DE69328587T2 - 1-Bit-D/A-Wandler - Google Patents

1-Bit-D/A-Wandler

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DE69328587T2
DE69328587T2 DE69328587T DE69328587T DE69328587T2 DE 69328587 T2 DE69328587 T2 DE 69328587T2 DE 69328587 T DE69328587 T DE 69328587T DE 69328587 T DE69328587 T DE 69328587T DE 69328587 T2 DE69328587 T2 DE 69328587T2
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
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    • H03M3/30Delta-sigma modulation
    • H03M3/322Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters
    • H03M3/368Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters of noise other than the quantisation noise already being shaped inherently by delta-sigma modulators
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  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Digital/Analog(D/A)-Umsetzer zum Umsetzen von digitalen Signalen, wie z. B. Audio- oder Videosignalen, in analoge Signale.
  • Ein n-Bit-D/A-Umsetzer des Strom summierenden Typs ist allgemein bekannt, wie z. B. der in der EP-A-0 084 847 offenbarte Typ. Die spezielle Schaltung in der EP-A-0 084 847 ergänzt die Schaltung mit einem Paar von MOS-Feldeffekttransistoren, welche mit komplementären Eingangssignalen gespeist werden und mit einer Konstantstromquelle verbunden sind. Auf diese Weise wird die Schaltgeschwindigkeit durch das Entladen parasitärer Kapazitäten vergrößert.
  • Vor kurzem sind 1-Bit-D/A-Umsetzer zum Umsetzen von digitalen Audio- oder Videosignalen in ursprüngliche analoge Signale bekannt geworden, z. B. in der Form eines 1-Bit-D/A-Umsetzers, wie er z. B. in der EP-A-0 383 689, worauf der Oberbegriff des Anspruchs 1 basiert, und in der US-A-5 148 168 offenbart worden ist. Der 1-Bit-D/A-Umsetzer besitzt viele Vorteile, insbesondere bezüglich der Linearität, wie z. B. das frei sein von Nulldurchgangs-Störungen, welche nicht mit einem Multi-Bit- Umsetzers erreicht werden können.
  • Ein Ausgangssignal des 1-Bit-D/A-Umsetzers ist ein Impulszug, welcher zwei Spannungswerte, 0 Volt und eine gewöhnlich in der Größenordnung von 5 V liegende Quellenspannung, einnimmt. Der Ausgangspegel wird bestimmt durch das Produkt der Impulsdichte und der Quellenspannung. Konkret wird eine analoge Ausgangssignal-Wellenform dadurch erhalten, dass ein Ausgangssignal des D/A-Umsetzers ein Tiefpassfilter (LPF) durchläuft.
  • Gleichzeitig ist die Stromversorgungsspannung, welche den Wellenscheitelwert eines Ausgangsimpulses des 1-Bit-D/A-Umsetzers bildet, die externe Stromversorgungsspannung selbst und neigt zu Störungen. Wenn die Stromversorgungsspannung ständig schwankt oder dieser ein Rauschen überlagert wird, tritt die gestörte Spannung direkt über das Tiefpassfilter in dem endgültigen analogen Ausgangssignal auf.
  • Außerdem ist, wenn der 1-Bit-D/A-Umsetzer als eine integrierte Schaltung aufgebaut ist, die Stromversorgungsspannung jene der integrierten Schaltung (IC), welche nicht auf einen höheren Wert als den Standardwert von 5 V erhöht werden kann, wenn ein zufriedenstellender Betrieb der integrierten Schaltung aufrechterhalten werden soll. Das Ergebnis besteht darin, dass notwendigerweise eine Begrenzung bei dem Ausgangssignalpegel stattfindet, welcher gewöhnlich im Durchschnitt auf den Pegel von der Größenordnung von 1 V oder weniger eingestellt wird. Diese niedrige Spannung wird durch das Vorsehen einer Verstärkung in einer analogen Tiefpassfilter-Einheit, welche dem D/A- Umsetzer folgt, verstärkt um den Signalpegel zu vergrößern. Jedoch führt dies ebenso zu einer Verstärkung des Rauschens.
