DE3110800A1 - Bezugsspannungsgenerator fuer a/d- oder d/a-wandler - Google Patents
Bezugsspannungsgenerator fuer a/d- oder d/a-wandlerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Bezugsspannungsgenerator für Analog/Digital (A/D)- oder Digital/Analog (D/A)-Wandler.
Derartige Wandler werden beispielsweise eingesetzt bei der Konversion von analogen Sprachsignalen (Tonsignalen) in
PCM-Signale, sowie bei der Konversion von derartigen PCM-Signalen in die ursprünglichen Analogsignale, etwa bei mit
PCM (Pulscodemodulation) arbeitenden Telefonsystemen.
In einem derartigen A/D-Wandler wird ein eingangsseitiges Analogsignal mit mehreren Bezugsspannungen von einem Bezugsspannungsgenerator
verglichen, dessen Widerstandsnetzwerk stufenweise mit 2 , 2 , ... 2 gewichtet ist. In einem
D/A-Wandler ist ebenfalls ein ähnlicherer Bezugsspannungsgenerator
vorgesehen, um Spannungen entsprechend jedem Bit eines eingegebenen digitalen Codewortsignals zu erzeugen.
Ein typisches Beispiel eines derartigen Bezugsspannungsgenerators für A/D-Wandler ist in dem Aufsatz " A Single
Chip ALL-MOS 8-Bit A/D Converter" von Adib R. Hamade,
IEEE Journal of Solid State Circuit^ Bd. Sc 13, Nr. 6,
Dezember 1978, S. 785 bis 791 (Druckschrift 1) beschrieben. Ferner ist eine Anwendung eines derartigen D/A-Wandlers in
der US-PS 4 055 773 (Druckschrift 2) beschrieben. Jeder in den Fig. 1 und 3 der Druckschriften 1 und 2 beschriebene
Bezugsspannungsgenerator weist eine Spannungsquelle und ein mit dieser verbundenes Widerstandsnetzwerk auf, das stufenweise
zur Erzeugung der Bezugsspannungen gewichtet ist. Bei
einem derartigen Generator ist jedoch die von der Quelle dem Netzwerk zugeführte Spannung aufgrund von Abweichungen
bei der Herstellung der Spannungsquelle nicht konstant. Um
daher die Spannung von der Spannungsquelle konstant zu halten, muß zusätzlich zwischen dem Netzwerk und der Spannungsquelle ein Spannungsabgleichschaltkreis vorgesehen werden.
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Dieser Abgleichschaltkreis ist im allgemeinen gemäß Fig. 1 des Aufsatzes "First monolithic PCM filter cuts cost of
the telecomm systems" (Electronic Design, Nr. 8, 12..April 1979 - Druckschrift 3) aufgebaut. Der in der
Druckschrift 3 dargestellte Abgleichschaltkreis weist ein Widerstandsnetzwerk mit diffundierten Widerständen, eine
aus MOS-Transistoren bestehende Schaltmatrix sowie ein Polysilicium-Sicherungsfeld auf. Um die Genauigkeit des
Spannungsabgleichs zu verbessern, wird jedoch der Gesamtaufbau
dieses Schaltkreises aufgrund der erheblichen Zunahme der verwendeten Bauelemente kompliziert. Daher wird dieser
bekannte Bezugsspannungsgenerator insgesamt relativ groß.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen vereinfachten Bezugsspannungsgenerator geringer Größe herzustellen,
der die vorstehenden Nachteile vermeidet.
Diese Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
20
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Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegende Zeichnung näher erläutert, die ein Schaltbild des erfindungsgemäßen
Bezugsspannungsgenerators zeigt.
