DE4221287A1 - Gleichspannungspegelgenerator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleichspannungspegelgenerator sowie ein Verfahren zum sequentiellen Auffrischen jedes einer Vielzahl von Abtast- und Halte-Ausgangskreisen in einem sol­ chen Generator.

Gleichspannungspegelgeneratoren werden für eine Reihe von Zwecken benötigt. Beispielsweise werden heute Prüfautomaten in großem Umfang eingesetzt, um die Funktion von Leiterplat­ ten und integrierten Schaltkreisen zu prüfen. Leiterplatten können eine große Zahl von Anschlußstiften, beispielsweise 2000 oder mehr, haben, und ein Prüfautomat für eine solche Platte muß selbst wiederum wenigstens einige hundert An­ schlußstifte sowie die Fähigkeit haben, an jeden dieser An­ schlußstifte jedes einer Reihe von Testsignalen anzulegen. Die Testsignale umfassen Gleichspannungspegel, die in einem vorprogrammierten Muster an Ausgangskreise, die an die Prüf­ gerät-Anschlußstifte angeschlossen sind, angelegt werden, um die Kontrolle der Antworten der Leiterplatte zu ermöglichen.

Typischerweise ist jeder Prüfgerät-Anschlußstift an einen Ausgangskreis in Form eines Verstärkers angeschlossen, der zwei Gleichspannungspegel-Eingänge und einen Steuereingang hat, der den Verstärker so steuert, daß er an den Prüfgerät- Anschlußstift den einen oder anderen der Gleichspannungspegel anlegt.

Bei einem Prüfgerät mit einer großen Zahl von Anschlußstiften müssen Hunderte oder Tausende von steuerbaren Gleichspan­ nungsquellen vorgesehen sein, um das Anlegen der jeweils ge­ eigneten Gleichspannungspegel an die Anschlußstifte in vor­ programmierter Weise zu ermöglichen. Diese Gleichspannungs­ quellen verbrauchen beträchtliche Energie, benötigen viel Raum und sind teuer, und es wurde daher bereits vorgeschla­ gen, die Zahl von Gleichspannungsquellen dadurch zu verrin­ gern, daß eine Reihe von Gleichspannungspegeln nur von einer einzigen Gleichspannungsquelle erzeugt wird.

In einem Artikel aus Proceedings of the IEEE Custom Inte­ grated Circuits Conference, Boston, MA, 13-16. Mai 1990, S. 6.5.1-6.5.4, wird ein Konstruktionsbeispiel angegeben für einen Prüfautomaten mit einer anwendungsspezifischen inte­ grierten Schaltung (ASIC) mit einem Mischsignal-7-Kanal- Pegelgenerator. Bei der beschriebenen Schaltung werden sämt­ liche Steuer-Gleichspannungen, die für einen einzigen An­ schlußstift der Prüfeinrichtung benötigt werden, von einem einzigen Digital-Analog-Wandler erzeugt, der steuerbar ist, um jede der verlangten Spannungen zu erzeugen. Spannungen werden Abtast- und Haltekreisen selektiv zugeführt, die je­ weils einen entsprechenden Gleichspannungspegel speichern. Die sieben Abtast- und Haltekreise (SHA) werden automatisch von dem einzigen Haupt-D-A-Wandler (DAC) sequentiell aufge­ frischt bzw. aktualisiert. Demgegenüber benötigen frühere Einrichtungen sieben D-A-Wandler, die jeweils mit einer gemeinsamen Rechnerschnittstelle verknüpft waren.

