DE3215107C2

DE3215107C2 - Digital-Analog-Umsetzer

Info

Publication number: DE3215107C2
Application number: DE3215107A
Authority: DE
Inventors: Katsumi Hiratsuka Kanagawa Nagano
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-04-25
Filing date: 1982-04-23
Publication date: 1986-04-10
Also published as: JPS57178420A; US4510486A; DE3215107A1

Abstract

Ein Digital/Analog-Umsetzer, der ein als Eingangssignal aufgeschaltetes und aus mehreren Bits bestehendes Digitalsignal in ein analoges Ausgangssignal umzusetzen hat, besteht aus mehreren Stufen, deren Anzahl der Zahl der umzusetzenden Bits entspricht. Eine jede dieser Stufen besitzt einen Eingang, einen Ausgang, einen ersten Transistor, der einen Basisanschluß, einen Emitteranschluß und eine Reihe von Kollektoranschlüssen aufweist, wobei einer der Kollektoranschlüsse auf den Basisanschluß dieses Transistors geführt ist, eine Konstantstromquelle, die mit dem Basisanschluß des ersten Transistors verbunden ist, und eine erste Bezugsspannungsquelle, die mit dem Emitteranschluß des ersten Transistors in Verbindung steht. Die übrigen Kollektoranschlüsse des ersten Transistors sind mit dem Ausgang verbunden. Der Basisanschluß des ersten Transistors steht mit dem Eingang in Verbindung und jedes Bit wird dem jeweils zutreffenden Eingang der mehreren Stufen aufgeschaltet. Die Ausgänge der Stufen sind derart miteinander verbunden, daß ein dem digitalen Eingangssignal entsprechendes analoges Ausgangssignal erzeugt wird.

Description

2. Digital-Analog-Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der übrigen zum ersten Transistor (Q₂,..., Q₄₂) einer jeden Stufe gehörenden Kollektoranschlüsse entsprechend den binär bewerteten Signalen eines jeden aufgeschalteten Bits festgelegt sind.

3. Digital-Analog-Umsetzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge (OUT)

der mehreren Stufen mit dem Emitter eines dritten Transistors (Q,oo) in Verbindung stehen, wobei dem Basisanschluß des dritten Transistors eine zweite Bezugsspannung (V_ref) ausschaltet wird, und der Kollektoranschiuß des dritten Transistors über eine Last mit einer dritten Bezugsspannungsquelle gekoppelt ist.

4. Umsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stellkreis vorhanden ist, zu weichem ein vierter Transistor (Q₁₃, Q₂₃, Q₃₃, Q₄₃) gehört, dessen Basis mit dem Kollektor des zweiten

Transistors <Q_U,..., Q₄,) verbunden ist, dessen Kollektor mit dem Emitter des ersten Transistors (Q,₂,
Q₄₂) gekoppelt ist und dessen Emitter mit einer Stromquelle, die einen zweiten vorgegebenen Strom erzeugt, in Verbindung steht.

5. Umsetzer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite vorgegebene Stromstärke der ersten vorgegebenen Stromstärke entspricht.

6. Umsetzer nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß jede Stufe einen Stellkreis aufweist, der einen fünften Transistor (Q[_:, Q₂₂, Q₃₂, Q₄₂) mit einem Basisanschluß, einem Emitteranschluß und einer Reihe von Kollektoranschlüssen besitzt, von denen einer auf den Basisanschluß dieses Transistors geführt ist, eine Konstantstromquelle aufweist, welche mit dem Basisanschluß des fünften Transistor (QJ₂, ..., Qi₂)

verbunden ist, und eine vierte Bezugsspannungsquelle besitzt, die mit dem Emitteranschluß des fünften

Transistors (Qi₂, Q₄₂) in Verbindung steht, wobei die restlichen Koüektoransch'üJse des fünften

Transistors auf den Ausgang (OUT) und dessen Basisanschluß auf den Eingang geführt sind.

