-Energieversorgungsanschlüssen in Reihe geschaltet sind; einen dritten Widerstand, der sich außerhalb des widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerks befindet und zwischen dem Ausgangsanschluß des widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerks und dem zweiten Widerstand, der sich außerhalb des widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerks befindet, angeschlossen ist; und einen Wandlungsausgangsanschluß, der an einen Verbindungspunkt zwischen den zweiten und dritten Widerständen, die sich außerhalb des widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerks befinden, angeschlossen ist, wobei die Widerstandswerte des ersten Widerstands, des zweiten Widerstands und des dritten Widerstands ausgewählt werden, um eine Auflösung und einen Bereich des analogen Spannungssignals vorzusehen.
Digital/Analog-Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er weiterhin Konstantstromquellen aufweist, die zwischen dem widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerk und entweder dem positiven oder negativen Gleichspannungs-Energieversorgungsanschluß angeschlossen sind.
Digital/Analog-Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung aufweist: Konstantstromquellen; Dioden, die zwischen den Konstantstromquellen und dem widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerk angeschlossen sind; und eine Einrichtung zum Steuern von Spannungen an Verbindungspunkten zwischen den Konstantstromquellen und den Dioden als Reaktion auf die Bits des digitalen Eingangssignals, wobei jede der Konstantstromquellen einen Transistor aufweist, der einen Kollektor, der mit einer entsprechenden der Dioden verbunden ist, und einen Emitter aufweist, der mit einem der positiven und negativen Gleichspannungs-Energieversorgungsanschlüsse verbunden ist, und ein entsprechendes Bit des digitalen Eingangssignals zu dem Kollektor des Transistors fortschreitet.
Digital/Analog-Wandler, der aufweist: ein widerstandsbehaftetes R-2R-Kettennetzwerk, das Widerstände aufweist, die einer Anzahl von Bits eines digitalen Eingangssignals entsprechend in einer Kettenform angeschlossen sind, wobei das widerstandsbehaftete R-2R-Kettennetzwerk einen Ausgangsanschluß aufweist; ein Paar von positiven und negativen Gleichspannungs-Energieversorgungsanschlüssen, die an das widerstandsbehaftete R-2R-Kettennetzwerk angeschlossen sind; eine Einrichtung zum Steuern von Strömen, die zwischen dem widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerk und entweder dem positiven oder negativen Gleichspannungs-Energieversorgungsanschluß fließen, als Reaktion auf die Bits des digitalen Eingangssignals, um an dem Ausgangsanschluß des widerstands behafteten R-2R-Kettennetzwerks ein analoges Spannungssignal zu erzeugen, wobei das analoge Spannungssignal von dem digitalen Eingangssignal abhängt; eine Reihenschaltung eines ersten Widerstands, eines zweiten Widerstands und eines dritten Widerstands, die sich außerhalb des widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerks befinden, wobei die Reihenschaltung zwischen den positiven und negativen Gleichspannungs-Energieversorgungsanschlüssen angeschlossen ist, wobei ein Verbindungspunkt zwischen den ersten und zweiten Widerständen, die sich außerhalb des widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerks befinden, an den Ausgangsanschluß des widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerks angeschlossen ist; und einen Wandlungsausgangsanschluß, der an einen Verbindungspunkt zwischen den zweiten und dritten Widerständen, die sich außerhalb des widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerks befinden, angeschlossen ist, wobei die Widerstandswerte des ersten Widerstands, des zweiten Widerstands und des dritten Widerstands ausgewählt werden, um eine Auflösung und einen Bereich des analogen Spannungssignals vorzusehen.
Schaltung zum Einstellen von Charakteristiken eines Sensors, die aufweist: einen Digital/Analog-Wandler, der ein digitales Referenzsignal in ein analoges Referenzsignal wandelt; und eine Einrichtung zum Einstellen eines Ausgangssignals des Sensors als Reaktion auf das analoge Referenzsignal, das von dem Digital/Analog-Wandler erzeugt wird, wobei der Digital/Analog-Wandler aufweist: ein widerstandsbehaftetes R-2R-Kettennetzwerk, das Widerstände aufweist, die einer Anzahl von Bits des digitalen Referenzsignal entsprechend in einer Kettenform angeschlossen sind, wobei das widerstandsbehaftete R-2R-Kettennetzwerk einen Ausgangsanschluß aufweist; ein Paar von positiven und negativen Gleichspannungs-Energieversorgungsanschlüssen, die an das widerstandsbehaftete R-2R-Kettennetzwerk angeschlossen sind; eine Einrichtung zum Steuern von Strömen, die zwischen dem widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerk und entweder dem positiven oder negativen Gleichspannungs-Energieversorgungsanschluß fließen, als Reaktion auf die Bits des digitalen Referenzsignals, um an dem Ausgangsanschluß des widerstandsbehafteten R-2R-Ketten-netzwerks ein analoges Spannungssignal zu erzeugen, wobei das analoge Spannungssignal von dem digitalen Referenzsignal abhängt; einen ersten Widerstand und einen zweiten Widerstand, die sich außerhalb des widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerks befinden und zwischen den positiven und negativen Gleichspannungs-Energieversorgungsanschlüssen in Reihe geschaltet sind; einen dritten Widerstand, der sich außerhalb des widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerks befindet und zwischen dem Ausgangsanschluß des widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerks und dem zweiten Widerstand, der sich außerhalb des widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerks befindet, angeschlossen ist; und einem Wandlungsausgangsanschluß, der an einen Verbindungspunkt zwischen den zweiten und dritten Widerständen, die sich außerhalb des widerstandsbehafteten R-2R-Kettennetzwerks befinden, angeschlossen ist, wobei das analoge Referenzsignal an dem Wandlungsausgangsanschluß auftritt, wobei die Widerstandswerte des ersten Widerstands, des zweiten Widerstands und des dritten Widerstands ausgewählt werden, um eine Auflösung und einen Bereich des analogen Spannungssignals vorzusehen.
Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin einen Speicher aufweist, der das digitale Referenzsignal speichert.