  • Ausgehend von dem oben geschilderten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Digital/Analog- Umsetzer vorzusehen, welcher nicht durch Schwankungen der Stromquelle oder durch eine Überlagerung von Rauschen beeinträchtigt wird, und welcher in der Lage ist, zu verhindern, daß das Rauschen als ein Ergebnis einer Vergrößerung der Verstärkung hinter dem analogen Filter verstärkt wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Digital/Analog- Umsetzer vorgesehen, welcher eine Umsetzungseinrichtung zum Umsetzen von digitalen Eingangsdaten in eine entsprechende Impulswellenform umfaßt und ein Paar von Ausgangsanschlüssen zum jeweiligen Ausgeben eines Paares von Ausgangssignalen aufweist, gekennzeichnet durch:
  • ein Paar von Feldeffekttransistoren mit einer gemeinsamen Drain-Anordnung, wobei dem Gate von jedem der Feldeffekttransistoren ein Ausgangssignal des Paars von Ausgangssignalen der Umsetzungseinrichtung zugeführt wird, welche relativ zueinander invertierte Signale sind,
  • eine Konstantstromquelle zum Zuführen eines Konstantstroms zu dem gemeinsamen Drain der Feldeffekttransistoren, und
  • eine Strom-Spannungs-Umsetzungseinrichtung zum Umsetzen eines Source-Ausgangsstroms von einem der Feldeffekttransistoren in ein Spannungssignal; und
  • eine Ausgabeschaltung zum Aufrechterhalten einer im wesentlichen konstanten Ausgangsspannung, unabhängig von einer Schwankung der Stromquelle.
  • Der Stromwert der Konstantstromquelle wird vorzugsweise veränderlich gesteuert, um einen variablen Ausgangssignalpegel sicher zu stellen.
  • Da die Ausgangssignale der 1-Bit-Digital/Analog-Umsetzungseinrichtung relativ zueinander invertierte Signale sind, befindet sich einer der Feldeffekttransistoren notwendigerweise in dem durchgeschalteten Zustand, um zu bewirken, dass der Konstantstrom von der Konstantstromquelle derart fließt, dass der Konstantstrom von Schwankungen, welche der Stromquelle eigen sind, frei ist. Durch das Übernehmen des Stromausgangssignals über eine Ausgabeschaltung kann ein zufriedenstellendes Digital/Analog-Umsetzungs-Ausgangssignal erzeugt werden, welches frei von den Schwankungen ist, welche der Stromquelle anhaften.
  • Bei dem Digital/Analog-Umsetzer gemäß der vorliegenden Erfindung wird das gleichgewichtige ausgegebene Signalpaar von der 1-Bit-Digital/Analog-Umsetzungseinrichtung, welche eine Impulswellenform entsprechend den eingegebenen digitalen Daten ausgibt, den Gates des Feldeffekttransistor-Paars zugeführt, welche in einer Schaltung mit einem gemeinsamen Drain-Anschluß miteinander verbunden sind. Der Strom der Konstantstromquelle wird dem gemeinsamen Drain-Anschluss des Feldeffekttransistor- Paars zugeführt und Ausgangssignale der Source-Anschlüsse des Feldeffekttransistor-Paars werden über eine Ausgabeschaltung abgenommen. Dementsprechend ist ein Feldeffekttransistor von dem Feldeffekttransistor-Paar notwendigerweise durchgeschaltet, um zu bewirken, dass der Konstantstrom, welcher von einer Konstantstromquelle fließt, von Stromquellenschwankungen frei ist. Durch Abnehmen des Wechselstrom-Ausgangssignals über die Ausgabeschaltung kann ein zufriedenstellendes und hochgenaues digitalanalog-umgesetztes Ausgangssignal erzeugt werden, welches frei von Schwankungen der Stromquelle ist.
  • Außerdem kann der Wechselstromwert der Konstantstromquelle einstellbar gesteuert werden, um den ausgegebenen Signalpegel variabel zu übergeben, um ein Ausgangssignal mit einem Amplitudenpegel zu erzeugen, welcher nicht kleiner als das Ausgangssignal der 1-Bit-Digital/Analog-Umsetzeinrichtung ist, um einen breiteren dynamischen Bereich sicher zu stellen. Zusätzlich ist es außerdem möglich, zu verhindern, daß das Rauschen verstärkt wird, da hier keine Notwendigkeit besteht die Verstärkung hinter dem analogen Tiefpassfilter (LPF) anzuheben.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
  • Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, welches einen grundsätzlichen Aufbau des D/A-Umsetzers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Fig. 2 ist ein Schaltbild, welches wesentliche Teile einer ersten Ausführungsform des D/A-Umsetzers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Fig. 3 ist eine Wellenformdarstellung, welche eine Signalwellenform zur Darstellung der Wirkungsweise der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform zeigt.