7. Umsetzer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zum fünften Transistor (QJ₂,..., Q₄₂) gehörenden übrigen Kollektoranschlüsse über einen sechsten Transistor (Q₁₄, Q₂₄, Q₃₄, Q₄₄) mit dem Aus-

gang (OUT) verbunden sind, wobei der Basisanschluß des sechsten Transistors (Q,₄,..., Q₄₄) mit dem Ausgang verbunden ist, der Emitteranschluß dieses sechsten Transistors mit den übrigen Kollektoranschlüssen des fünften Transistors (Q\_:, ..., Q₄₂) in Verbindung steht und der Kollektoranschluß des sechsten Transistors (Qi₄, ..., Q₄₄) mit der dritten Bezugsspannungsquelle gekoppelt ist.

Die Erfindung betrifft einen Digital-Analog-Umsetzer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Der Aufbau und die Wirkungsweise eines aus zwei Transistoren aufgebauten Stromspiegels ist in »Valvo

Berichte«, Band XIX (1974), Heft 3, Seiten 107 bis 114, ausführlich beschrieben. Danach sind die beiden, einen Stromspiegel bildenden Transistoren mit ihren Basisanschlüssen miteinander verbunden. Am Emitter des zweiten Transistors kann dann ein Strom entnommen werden, der in einem festen Verhältnis zum vorgegebenen Referenzstrom am ersten Transistor steht. Durch Parallelschaltung mehrerer solcher zweiten Transistoren können Ströme an diesen einzelnen Transistoren entnommen werden, die ein ganzzahliges Stromverhältnis

>1 zum Referenzstrom aufweisen, da die Kollektorströme der einzelnen Stufen sich addieren, wie aus »IBM Technical Disclosure Bulletin«, Vol. 11, Nr. 9, 1969, Seite 1153, hervorgeht. Anstelle dieser Parallelschaltung mehrerer Transistoren kann auch ein einzelner Transistor mit mehreren Kollektoranschlüssen benutzt werden, von denen einer mit der Basis dieses Transistors verbunden ist, die ihrerseits ebenfalls mit der Basis des ersten Transistors verbunden ist.

Wie der DE-AS 21 57 755 entnommen werden kann, können solche Stromspiegelschaltungen auch zur Digital-Analog-Umwandlung verwendet werden.

Demgegenüber wird bei der Erfindung für die Digital-Analog-Umwandlung von TL-Logikschaltungen auseeeaneen. wie sie an sich aus »Elektronik«, 1976, lieft 2, Seite 79, bekannt sind. Um diese I L-Schaltungen für

eine Digital-Analog-Umsetzung nutzbar zu machen, muß entsprechend der Stromspiegelschaltung ein Kollektoranschluß mit der Basis verbunden werden. Eine solche zu einem Stromspiegel umfunktionierte I'L-Schaltung ist jedoch noch nicht für eine Digital-Analog-Umwandluiig geeignet, da die Steuerspannung des Ausgangstransistors sehr gering ist. Außerdem ist die auf diese Weise erzielte Stromverstärkung sehr gering.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Digital-Analog-Umsetzer zu schaffen, der mit Bausteinen der I²L-Technik aufgebaut werden kann und der es ermöglicht, ein als Eingangssignal aufgeschaltetes und aus mehreren Bits bestehendes Digitalsignal in ein analoges Ausgangssignal bei großer Stromverstärkung umzusetzen.