Bei einem Gleichspannungspegelgenerator mit einer großen Zahl von Anschlußstiften ist es erwünscht, mehr als einen der An­ schlußstifte von einem gemeinsamen D-A-Wandler zu speisen. Die Anwendung einer solchen Lösung ist jedoch mit speziellen Problemen behaftet, da die Zahl von Abtast- und Haltekreisen, die von einem einzigen D-A-Wandler aufgefrischt werden kön­ nen, vom Verhältnis der Haltezeit zur Auffrischungszeit ab­ hängt. Die Haltezeit ist die Periode, während der ein Abtast- und Haltekreis die Spannung, auf die er aufgeladen wurde, ohne erheblichen Spannungsabfall halten kann. Die Auffri­ schungszeit ist die Zeit, die benötigt wird, um einen ein­ zigen Abtast- und Haltekreis aufzufrischen. Typischerweise besteht ein Abtast- und Haltekreis aus vier Bauelementen, und zwar einem Eingangsverstärker, einem Schalter, einem Konden­ sator und einem Ausgangsverstärker. Im Auffrischungsmodus ist der Schalter geschlossen, und der Eingangsverstärker lädt den Kondensator auf, bis die Kondensatorspannung gleich der Ein­ gangsspannung ist. Der Ausgangsverstärker läuft der Konden­ satorspannung nach und stellt die geeignete Spannung bei Be­ darf zur Verfügung. Im Haltemodus ist der Schalter geöffnet, und der Eingangsverstärker ist inaktiv. Der Ausgangsver­ stärker läuft immer noch der Kondensatorspannung nach. Da der Kondensator nur mit dem Eingang des Ausgangsverstärkers ge­ koppelt ist (der im Idealfall keinen Strom verbraucht), be­ hält der Kondensator seine Ladung und Spannung. Der Abtast- und Haltekreis hält nur die Spannung an seinem Ausgang.

Somit ist die Haltedauer durch Leckströme bestimmt, die zu einem Abfall der Kondensatorspannung führen. Die Minimierung von Leckströmen ist die einzige Möglichkeit, um die Haltezeit bei einer gegebenen Kapazität zu verbessern. Die Auffri­ schungsdauer hängt von der RC-Zeitkonstanten des Haltekonden­ sators und dem Widerstand des Ladepfads ab. Der Widerstand des Ladepfads ist ein signifikanter Faktor unter der Voraus­ setzung, daß sich analoge Multiplexerschalter im Ladepfad be­ finden. Die Auffrischungsdauer hängt ferner von der Ein­ schwingzeit des D-A-Wandlers und des Eingangsverstärkers ab.

Die Zahl von Abtast- und Haltekreisen, die von einem einzigen D-A-Wandler zuverlässig angesteuert werden kann, hängt selbstverständlich vom erforderlichen Spannungsbereich, von der Auflösung und der Präzision der Bauelemente ab. Wenn beispielsweise angenommen wird, daß ein Zehn-Volt-Bereich mit einer Auflösung von 12 Bit verlangt ist, dann ist die Auf­ lösung 0,025% oder 2,5 mV. Ausgehend von einem Haltekonden­ sator von 0,1 µF, was akzeptable (physische) Größe und Kosten bedeutet, sowie von einer Kondensatortoleranz von 20%, von einem Schaltelement mit einem Einschaltwiderstand von weniger als 300 Ohm und einer Einschwingzeit von 3 µs für den Ein­ gangsverstärker einschließlich der Einschwingzeit des D-A- Wandlers, der Einschwingzeit des Eingangsverstärkers sowie der Multiplexer-Schaltzeit und einem maximalen Leckstrom von 300 nA ist die Haltezeit gleich (0,08 µF)×(2,5 min)/(300 nA)= 667 µs. Die Auffrischungsdauer ist gleich (3 µs)+(0,12 µF)×(300 Ohm)=39 µs. In Anbetracht dieser Zahlen ist die maximale Zahl von Abtast- und Haltekreisen je D-A-Wandler 17 (Haltezeit dividiert durch Auffrischungszeit).

Eine Vergrößerung des Haltekondensators nützt nichts, da die Ladezeit proportional zu der Haltezeit ansteigt. Eine Ver­ größerung der Kapazität ist nur hilfreich, wenn die Ladezeit mit der Einschwingzeit vergleichbar ist. Eine Präzisionsver­ ringerung ist natürlich hilfreich, da bei einer Verdopplung des zulässigen Spannungsabfalls doppelt so viele Abtast- und Haltekreise je D-A-Wandler vorgesehen werden könnten. Unter Berücksichtigung der vorstehend beschriebenen Auslegungsbe­ schränkungen tendieren Konstrukteure dazu, die Zahl von Ab­ tast- und Haltekreisen auf 16 je D-A-Wandler zu beschränken.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Gleich­ spannungspegelgenerators, bei dem die Zahl von Abtast- und Haltekreisen je D-A-Wandler erhöht werden kann.