  • Fig. 4 ist ein Schaltbild, welches wesentliche Teile einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Fig. 5 ist ein Schaltbild, welches wesentliche Teile einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Fig. 1 ist ein schematisches Blockschaltbild, welches ein Beispiel eines grundsätzlichen Aufbaus des D/A-Umsetzers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In dieser Figur werden digitale Signale, wie z. B. digitale Audiosignale, einem Eingangsanschluss 11 zugeführt. Die Datenrate und die Wortlänge dieser digitalen Eingangssignale beträgt beispielsweise 8·fs und 17 Bits, wobei unter fs eine Abtastfrequenz verstanden wird. Die digitalen 8·fs, 17 Bit-Signale werden z. B. mit einem Faktor von 8 durch ein Überabtast-Filter 12 für Signale mit einer Datenrate von 64·fs überabgetastet, welche zu einer das Rauschen bearbeitenden Schaltung 13 übertragen werden. Die das Rauschen bearbeitende Schaltung 13 führt durch Begrenzen des Rauschspektrums ausschließlich auf einen höheren Frequenzbereich eine Rauschumformungs-Tätigkeit durch. Ein Ausgangssignal der das Rauschen bearbeitenden Schaltung 13 wird zu einem Impulsumsetzer 14 übertragen, in welchem es in digitale 1-Bit-Signale oder Impulssignale umgesetzt wird, so dass jeweils an den Anschlüssen 15 und 16 ein Paar von ausbalancierten Impulssignalen P(+) und P(-), welche relativ zueinander invertierte Signale sind, ausgegeben werden.
  • Die Schaltungsanordnung von dem achtfachen Überabtast-Filter 12 bis zu dem Impulsumsetzer 14 wird gewöhnlich als eine sog. integrierte 1-Bit-D/A-Umsetzungsschaltung (IC) ausgeführt. Die Impulssignale P(+) und P(-) liegen im Wesentlichen bei einem Massepotential (GMD) und bei einer gewöhnlich in der Größenordnung von 5 V liegenden Versorgungsspannung VDD der integrierten Schaltung, wenn die Impulssignale jeweils auf den "0- " oder "niedrigen" Pegel oder auf den "1-" oder "hohen" Pegel eingestellt werden. Die Versorgungsspannung VDD oder die Massespannung GMD tendieren dazu, den Spannungsschwankungen ausgesetzt zu werden oder von einem Rauschen überlagert zu werden, wie vorher beschrieben worden ist.
  • Die Impulssignale P(+) und P(-) der Anschlüsse 15 und 16, welche relativ zueinander invertierte Signale sind, werden den Gate-Anschlüssen eines Paars von Feldeffekttransistoren(FET) 21 und 22, welche mittels einer gemeinsamen Drain-Anordnung verbunden sind, zugeführt. Den Drain-Anschlüssen dieser Feldeffekttransistoren 21, 22, welche miteinander verbunden sind, wird ein Konstantstrom I&sub0; von einer Konstantstromquelle 23 zugeführt, an welcher eine konstante Spannung V&sub1; anliegt. Die Ausgangssignale der beiden Source-Anschlüsse der Feldeffekttransistoren 21, 22 werden zu einer Ausgabeschaltung 24 übertragen, um an einem Ausgangsanschluss 25 abgegriffen zu werden. Für die Ausgabeschaltung 24 kann z. B. eine Schaltung verwendet werden, bei welcher mindestens einer der Ausgangsströme von den Source-Anschlüssen der Feldeffekttransistoren 21, 22 in eine Spannung umgesetzt wird, welche am Ausgangsanschluss 25 ausgegeben wird. Alternativ kann ein Paar von ausbalancierten Ausgangsspannungen, welche relativ zueinander inverse Signale sind, an einem Paar von Ausgangsanschlüssen als Ausgangssignale der Ausgabeschaltung 24 abgegriffen werden.
  • Bei der oben beschriebenen Anordnung werden die Spannungsschwankungen oder das Rauschen, wodurch die Impulssignale P(+) oder P(-) beeinflusst werden, mittels der Ausgabeschaltung 24 entfernt, so dass ein zufriedenstellendes D/A-Umsetzungs- Ausgangssignal, welches nicht durch die Spannungsschwankungen oder Geräusche beeinflusst ist, an dem Ausgangsanschluss 25 abgegriffen werden kann. Die Feldeffekttransistoren 21, 22 werden hier in Anbetracht der Tatsache verwendet, dass, wenn normale bipolare Transistoren verwendet würden, aufgrund eines Überschwingens während der Schaltoperation der Transistoren durch die Impulssignale P(+) oder P(-)ein Basis-Emitter-Strom fließt, um dem Ausgabestrom überlagert zu werden und Ausgangs signalschwankungen zu verursachen. Da der Feldeffekttransistor eine hohe Gate-Eingangsimpedanz aufweist, besteht hier kein Risiko der Art, daß während des Auftretens des Überschwingens der Impulssignale P(+) oder P(-)ein Gate-Strom am Ausgang fließt.