Diese Aufgabe wird auf einfache Weise durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Kennzeichnungsmerkmale gelöst. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Anzahl der Kollektoranschlüsse des Ausgangstransistors der jeweiligen Stufe dem Wert des auf diese Stufe aufgeschalteten Binärsignals entspricht. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Patentansprüchen 3 bis 7.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einiger Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine für die vorliegende Erfindung gewählte I²L-Schaltung,

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

F i g. 3 ein Diagramm der Stromverstärkung in Abhängigkeit der am Ausgangstransistor auftretenden Kollektor-Emitter-Spannung,

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,

F i g. 5 ein gegenüber dem mit F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeisniel geändertes Ausführungsbeispiel und

Fig. 6 ein gegenüber dem mit Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel geändertes Ausführungsbeispiel. (Aus Gründen der Darstellungsrnögüchkeit erfolgte eine Aufteilung in Fig. 6A und Fig. 6B.,·

Mit Fig. 1 dargestellt ist eine aus zwei Transistoren bestehende Schaltung mit jeweils sinem Lateraltransistor der PNP-Leitungsfähigkeit und einem Vertikaltransistor der NPN-Leitungsfähigkeit, wobei der PNP-Lateraltransistor mit Q_x gekennzeichnet ist und der NPN-Vertikaltransistör mit Q₂. Der Emitteranschluß des Transistors Q_x steht über eine Konstantstromquelle (/,„) mit einem ersten und positiven Stromversorgungsanschluß θ in Verbindung, während der Basisanschluß mit einem zweiten und negativen Stromversorgungsanschluß θ in Verbindung steht. Im weiteren Verlauf der Beschreibung wird jeder Transistor, der dem Transistor Q_x entspricht, als Injektortransistor bezeichnet. Zum Transistor Q₂ gehören ein Basisanschluß, ein Emitteranschluß sowie drei Kollektoranschlüsse. Der Basisanschluß steht mit dem Eingangsanschluß (IN) in Verbindung sowie auch noch mit dem Kollektoranschluß des Transistors Q_x. Einer der Kollektoranschlüsse des Transistors Q₂ ist direkt auf den Basisanschluß dieses Transistors Q₂ geführt, während die anderen beiden Kollektoranschlüsse auf einen Ausgangsanschluß (OUT) geführt sind. Im weiteren Verlauf der Beschreibung werden diejenigen Koilektoranschlüsse, die auf den Ausgangsanschluß geführt sind, auch als Kollektorausgangsanschlüsse bezeichnet. Der zum Transistor Q₂ gehörende Emitteranschluß ist mit dem zweiten und negativen Stromversorgungsanschluß θ verbunden. Im weiteren Verlauf der Beschreibung wird jeder Transistor, der diesem zweiten Transistor Q₂ entspricht, ais Ausgangstransistor bezeichnet. Wird angenommen, daß in jedem Kollektoranschluß des Transistors Q₂ der gleiche Strom fließt, dann kann der Strom des Basisanschlusses des Transistors Q₂ mit nachstehend angeführter Gleichung berechnet werden:

In diese Gleichung eingesetzt sind:

ap: Basisstromverstärkung des Transistors Q_x.

/_/v: injektorstrom, d. h. der Sirom aus der Konstantstromquelle.

ß_s: Emitterstromverstärkung des Transistors Qi.

/₍: Kollektorstrom des Transistors Q₂.

Der Ausgangsstrom J₁₁₁₁₁ des Transistors Q₂ beträgt

Nimmt man für die Basisstromverstärkung α ρ einen Wert von an= i an und für die Emitterstrom verstärkung ß_s einen Wert von .Ay - o, dann sind der Kollektorstrom /₍ und der Injektorsirom /,„ gleich groß.

Damit kann der Ausgangsstrom /„„, wie folgt berechnet werden:

L·, = 2 -I_1n. O)

Das aber bedeutet, daß bei dieser Schaltungsanordnung der Ausgan£,sstrom /„„, entsprechend der Anzahl der vorhandenen Kollektoranschlüsse des Transistors Q₂ bestimmt wird, was wiederum zur Folge hat, daß dann, wenn den jeweils zutreffenden Stufen der Schaltung die Anzahl der Kollektor-Ausgangsanschlüsse .nit I, 2, 4 und 8 festgelegt werden, die Ausgangsströme jeweils /,„, 2 /,„, 4 /,„ und 8 /,„ sind, was wiederum aussagt, daß die Ausgangsströme /„„, in Binärform gewertet werden können.