Gemäß der Erfindung wird ein Gleichspannungspegelgenerator angegeben mit einer Vielzahl von Abtast- und Halte-Ausgangs­ kreisen, von denen jeder zum Halten eines Gleichspannungs­ pegels bestimmt ist, mit einem Spannungskreis zum sequentiel­ len Erzeugen jedes zu speichernden Gleichspannungspegels und mit einer Steuereinheit zum sequentiellen aufeinanderfolgen­ den Anschalten jedes Abtast- und Haltekreises an die Span­ nungspegelversorgung, um den gespeicherten Spannungspegel aufzufrischen, wobei der Spannungspegelversorgungskreis fol­ gendes aufweist: eine Einrichtung zum Vergleichen der in je­ dem Abtast- und Halte-Ausgangskreis, mit dem sie verbunden ist, gespeicherten Spannung mit dem von diesem Abtast- und Halte-Ausgangskreis zu speichernden erzeugten Gleichspan­ nungspegel, einen Fehlerkorrektur-Abtast- und -Haltekreis zum Speichern einer Ladung, die der Differenz zwischen den ver­ glichenen Gleichspannungen proportional ist, und eine Ein­ richtung zum Übertragen einer Ladung, die der von dem Feh­ lerkorrektur-Abtast- und -Haltekreis gespeicherten Spannung proportional ist, zu dem Abtast- und Halte-Ausgangskreis, mit dem der Spannungspegelversorgungskreis verbunden ist, um die Differenz zwischen den verglichenen Gleichspannungen zu ver­ mindern.

Durch die Erfindung wird ferner ein Verfahren angegeben, um jeden einer Vielzahl von Abtast- und Halte-Ausgangskreisen, die in einem Gleichspannungspegelgenerator vorgesehen sind, sequentiell aufzufrischen, um ausgewählte Gleichspannungen zur Verfügung zu stellen, wobei die Abtast- und Halte-Aus­ gangskreise jeweils nacheinander angesteuert werden, die Spannung, die in einem angesteuerten Abtast- und Halte- Ausgangskreis gespeichert werden soll, erzeugt wird, und die erzeugte Spannung mit der Spannung verglichen wird, die in dem einen angesteuerten Abtast- und Haltekreis gespeichert ist, um ein Spannungsdifferenzsignal zu erzeugen, wobei fer­ ner ein Fehlerkorrektur-Abtast- und -Haltekreis auf eine Spannung aufgeladen wird, die dem Spannungsdifferenzsignal proportional ist, und eine Ladung, die der im Fehlerkorrek­ tur-Abtast- und -Haltekreis gespeicherten Spannung propor­ tional ist, zu dem angesteuerten einen Abtast- und Halte- Ausgangskreis übertragen wird, um die Differenz zwischen den verglichenen Spannungen zu vermindern.

Somit wird der Auffrischungszyklus in zwei Teile aufgeteilt. Im ersten Teil des Zyklus wird die Differenz zwischen der Soll-Spannung am Abtast- und Halte-Ausgangskreis und der Ist- Spannung an diesem Ausgangskreis gemessen und eine der gemes­ senen Differenz proportionale Spannung gespeichert. Dies kann präzise durchgeführt werden, da in dem Schalter, der den Ab­ tast- und Halte-Ausgangskreis mit dem Meßkreis verbindet, kein Strom fließt. Im zweiten Teil des Zyklus wird durch den Schalter eine der gespeicherten Spannung proportionale Span­ nung zum Speicherkondensator des Abtast- und Halte-Ausgangs­ kreises geführt.