Bei der dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsform
ist eine BezugsSpannungsquelle 10 zur Erzeugung einer Spannung
vorgesehen. Mit dieser Spannungsquelle 10 ist ein Spannungsabgleichschaltkreis 100 verbunden, der aus in
Serie geschalteten Polysiliciumwiderständen 11 bis 15 und
Polysiliciumsicherungen (Schmelzsicherungen) 21 bis 25, besteht, die zu den beiden Enden jedes der Widerstände 11
bis 15 parallel geschaltet sind, um die Ausgangsspannung
der Spannungsquelle 10 abzugleichen; ferner ist mit dem Spannungsabgleichschaltkreis 100 ein Widerstandsnetzwerk
20 verbunden, der aus Polysiliciumwiderständen 31 bis 35 besteht, und vier Bezugsspannungen aufgrund der Ausgangs-
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spannung des Schaltkreises 100 erzeugt. Die Werte r. bis r
der Widerstände 11 bis 15 erfüllen die folgende Beziehung:
r1 ^r2 <r3
<r4 <r5·
Die Spannungsquelle 10 kann etwa gemäß dem Aufsatz "An
NMOS Voltage Reference" (Robert A. Blauschild et al., 1978 IEEE International Solid-State Circuits Conference
Digest of Technical Papers, session III, WAM 3.5, S. 50 - 51, vorgetragen bei der ISSCC in den USA am 15. Februar 1978 Druckschrift
4) aufgebaut sein. Das Netzwerk 20 kann gemäß Fig. 1 der Druckschrift 1 aufgebaut sein. In diesem
Fall müssen die Ausgangsanschlüsse 27 bis 30 des Netzwerks
20 mit der Umschaltmatrix gemäß Fig. 1 der Druckschrift 1
verbunden werden.
15
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Den Anschlüssen 2 bis 7 und 2' bis 4' des Schaltkreises werden Stromimpulse mit einer Amplitude zugeführt, um die
Schmelzsicherungen 21 bis 25 aufzutrennen. Die Widerstände
16 bis 18 mit den Werten R1, bis r.,' werden verwendet, um ··
. '
eine Zerstörung der Widerstände 11 bis 13 mit relativ kleinen
Werten r* bis r~ durch die Stromimpulse zum Auftrennen
der Sicherungen 21 bis 23 zu verhindern. Derartige zusätzliche Widerstände sind jedoch für die Widerstände 14 und 15
mit relativ großen Werten r. und r. nicht erforderlich, da
diese Widerstände derartige Stroitiimpulse aushalten. Die
Werte r^ bis r^ und r., bis r^, der Widerstände 11 bis 15
und 16 bis 18 werden so festgelegt, daß die Widerstandsänderungen
1/32, 2/32, 4/32, 8/32 bzw. 16/32 werden, wenn die Sicherungen 21 bis 25 nacheinander unterbrochen werden.
Wird beispielsweise der Gesamtwiderstandswert (TR-Wert) des Schaltkreises 100 auf R festgelegt, wobei die Sicherungen
21 bis 25 nicht unterbrochen sind, so wird der TR-Wert R. +Ar, wenn man die Sicherung 21 unterbricht,
R + 2 (=2)*Δ R bei Unterbrechung der Sicherung 22,
' 2Λ
R1 + 2 *-*R bei Unterbrechung der Sicherung 23 ... und
5-1 4 a
R1 + 2 (=2 )v£\r bei Unterbrechung der Sicherung 25.
R1 + 2 (=2 )v£\r bei Unterbrechung der Sicherung 25.
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Beträgt beispielsweise der Widerstandswert r^ für jede
Sicherung 21 bis 25, so können die Werte A R und r-\ bis r5
aus den nachstehenden Gleichungen erhalten werden:
rf) + r2//(r-2 + rf) + ^//(r'g + rf)
y/rf -
r, - γ/Λγ^+ rf) = -ΔΚ
r3 '
r, - r.//r,
4 4 f
rc - r //r, = 16 AR (6)
5 i> ι
wobei das Symbol "//" bedeutet, daß der Parallelwiderstand
der benachbarten Widerstände berechnet wird
<*.B.:r4//rf
Nachstehend wird die Arbeitsweise der dargestellten Ausführungsform
näher erläutert, insbesondere für den Fall, daß die Ausgangsspannung V. der Spannungsquelle 10 geringfügig
größer ist als eine gewünschte Spannung V, die an dem Anschluß 9 abgegeben werden soll; die am Anschluß 9
anliegende Spannung ist V , wobei die Sicherungen 21 bis 25
unter der Bedingungen V. ^V *>V2 unterbrochen sind. Die
Spannung V am Anschluß 9 kann auf die Spannung V in Schrittweiten von 1/32 (V - V3) abgeglichen werden, indem
die Sicherungen 21 bis 25 unterbrochen werden. Beispielsweise wird die Spannung V1 um 3/32 (V1 - V3) erniedrigt,
in_dem die Sicherungen 21 und 22 unterbrochen werden.