Diese Ausgar.gs'Uröme werden dem Ausgangsansrhluß (Out) dann abgeschaltet, wenn der Pegel der Eingangsspannung (V) einen hohen Signalpegel »H« abgenommen hat und einen beträchtlich höheren Wert aufzuweisen hat als die am negativen Stromversorgungsanschluß θ anstehende Spannung. Liegt der Wert der F.ingangsspannung (K) am niedrigen Signalpegel >~L«, d.h. hat diese Eingangsspannung (V) den gleichen

Spannungswert wie die Spannung, die an dem negativen Stromversorgungsanschluß θ ansteht, dann v/ircl dadurch der Transistor Q₂ abgeschaltet und in den Sperrzustand gebracht, so daß ein Ausgangsstrom /„„, nicht abgegeben werden kann. Auf diese Weise wird die Inversionsfunktion und die Verstärkungsfunktion der I²L-Grundschaltungsstufe nutzbar gemacht.

Mit F i g. 2 dargestellt ist nun eine bevorzugte Ausführung einer Schaltung für das Verarbeiten eines aus vier (4) Bit bestehenden Lampeneingangssignals. Bei diesem Digital-Analog-Umsetzer (DA-Umsetzer) sind die Transistoren Qi₂, Q_n, Q_n und Q₄₂ als Ausgangstransistoren ausgeführt. Diese Ausgangstransistoren haben jeweils 2, 3, 5 und 9 Kollektoranschlüsse, wobei von einem Ausgangstransistor jeweils einer der Kollektoranschlüsse mit dem Basisanschluß dieses Transistors verbunden ist. Was die Anzahl der Ausgangskollektoran-Schlüsse betrifft, so haben die Ausgangstransistoren jeweils 1,2,4 und 8 Ausgangskollektoranschlüsse, die ihrerseits wiederum in jedem Fall mit dem Ausgangsanschluß (Ou/) verbunden sind.

Bei den Transistoren Q.,, Q_2[, Qj₁ und Q₄₁ handelt es sich um Injektortransistoren oder Eingangstransistoren. Mit seinem Kollektoranschluß ist jeder Injektortransistor auf den Basisanschluß des ihm zugeordneten Ausgangstransistors geführt. Der Basisanschluß eines jeden Injektoriransistors ist verbunden mit dem zweiten und negativen Stromversorgungsanschluß Θ, wohingegen der Emitteranschluß eines jeden Injektortransistors über die Konstantstromquelle (I_1n) mit dem ersten und positiven Stromversorgungsanschluß θ verbunden ist. Die Konstantstromquellen sind von der Konstruktion her derart ausgelegt, daß von ihnen aus einem jeden der Injektortransistoren oder Eingangstransistoren der gleiche Strom (/,„) zugeführt wird.
Den Basisanschiüssen der Ausgangsiraiisisiuicu Q_n, Q₂₁, Q_i2 und Q_i2 wird das als Eingang aufgeschaltete Digitalsignal V_x, V₁, K, und K₄ zugeführt. Diese Eingangssignale V_x bis K₄ entsprechen jeweils einem Bit des aus vier Bit bestehenden Eingangssignals, wobei es sich bei K₄ um das höchstwertigste Bit (M. S. B.) handelt, bei V, um das dann folgende zweite höchstwertigste Bit usw., während es sich bei K₁ um das niedrigstwertigste Bit handelt (L. S. B.).
Es ist bereits erwähnt worden, daß die Ausgangstransistoren jeweils 1,2,4 und 8 Ausgangskollektoranschlüssc aufzuweisen haben. Der Ausgangsstrom /₀₁ bis I_1n eines jeden der Ausgangstransistoren kann somit mit dem nachstehend angeführten Gleichungssystem ausgedrückt werden:

Ar = 2 /,„ i

A_M = 8 /„ ) 35

Der Strom (/), der durch den schaltungsmäßig zwischen dem Ausgangsanschluß (OUT) und dem ersten und positiver, StrornverscrguP.gsanschluß Θ angeordneten Verbraucher (R) Hießt, ist gleich der Summe der Ausgangsströme /₀|. /_f,_:, /„; und /ru a js den Ausgangstransistoren Q_]2, Q₂₂, Qi₂ und Q₄₂. Dieser Strom (/) kann somit auch unter Anwendung der nachstehend angeführten Gleichung berechnet und bestimmt werden:

I = a- A,: + a₂ ■ I_n + a-. ■ l_oi + fl₄ · Λμ = (2° ■ α, + 2¹ ■ α, + 2² · a, + 2^} ■ α₄) · //„· (5)

Die in die Gleichung eingesetzten Koeffizienten α, bis a₄ entsprechen dem Signalpegel der Eingangsspannungen V- bis V± und sind wie folgt bestimmt:

a- = 1 bei hohem Signalpegei »H« für K,.

a, - 0 bei niedrigem Signalpegel »L« für V₁.

a_: = 1 be· hohem Signalpegel »H« für V₂.

fl_; = 0 bei niedrigem Signalpegei »L« fur V-.

.. a-. = 1 bei hohem Signalpegel »H« für V\.

a- - 0 bei niedrigem Signaipegel »L« für V-..

α; = 1 bei hohem Signalpegel »H« für K₄.

α_Λ = 0 bei niedrigem Signalpegel »L« für V_x.

Für die Berechnung der am Verbraucher (R) vom Ausgangsstrom (/„„,) erzeugten Ausgangsspannung V₁₁₁₁, kann die nachstehend gegebene Gleichung herangezogen werden:
65

K₅₁, = (2° ■ α, +2^! · a₂ + 2^: · a₃ + 2' ■ a₃) · /„ ■ R . (6)

In diese,- Gleichung steht R für den Widerstand des Verbrauchers.

Die Zuordnung zwischen dem digitalen Eingang und dem analogen Ausgang ist für die mit Fig. 2 dargestellte Schaltung nunmehr in Tabelle 1 angeführt.

Tabl-lie I

Digitaler Hingang Analoger Ausgang

O₄ ο, u n, Ausgangsspannung V„„.

0	0	0	0	V
0	0	1	2V
0	1	0	3 V
0	1	1	4 V
1	0	0

IO

10 0 0 8V

20

0 1 1 1 16 V

In der Tabelle 1 entspricht der Analogausgang (V) dem Ausdruck /,„ · R aus Gleichung (6). Das aber bedeutet, daß es sich bei der Schaltung nach Fig. 2 um einen Pur 4 Bits ausgelegten D/A-Umsetzer handelt.

Die Anzahl der zu verarbeitenden Bits kann auch dadurch vergrößert werden, daß man die I²L-Grundschaltung aus F i g. 1 erweitert. Die Anzahl der Ausgangskollektoranschlüsse für einen jeden Ausgangstransistor in der I^JL-Logikschaltungsstufe muß natürlich dabei derart gewählt werden, daß sie dem digitalen Eingangssignal entspricht. Ein Problem der I²L-Logikschaltung besteht darin, daß die Durchbruchspannung des Aus- )o ga.'.gstransistors nur wenige VoIv beträgt. Im allgemeinen ist eine I²L-Schaltung derart ausgelegt, daß die Kollektor-Emitter-Durchbruchspannung (Basisschaltung geöffnet) BV_ct:n des Ausgangstransistors zur Erhöhung des Stromverstärkungsfaktors β des Transistors begrenzt ist. Diese Spannung wird im weiteren Verlauf der Beschreibung als Ausgangsverhinderung,:;spannung (»output withstanding voltage«) bezeichnet. Fi g. 3 gibt ein Beispiel für die Zuordnung von Stromverstärkungsfaktor^und Ausgangsverhinderungsspannung BV_ct:o des Ausgangstransistors der I²L-Schaltung. In Fig. 3 stellen die schrägen Linien den Veränderungsbereich dar. Zu erkennen ist, daß die Spannung BV_CE<\ cii.nn gleich ungefähr 10 V ist, wenn ein Stromverstärkungsfaktor von./?= 10 gegeben ist, daß die Spannung BV_CE0 dann aber gleich 2 V ist, wenn ein Stromverstärkungsfaktor von./? = 100 gegeben ist. Eine I²L-Schaltung konventioneller Art ist nun derart ausgelegt, daß die Ausgangsverhinderungsspannung BV_CF0 2 V oder weniger beträgt. Mit Fig. 4 ist deshalb ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar- -to gestellt, das in dieser Hinsicht Verbesserungen aufzuweisen hat.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist, wenn man es mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 vergleicht, ein zusätzlicher Transistor Q₁₁₁₀ schaltungsmäßig zwischen den Ausgangsanschluß (OUT) und dem Verbraucher (R) angeordnet. Dieser zusätzliche Transistor Q₁₀₀ hat keine I²L-Eigenschaften, sondern nur ganz normale Transistoreigenschaften, d. h. er hat gegenüber dem in I²L-Technik ausgeführten Transistor eine größere Durchbruchspannung. Dem Basisanschluß des zusätzlichen Transistors Q_m wird eine Bezugsspannung von beispielsweise 1,4 V aufgeschaltet.