Der Spannungspegelversorgungskreis kann folgendes aufweisen: einen ersten Schalter, der zwischen den Fehlerkorrektur- Abtast- und -Haltekreis und die Vergleichseinrichtung ge­ schaltet ist, einen zweiten Schalter, der zwischen den Fehlerkorrektur-Abtast- und -Haltekreis und einen Leiter geschaltet ist, an den jeder Abtast- und Halte-Ausgangskreis über jeweils einen einer Anordnung von dritten Schaltern an­ geschlossen ist, und einen Rückkopplungspfad, der zwischen die Vergleichseinrichtung und den Leiter geschaltet ist, wobei die Steuereinrichtung so ausgelegt ist, daß sie den zweiten Schalter öffnet und den ersten Schalter und einen dritten Schalter schließt, um den Fehlerkorrektur-Haltekreis zu laden, und danach den ersten Schalter öffnet und den zwei­ ten Schalter schließt, um eine Ladung, die der vom Fehler­ korrektur-Abtast- und -Haltekreis gespeicherten Spannung pro­ portional ist, zu dem Abtast- und Halte-Ausgangskreis zu übertragen, der mit dem geschlossenen dritten Schalter ver­ bunden ist.

Die Vergleichseinrichtung kann beispielsweise einen Opera­ tionsverstärker mit Widerstandsrückkopplung aufweisen, der so ausgelegt ist, daß sein Ausgangssignal ein Gleichspannungs­ pegel ist, der der Differenz zwischen einem ersten Eingangs­ signal von einem D-A-Wandler und einem zweiten Eingangssignal vom Rückkopplungspfad proportional ist.

Ein Verstärker wie etwa ein Howland-Verstärker kann zwischen den FehlerkorrekturAbtast- und -Haltekreis und den zweiten Schalter geschaltet sein.

Die Abtast- und Halte-Ausgangskreise können in ersten und zweiten Gruppen zusammengeschaltet sein, und es können erste und zweite Fehlerkorrektur-Abtast- und -Haltekreise vorgese­ hen sein. Bei einer solchen Anordnung kann die Steuereinheit so ausgelegt sein, daß die Vergleichseinrichtung eine Ladung im ersten Fehlerkorrektur-Abtast- und -Haltekreis zur glei­ chen Zeit speichert, zu der eine Ladung, die der vorher in dem zweiten Fehlerkorrektur-Abtast- und -Haltekreis gespei­ cherten Spannung proportional ist, zu einem Abtast- und Halte-Ausgangskreis der zweiten Gruppe übertragen wird, und derart, daß die Vergleichseinrichtung eine Ladung im zweiten Fehlerkorrektur-Abtast- und -Haltekreis zur gleichen Zeit speichert, zu der eine Ladung, die der vorher im ersten Feh­ lerkorrektur-Abtast- und -Haltekreis gespeicherten Spannung proportional ist, zu einem Abtast- und Halte-Ausgangskreis der ersten Gruppe übertragen wird.

Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 eine vereinfachtes Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 2 die Auslegung eines Howland-Verstärkers, der zum Einbau in die Schaltung von Fig. 1 geeignet ist; und

Fig. 3 einen Teil eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel weist der Einfach­ heit halber nur sechs Anschlußstifte 1 auf, die jeweils mit einem entsprechenden Block 2 von Abtast- und Halte-Ausgangs­ kreisen verbunden sind. Jeder Block von Abtast- und Halte- Ausgangskreisen weist nur zwei Abtast- und Haltekreise je­ weils in Form eines Kondensators 3 auf. Die Kondensatoren 3 und die Anschlußstifte 1 sind durch Ausgangskreise 4 mitein­ ander verbunden. Typischerweise weist jeder Ausgangskreis einen Verstärker auf, der zwei mit entsprechenden Konden­ satoren 3 verbundene Eingänge und einen umschaltbaren Steuer­ eingang hat, um den Verstärkerausgang so zu treiben, daß er gleich der Spannung am einen oder anderen der Kondensatoren ist. Der Verstärkerausgang ist mit einem jeweiligen Anschluß­ stift 1 verbunden. Jeder Anschlußstift ist ferner mit weite­ ren Schaltkreisen, z. B. Vergleichern zur Überwachung der Anschlußstiftspannung und einem Strombelastungskreis zur Simulation von Strombelastungen am Anschlußstift verbunden, aber diese weiteren, Schaltkreise werden nicht beschrieben, da sie für die Gleichspannungspegelerzeugung nicht unmittelbar relevant sind. Es ist zu beachten, daß bei einer praktischen Ausführungsform sehr viel mehr Anschlußstifte und zugehörige Abtast- und Haltekreise vorgesehen sind. Typischerweise sind beispielsweise einige hundert den Anschlußstiften 1 entspre­ chende Anschlußstifte vorgesehen.