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, Der widerstand 19, die Sicherung 26 und der Anschluß 1,
der mit der Spannungsquelle 10 verbunden ist, werden dazu verwendet, um die Ausgangsspannung der Spannungsquelle 10
durch Auftrennen der Sicherung 26 zu erhöhen, wenn die Spannung der Spannungsquelle 10 niedriger ist als die gewünschte
Spannung V .Der Spannungsabgleich erfolgt dann in geeigneter
Weise durch Unterbrechen der Sicherungen 21 bis 25 in der vorstehend beschriebenen Weise, um die gewünschte
Spannung V zu erhalten.
Daher kann die Spannungsabweichung auf die gewünschte Spannung durch den Schaltkreis 100 abgeglichen werden.
Die Verwendung von Polysiliciumwiderständen bei dem Netzte
werk 20 und dem Schaltkreis 100 ermöglicht die Herstellung dieser Schaltkreise in einem Produktionsschritt, so daß die
Gesamtschrittzahl bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Bezugsspannungsgenerators vermindert ist. Die Verwendung
von Polysiliciumwiderständen ermöglicht ferner die Abgabe 2Q von konstanten Bezugsspannungen vom Netzwerk 20 unabhängig
von der Umgebungstemperatur, da jeder der in den Schaltkreisen 20 und 100 verwendete Widerstand den gleichen Temperaturkoeffizienten
aufweist.
Der erfindungsgemäße Generator kann bei dem in Fig. 3 der
Druckschrift 2 dargestellten D/A-Wandler verwendet werden.
Unter Sicherung soll hier ganz allgemein ein elektrisch leitendes Verbindungsstück ( i.d.R. mit einem Widerstandswert)
verstanden werden, das etwa durch einen bestimmten Strom (Schmelzsicherung) durchgeschmolzen werden kann. Diese Sicherungen
dienen als auftrennbare Spannungswählverbindungen.
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Claims (2)
- VOSSIUS · VOSS! US -TAUCH NER- HEUNEMANN · RAUHPATENTANWÄLTESI6ÖERTSTRASSE 4. · SOOO MÜNCHEN 86 · PHONE: (O89) 47 4O75 CABLE: BENZOLPATENT MÖNCHEN -TE LEX 5-29 4-53 VOPAT Du.Z.: R 060 (He/kä) 19- März 1981NIPPON ELECTRIC COMPANY, LIMITED
Tokio, Japan" Bezugsspannungsgenerator für A/D- oder D/A-WandlerPatentansprücheBezugsspannungsgenerator für A/D- oder D/A-Wandler, gekennzeichnet durch
a) eine Spannungsquelle (10),b) einen mit der Spannungsquelle (10) verbundenen Spannungsabgleiohschaltkreis (100) bestehend aus N(N > 1) in Serie geschalteten Polysiliciumwiderständen (11 bis 15) und N zu den beiden Enden der N Widerstände (11 bis 15) parallel geschalteten Polysiliciumsicherungen (21 bis 25) zum Abgleichen der Ausgangsspannung und durchc) ein Widerstandsnetzwerk (20), das mit dem Spannungsabgleichschaltkreis (100) verbunden ist und aus M (M >1) Polysiliciumwiderständen (31 bis 35) besteht, um (M - 1) Be zugs spannungen aufgrund dex· Ausgangs spannung des Abgleichschaltkreises (100) zu erzeugen. - 2. Bezugsspannungsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte der N Widerstände (11 bis 15) des Abgleichschaltkreises (100) so festgelegt sind, daßL -I130052/0838Γ - 2 -311080Ϊ)dessen Gesamtwiderstand den Wert R + 2 * ΔR annimmt, wenn die 1-te (1 - N) Polysiliciumsicherung des Abgleichschaltkreises (100) unterbrochen ist, wobei R = Gesamtwiderstandswert des Abgleichschaltkreises, bei dem alle Polysiliciumsicherungen(21 bis 25) verbunden sind, undA R»Widerstandsänderung des Abgleichschaltkreises (100) bei Unterbrechung der ersten Sicherung.L 130052/0838 J
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