Das Aufschalten der Bezugsspannung auf den Basisanschluß des Transistors Q_IU0 hat zur Folge, daß auch die Emitterspannung des Transistors Qioo und damit ebenfalls die Kollektorspannungen der Ausgangstransistoren Öi2. uv* Qn ^und Ö42 gesteuert und geregelt werden, was wiederum zur Folge hat, daß von dem D/A-Umsetzer ein Ausgangssignal mit hohem Logikpegel nicht erreicht werden kann.

F i g. 5 zeigt nun eine geänderte und modifizierte Ausführung des mit F i g. 4 wiedergegebenen D/A-Umsetzers. In diesem System ist eine Basisstromverstärkungsschaltung odera-Schaltung(ll) vorgesehen, welche die gemeinsame Basisstromverstärkung α eines jeden der Transistoren Q_n, Q₂I- Qs\ und Q₄₁ reguliert. Zu den α-Schaltungen gehören die Transistoren Q₁₃, Q₂₃, Q₃₃ und Qj₅. deren Kollektoranschlüsse auf den zweiten und negativen Stromversorgungsanschluß θ geführt sind, wohingegen deren Emitteranschlüsse jeweils über die Konstantstromquelle (/,-„) mit dem ersten und positiven Stromversorgungsanschluß © in Verbindung stehen.

Mit ihren Basisanschlüssen Sind die vorerwähnten Transistoren auf die Kollektoranschlüsse der Injektortransistoren oder Eingangstransistoren Q,, bis Q_4! jeweils geführt, wobei sich diese Schaltungsanordnung dann wie folgt auswirkt.

Die Basisstromverstärkung α eines jeden der Injektortransistoren Q_n bis Q₄, wird nicht nur vom Basisstrom verursacht, sondern durch das Hinzufügen der zusätzlichen Transistoren Q_n bis Q₄₃. Wenn man annimmt, daß die Emitterströme dieser zusätzlichen Transistoren und Injektortransistoren gleich sind, wird der gleiche Basisstrom dem Koliektorstrom der Transistoren Q_n bis Q₄, hinzugefügt. Damit aber kann die gemeinsame Basisstromverstärkung aller Injektonransistoren oder Eingangstransistoren Q_n bis Q₄, als Gesamtheit eingestellt und reguliert werden.

Ein anderes und mit F i g. 6 dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung weist weiterhin auch noch einen /i-Einstellkreis (12) zum Einstellen und Regulieren der Emitterstromverstärkung der Ausgangstransistoren Q_n

bis Q₁₂ auf. Im^-Einstellkreis (12) für den Ausgangstransistor Q_n stellen die Transistoren Qd und Q'_u eine I²L-Schaltung dar.