Bei bekannten Einrichtungen weist jeder der Blöcke 2 von Ab­ tast- und Haltekreisen typischerweise seinen eigenen Gleich­ spannungspegelgenerator auf, so daß jeder der Kondensatoren 3 auf einen geeigneten Gleichspannungspegel aufgeladen werden kann. Dieser Gleichspannungspegel kann dann dem entsprechen­ den Ausgangskreis 4 zugeführt werden. Durch die Erfindung wird es möglich, sehr viel mehr Abtast- und Haltekreis-Blöcke 2 von einer einzigen Gleichspannungsquelle zu speisen.

Wie Fig. 1 zeigt, weist der Gleichspannungsgenerator einen D-A-Wandler 5 auf, dessen Ausgangssignal einem Eingang eines Operationsverstärkers 6 mit Widerstandsrückkopplung zugeführt wird, der so ausgelegt ist, daß sein Ausgangssignal ein Gleichspannungspegel ist. Dieser Gleichspannungspegel ist der Differenz zwischen dem vom Wandler 5 empfangenen Eingangssi­ gnal und einem Eingangssignal proportional, das über einen Rückkopplungswiderstand 7 empfangen wird, der mit einem Lei­ ter 8 verbunden ist, an den jeder der Kondensatoren 3 durch Schließen eines geeigneten Schalters in einem Feld von Schal­ tern 9 anschaltbar ist. Der Verstärker 6 kann einen Verstär­ kungsfaktor von beispielsweise 20 haben. Ein einziger Fehler­ korrektur-Abtast- und -Haltekreis in Form eines Kondensators 10 kann entweder mit dem Ausgang des Verstärkers über einen Schalter 11 oder mit dem Leiter 8 über einen Verstärker 12 und einen Schalter 13 verbunden werden. Der Verstärker 12 kann einen Verstärkungsfaktor von beispielsweise 1 oder 2 haben.

Das Schalterfeld 9 und die Schalter 11 und 13 sind von einer Steuereinheit 14 gesteuert, die außerdem den Wandler 5 über einen Speicher 15 steuert. Wenn beispielsweise angenommen wird, daß die Steuereinheit ein Testprogramm durchführt, das es erforderlich macht, daß der oberste Kondensator 3 in der obersten Reihe 2 von Abtast- und Halte-Ausgangskreisen 5 V speichert und diesen Fünf-Volt-Pegel dem obersten Eingang des zugehörigen Ausgangskreises 4 zuführt, so liefert die Steuer­ einheit 14 ein Ausgangssignal an den Speicher 15, das den Kondensator 3 bezeichnet, dessen Ladung zu überwachen ist. Im Speicher sind Informationen gespeichert, die diesem Konden­ sator 3 zugeordnet sind und anzeigen, daß dieser Kondensator einen Spannungspegel von 5 V speichern soll, und der Speicher erzeugt ein Ausgangssteuersignal, das den Wandler 5 veran­ laßt, dem positiven Eingang des Verstärkers 6 einen 5-V-Pegel zuzuführen. In dieser Phase des Zyklus hat die Steuereinheit den Schalter 11 geschlossen, den Schalter 13 geöffnet und den obersten Schalter im Schalterfeld 9 geschlossen. Die Spannung am Kondensator 3 wird über den Widerstand 7 zum negativen Eingang des Verstärkers 6 rückgeführt, und somit wird der Kondensator 10 auf einen Spannungspegel aufgeladen, der gleich der Differenz zwischen der Spannung am Ausgang des Wandlers 5 und der Spannung am Kondensator 3 ist.

Nachdem der Kondensator 10 auf einen geeigneten Pegel auf­ geladen ist, wird der Schalter 11 geöffnet und anschließend der Schalter 13 geschlossen. Eine Ladung, die der Spannung am Kondensator 10 proportional ist, wird dann zum obersten Kon­ densator 3 übertragen. Somit wird die Ladung am Kondensator 3 aufgefrischt, so daß die Spannung an diesem Kondensator im wesentlichen die gleiche wie die gewünschte Spannung ist, die vom Wandler 5 geliefert wird.

Die Kondensatoren 3 werden jeweils nacheinander aufgefrischt. Die Einschwingzeit der verschiedenen Schaltungskomponenten ist relativ kurz, und infolgedessen kann eine relativ große Zahl von Abtast- und Halte-Ausgangskreisen von dem einzigen Gleichspannungspegelgenerator aufgefrischt werden. Es kann unter gewissen Umständen zweckmäßig sein, in den Pfad, durch den die Ladung zum Kondensator 3 übertragen wird, einen zu­ sätzlichen Widerstand einzufügen, um Überströme zu verhin­ dern, die die Schalter in dem Schalterfeld 9 beschädigen wür­ den. Wenn der Verstärker entsprechend ausgelegt ist, ist das eventuell nicht erforderlich.

Fig. 2 zeigt eine solche Konstruktion in Form eines Howland- Verstärkers. Derartige Verstärker erzeugen einen Ausgangs­ strom, der der Eingangsspannung proportional ist, die im vor­ liegenden Fall die Spannung am Kondensator 10 ist (vgl. Fig. 1). So kann die erforderliche Ladung möglichst rasch zuge­ führt werden, ohne daß maximal zulässige Ströme durch die Schalter überschritten werden. Howland-Verstärker sind zwar als ungenau bekannt, aber die Verwendung eines solchen Ver­ stärkers in einem Regelkreis ermöglicht, wie gezeigt, die Erzielung eines akzeptablen Betriebsverhaltens.

Aus der Beschreibung von Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Schaltung zyklisch arbeitet, wobei jeder Zyklus einen ersten Teil, in dem die Ladung am Kondensator 10 aufgebaut wird, und einen zweiten Teil hat, in dem die der vorher am Kondensator 10 aufgebauten Spannung proportionale Ladung zu einem der Kondensatoren 3 übertragen wird. Dies ermöglicht im Vergleich mit der Schaltung von Fig. 1 eine Verdoppelung der Zahl von Abtast- und Halte-Ausgangskreisen, die von dem einzigen Gleichspannungspegelgenerator ansteuerbar sind, indem die Abtast- und Halte-Ausgangskreise in zwei Gruppen angeordnet werden, von denen jeder eine Ladung von einem entsprechenden Fehlerkorrektur-Abtast- und -Haltekreis zugeführt wird. Eine solche Anordnung ist in Fig. 3 gezeigt.

In Fig. 3 sind gleiche Teile wie in den Fig. 1 und 2 mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es ist also wiederum er­ sichtlich, daß ein einziger Vergleicher in Form des Verstär­ kers 6 vorgesehen ist. Allerdings sind hier zwei Fehlerkor­ rektur-Abtast- und -Haltekreise in Form von Kondensatoren 10 vorgesehen, wobei jeder Kondensator 10 zwischen ein entspre­ chendes Paar von Schaltern 11 und 13 geschaltet ist. Der Rückkopplungspfad mit dem Widerstand 7 kann entweder mit einem oberen Kanal, der einen der Schalter 13 enthält, über einen Schalter 16 oder mit einem unteren Kanal, der einen der Schalter 13 enthält, über einen Schalter 17 verbunden werden. Der obere Kanal ist mit einer ersten Gruppe von Abtast- und Halte-Ausgangskreisblöcken des in Fig. 1 mit 2 bezeichneten Typs verbunden, und der untere Kanal ist mit einer identi­ schen Gruppe von Abtast- und Halte-Ausgangskreisblöcken ver­ bunden. In Fig. 3 ist für jede dieser Gruppen von Abtast- und Halte-Ausgangskreisen jeweils nur ein Abtast- und Haltekon­ densator 3 gezeigt.