Der zum Transistor Q_n gehörende Ausgangskollektoranschluß steht über den Basis-Emitter-Übcrgang des Transistors Q_u mit dem Ausgangskollektoranschluß des Transistors Q_n in Verbindung. In diesem Zusammen-S hang sei daraufhingewiesen, daß der Ausgangstransistor Q_n bis QX₂ einen Ausgangskollektoranschluß mehr hat als der jeweils entsprechende Ausgangstransistor Qi₂ bis Q₄₂. Bei den Transistoren Q_!5, Q₂₅, Q₃₅ und Q₄₅ handelt es sich um Eingangstransistoren, deren Basisanschlüsse jeweils die digitalen Eingangssignale V_u V₂, Ki und Kt aufgeschaltet erhalten. Die Kollektoranschlüsse dieser Eingangstransistoren Q15 bis Q45 sind mit den Basisanschlüssen der korrespondierenden Ausgangstransistoren Q_n bis Q₄₂ sowie Q_n bis QJ₂ jeweils verbunden, wobei eine aus einer Stromquelle /'und aus den drei Dioden D_u D₂ und Z)₃ bestehende Schaltung einen Steuerkreis für diesen D/A-Umsetzer bildet.

In diesem Schaltungssystem ist der Ausgangsstrom die Summe der Kollektorströme der Ausgangstransistoren Q₁₂ bis Q₄₂ und der Basisströme der Transistoren Qi₄ bis Q₄₄.

So wird beispielsweise der Basisstrom I_{B 22}, der dem Transistor Q₂₃ zugeführt wird, anhand der nachstehend angeführten Gleichung berechnet:

/«22 = »21 A_n ⁺ (1 - a_U) I_1n-IcU = (· + «21 - «22) ■ //„ - /c22 ■ (?)

In diese Gleichung eingesetzt sind:
20

ff₂i, a₂₂: Gemeinsame Basisstromverstärkung der Transistoren Q₂, und Q₂₂.
/, ₂₂: Kollektorstrom des Transistors Q₂₂.

Setzt man nun a₂\ = a₂₂, dann kann die Gleichung (7) wie folgt umgeformt werden:

hn =/„-/,22 =^--3/_f22. (8)

A'2

Die in Gleichung (8) eingesetzte Größe ß₂₂ entspricht der gemeinsamen Emitterstromverstärkung des Transistors Q₂₂. Gleichung (8) zeigt, daß, wie dies bereits erwähnt worden ist, die «-Einstellung für den Injektortransistor Q₂| durch das Hinzufügen des Transistors Q₂₃ erreicht wird.
Aus Gleichung (8) wird I_c22 wie folgt errechnet:

ßv.

mit ucT nachstellend gegebenen vjiciCiiüfig ν i\Jf 6Γιΐ3ιΐ ΪΤ13Π uCPi rvüSgSngSSirom uCS 1.TuIiSiStGrS V22-

/ = 2-/₂₂ = 2-(l-J)-/ (10)

Andererseits wiederum kann der Emitterstrom aus /_r24 des Transistors Q₂₄ wie folgt berechnet werden:

/,,4 = 3 · r_cn - 3 ■ . (11)

ßn
In die Gleichung (11) eingesetzt sind:

ύΊ₂: Gemeinsame Basisstromverstärkung des Transistors Qi₂.
ß₂->: Gemeinsame Emitterstromverstärkung des Transistors Q₂₂.
//22: Kollektorstrom des Transistors Qi₂.
/,„₂: Strom der Stromquelle I_m2.