Die Schaltung von Fig. 3 wird so betrieben, daß während der Aufladung des oberen Kondensators 10 auf einen Pegel, der durch die über den Schalter 16 rückgekoppelte Spannung be­ stimmt ist, die im unteren Kondensator 10 gespeicherte Span­ nung eine Ladungsübertragung durch den unteren Schalter 13 zum unteren Kondensator 3 bewirkt. Danach wird der Schalter 16 geöffnet und der Schalter 17 geschlossen, und die zweite Hälfte des Zyklus wird ausgeführt, wobei der obere Kondensa­ tor 3 während der Aufladung des unteren Kondensators 10 auf einen geeigneten Pegel aufgeladen wird, der durch den vorher am oberen Kondensator 10 gespeicherten Spannungspegel be­ stimmt ist. Es ist zu beachten, daß die beiden Teile des Zyklus im wesentlichen gleiche Dauer haben müssen und in­ folgedessen die Einschwingzeit der verschiedenen Schaltungs­ komponenten entsprechend gewählt sein muß. Das kann jedoch erreicht werden, und infolgedessen wird durch die Anordnung von Fig. 3 die Zahl von Abtast- und Halte-Ausgangskreisen, die von einem einzigen als D-A-Wandler ausgelegten Gleich­ spannungspegelgenerator aufgefrischt werden kann, im wesent­ lichen verdoppelt.

Es ist zu beachten, daß bei den beschriebenen Schaltungen diverse Modifikationen möglich sind. Beispielsweise braucht der Verstärker 12 kein Howland-Verstärker zu sein. Wenn ein relativ langsamer Betrieb akzeptabel ist, kann in manchen Fällen der Verstärker 12 durch eine Direktverbindung ersetzt werden, so daß die Ladung einfach zwischen dem Kondensator 10 und dem Kondensator 3, mit dem er verbunden ist, geteilt wird. Es ist ferner zu beachten, daß Schaltungsmerkmale, die für die Gleichspannungserzeugung nicht unmittelbar relevant sind, weggelassen wurden. Beispielsweise sind die Blöcke 2 von Abtast- und Haltekreisen typischerweise mit/dem Leiter 8 über Isolationsschalter verbunden, um eine Trennung von feh­ lerhaften Kreisen zu ermöglichen und die effektive Kapazität des Leiters 8 zu verringern.

Claims (6)

1. Gleichspannungspegelgenerator mit einer Vielzahl von Abtast- und Halte-Ausgangskreisen (3), von denen jeder einen Gleichspannungspegel speichern soll, mit einem Spannungs­ pegelversorgungskreis (5) zum sequentiellen Erzeugen jedes zu speichernden Gleichspannungspegels und mit einer Steuerein­ heit (14) zum sequentiellen aufeinanderfolgenden Anschließen jedes Abtast- und Halte-Ausgangskreises (3) an den Spannungs­ pegelversorgungskreis (5), um den gespeicherten Spannungspe­ gel aufzufrischen, dadurch gekennzeichnet,
daß der Spannungspegelversorgungskreis (5) folgendes auf­ weist:
eine Einrichtung (6), um die von jedem Abtast- und Halte- Ausgangskreis (3), mit dem sie verbunden ist, gespeicherte Spannung mit dem von diesem Abtast- und Halte-Ausgangskreis zu speichernden erzeugten Gleichspannungspegel zu ver­ gleichen,
einen Fehlerkorrektur-Abtast- und -Haltekreis (10), um eine der Differenz zwischen den verglichenen Gleichspannungen pro­ portionale Ladung zu speichern, und
eine Einrichtung zum Übertragen einer Ladung, die der vom Fehlerkorrektur-Abtast- und -Haltekreis (10) gespeicherten Spannung proportional ist, zu dem Abtast- und Halte-Aus­ gangskreis (3), mit dem der Spannungspegelversorgungskreis (5) verbunden ist, um die Differenz zwischen den verglichenen Gleichspannungen zu vermindern.

2. Gleichspannungspegelgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungspegelversorgungskreis aufweist:
einen ersten Schalter (11), der zwischen den Fehlerkorrektur- Abtast- und -Haltekreis (10) und die Vergleichseinrichtung (6) geschaltet ist,
einen zweiten Schalter (13), der zwischen den Fehlerkorrek­ tur-Abtast- und -Haltekreis (10) und einen Leiter (8), mit dem jeder Abtast- und Halte-Ausgangskreis (3) durch jeweils einen Schalter eines Felds von dritten Schaltern (9) verbun­ den ist, geschaltet ist, und
einen Rückkopplungspfad, der zwischen die Vergleichsein­ richtung (6) und den Leiter (8) geschaltet ist, und
daß die Steuereinheit (14) ausgelegt ist, um den zweiten Schalter (13) zu öffnen und den ersten Schalter (11) sowie einen dritten Schalter (9) zu schließen, um den Fehlerkorrek­ tur-Abtast- und -Haltekreis (10) aufzuladen, und danach den ersten Schalter (11) zu öffnen und den zweiten Schalter (13) zu schließen, um eine Ladung, die der im Fehlerkorrektur- Abtast- und -Haltekreis (10) gespeicherten Spannung propor­ tional ist, zu dem mit dem geschlossenen dritten Schalter (9) verbundenen Abtast- und Halte-Ausgangskreis (3) zu über­ tragen.

3. Gleichspannungspegelgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung einen Operationsverstärker (6) mit Widerstandsrückkopplung (7) aufweist, der so ausgelegt ist, daß sein Ausgangssignal ein Gleichspannungspegel ist, der der Differenz zwischen einem ersten, von einem D-A-Wand­ ler (5) empfangenen Eingangssignal und einem von dem Rück­ kopplungspfad empfangenen zweiten Eingangssignal proportional ist.

4. Gleichspannungspegelgenerator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstärker (12) zwischen den Fehlerkorrektur-Abtast­ und -Haltekreis (10) und den zweiten Schalter (13) geschaltet ist.

5. Gleichspannungspegelgenerator nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abtast- und Halte-Ausgangskreise (3) in einer ersten und einer zweiten Gruppe zusammengeschaltet und ein erster und ein zweiter Fehlerkorrektur-Abtast- und -Haltekreis (10) vorgesehen sind und daß die Steuereinheit so ausgelegt ist, daß die Vergleichseinrichtung (6) eine Ladung im ersten Feh­ lerkorrektur-Abtast- und -Haltekreis (10) speichert, während gleichzeitig eine Ladung, die der vorher in dem zweiten Feh­ lerkorrektur-Abtast- und -Haltekreis (10) gespeicherten Spannung proportional ist, zu einem Abtast- und Halte-Aus­ gangskreis (3) der zweiten Gruppe übertragen wird, und daß die Vergleichseinrichtung (6) eine Ladung im zweiten Fehler­ korrektur-Abtast- und Haltekreis (10) speichert, während gleichzeitig eine Ladung, die der vorher im ersten Fehler­ korrektur-Abtast- und -Haltekreis (10) gespeicherten Spannung proportional ist, zu einem Abtast- und Halte-Ausgangskreis (3) der ersten Gruppe übertragen wird.

6. Verfahren zum sequentiellen Auffrischen jedes einer Viel­ zahl von Abtast- und Halte-Ausgangskreisen, die in einem Gleichspannungspegelgenerator vorgesehen sind, um ausgewählte Gleichspannungen verfügbar zu machen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abtast- und Halte-Ausgangskreise jeweils nacheinander angesteuert werden, daß die Spannung, die in einem angesteu­ erten Abtast- und Halte-Ausgangskreis zu speichern ist, erzeugt wird, daß die erzeugte Spannung mit der Spannung ver­ glichen wird, die in dem angesteuerten einen Abtast- und Halte-Ausgangskreis gespeichert ist, um ein Spannungsdiffe­ renzsignal zu erzeugen, daß ein Fehlerkorrektur-Abtast- und -Haltekreis auf eine Spannung aufgeladen wird, die dem Span­ nungsdifferenzsignal proportional ist, und daß eine Ladung, die der im Fehlerkorrektur-Abtast- und -Haltekreis gespei­ cherten Spannung proportional ist, zu dem angesteuerten einen Abtast- und Halte-Ausgangskreis übertragen wird, um die Dif­ ferenz zwischen den verglichenen Spannungen zu vermindern.