Setzt man die Größe d_n gleich eins, dann kann die Gleichung (10) in der nachstehend angegebenen Weise umgeformt werden:

/,24 = 3·— ^JJ!l—. (12)

I₊A

jß22

Angenommen, die gemeinsame Basisstromverstärkung a_v sei gleich eins, der Kollektorstrom /_r24 des Transistors Q₂₄ sei gleich dem Emitterstrom /^₂₄, dann kann der Basisstrom /_fl24 des Transistors Q₂₄ wie folgt berechnet und bestimmt werden:

^{/2 = 3}'¹

In dieser Gleichung steht die Größe/,., für die gen,einsame Emitterstromverstärkung des Transistors Q₁₁. Der Ausgangsstrom /„„, > kann somit unter Anwendung der nachstehend angeführten Gleichung berechnet und bestimmt werden:

Wird angenommen, OaBjS₂₂ =ß₂* und l_w2 = 2 /,„ ist, dann kann Gleichung (13) wie folgt ausgedrückt werden: /,.„, = 2-I₁,. (15)

Auf diese Weise wird mit diesem Ausführungsbeispiel sowohl eine ^-Einstellung oder Regulierung der Basisstromverstärkung α erreicht als auch eine/-Einstellung oder Regulierung der Emitterstromverstärkung ß.

Ebenfalls daraufhingewiesen sei, daß bei diesem Ausluhrungsbeispiel für die Transistoren Qi₂, Q₂₂, Qj₂ und QJ₂ die Anzahl der Ausgangskollektoranschlüsse mit 2, 3, 5 und 9 gewählt worden ist. so daß die Ströme der Stromquellen Q_/Vi. Qin2> Q/,v.i und Q_lsi auf/,,,, 2 /,„, 4 /,„ und 8 /„, festgelegt sind.

Wenn die Ströme der Stromquellen /,„,, I,„₂,I,„\ und /,„₄ in Betracht gezogen werden, ist es auch möglich, die Anzahl der Ausgangskollektoranschlüsse der Ausgangstransistoren Q'_r, Q₂₂, Qi: und Qa₂ zu ändern.

dieses AüSiüiirungSuCispiCi ze igt Jas lvOPiZCpt der u-LiriSicirung ode r ivCguiicrurig und ύζ* β iiiriStci! LJ ng oder Regulierung des D/A-Umsetzers entsprechend dieser Erfindung.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Digital-Analog-Umsetzer zum Umsetzen eines aus mehreren Bits bestehenden digitalen Eingangssignals in ein analoges Ausgangssignal auf der Basis der Stromspiegeltechnik, dadurch gekenn-

zeichnet, daß entsprechend der Anzahl der umzusetzenden Bits mehrere Stufen mit jeweils einem Eingang und einem Ausgang vorgesehen sind, die jeweils enthalten

a) einen ersten Transistor (Q₂, Q₁₂, Q₂₂, Q₃--, Qn) mit einem Basisanschluß, einem Emitteranschluß und mit mehreren Koliektoranschlüssen, wobei jeweils einer dieser Kollektoranschlüsse auf den BasisanscJuß dieses Transistors geführt ist,

b) einen zweiten Transistor (Q₁. Q_n. Q_n. Q₃₁, Q₄,), dessen Basisanschluß mit dem EmitteranschluB es zugeordneten ersten Transistors (Q₂, Q₁₂, Q₂₂, Q₃₂, Q₄₂), dessen Kollektoranschluß mit dem Basisanschluß des zugeordneten ersten Transistors und dessen Emitteranschluß mit einer zugeordneten Stromquelle (IJ, die einen ersten vorgegebenen Strom liefert, verbunden sind, und

c) eine erste Bezugsspannungsquelle, die mit dem E^itteranschluß des ersten Transistors (Q₂, Qi₂, Q₂₂,

Q₃₂. Q₄,) verbunden ist, während die restlichen Kollektoranschlüsse dieses Transistors mit dem Ausgang (OÜT) in Verbindung stehen und dessen Basisanschluß mit dem Eingang (VJ verbunden ist, wobei ein jedes Bit dem jeweils zugeordneten Eingang der einzelnen Stufen aufgeschaltet ist und die Ausgange der einzelnen Stufen derart miteinander verbunden sind, daß ein dem digitalen Eingangssignal entsprechendes analoges Ausgangssignal erzeugt wird.