  • Das Schaltbild von Fig. 2 zeigt als ein Schaltbild einen konkreten Aufbau der Ausgabe-Seite der Schaltungsanordnung nach den Anschlüssen 15 und 16 als eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In Fig. 2 werden die oben erwähnten Impulssignale P(+) und P(-), welche relativ zueinander invertierte Signale sind, jeweils den Anschlüssen 15 und 16 zugeführt. Als Feldeffekttransistoren 21, 22, welche in einer Konfiguration mit einem gemeinsamen Drain-Anschluß verbunden sind, werden sog. Doppelgate-Feldeffekttransistoren verwendet und an die sog. Abschirm-Gates der Feldeffekttransistoren 21, 22 wird eine konstante Spannung V&sub2; angelegt. Die vorher erwähnten Impulssignale P(+), P(-) von den Anschlüssen 15, 16 werden den anderen Gate-Anschlüssen der Feldeffekttransistoren 21, 22 zugeführt.
  • Die Konstantstromquelle 23 zur Zuführung des Konstantstroms I&sub0; an die gemeinsamen Drain-Anschlüsse der Doppelgate-Feldeffekttransistoren 21, 22 umfasst einen PNP-Transistor Tr&sub1;, dessen Emitter die konstante Spannung V&sub1; zugeführt wird, einen Widerstand R&sub1;, welcher zwischen dem Emitter und der Basis des Transistors Tr&sub1; angeschlossen ist, einen weiteren PNP-Transistor Tr&sub2; mit dessen Basis und Emitter der Kollektor und die Basis des Transistors Tr&sub1; verbunden sind, und einen Widerstand R&sub2;, welcher zwischen der Basis des Transistors Tr&sub2; (oder dem Kollektor des Transistors Tr&sub1;) und Masse angeschlossen ist. Der Konstantstrom I&sub0; wird von dem Kollektor des Transistors Tr&sub2; zugeführt.
  • Die Ausgabeschaltung 24 zur Ausgabe einer umgesetzten Spannung aus den Ausgangsströmen Ip+, Ip- von den Source-Anschlüssen der Feldeffekttransistoren 21, 22 besteht aus einem Ladewiderstand R&sub3; als eine Strom-Spannungs-Umsetzeinrichtung, welche zwischen dem Source-Anschluss des Feldeffekttransistors 21 und der Masse angeschlossen ist, und einem anderen Ladewiderstand R&sub4; als Strom-Spannungs-Umsetzeinrichtung, welche zwischen dem Source- Anschluss des Feldeffekttransistors 22 und der Masse angeschlossen ist. Eine Spannung, welche von einem Verbindungspunkt zwischen dem Ladewiderstand R&sub3; und dem Source-Anschluss des Feldeffekttransistors 21 der Ausgabeschaltung 24 ausgegeben wird, wird an einem Ausgangsanschluss 25 abgegriffen und eine Spannung, welche an einem Verbindungspunkt zwischen dem Ladewiderstand R&sub4; und dem Source-Anschluss des Feldeffekttransistors 22 ausgegeben wird, wird an einem Ausgangsanschluss 26 abgenommen.
  • Die Schalttätigkeit der Feldeffekttransistoren 21, 22 wird durch die Impulssignale P(+) und P(-), welche den Gate- Anschlüssen der Feldeffekttransistoren zugeführt werden, gesteuert. Da die Impulssignale P(+) und P(-) relativ zueinander invertierte Signale sind, wird einer der Feldeffekttransistoren 21, 22 durchgeschaltet, wenn der andere der Feldeffekttransistoren gesperrt wird. Da die Schwellenspannung Vth von jedem der Feldeffekttransistoren 21, 22 auf einen Wert eingestellt ist, welcher ausreichend tiefer als die Spannung der IC-Spannungsversorgung VDD ist, welche gewöhnlich wie der "hohe" Pegel der Impulssignale P(+) oder P(-) in dem Bereich von 5 V liegt, überschreitet, selbst wenn aufgrund der Schwankungen der IC-Versorgungsspannung VDD die Wellenform des Impulssignals P(+) oder P(-) schwankt, wie unter A und B in Fig. 3 gezeigt ist, der "hohe" Wert des Impulssignals definitiv die Schwellenspannung Vth, um eine zuverlässige Durchschaltetätigkeit sicherzustellen. Daher fließt der Konstantstrom I&sub0; durch einen der beiden Feldeffekttransistoren 21 und 22, welcher durchgeschaltet ist, während durch den anderen Feldeffekttransistor, welcher gesperrt ist, kein Strom fließt. Auf diese Weise werden die ausgegebenen Source-Ströme Ip+ und Ip- der Feldeffekttransistoren 21 und 22 auf 0 eingestellt und eben falls der oben erwähnte Konstantstrom I&sub0;, so dass die Schwankungen der Versorgungsspannung entfernt werden.
  • Die Ausgangsströme Ip+ und Ip- der Feldeffekttransistoren 21 und 22, welche auf diese Weise frei von den Schwankungen sind, werden mittels der Ladewiderstände R&sub3;, R&sub4; in Spannungen umgesetzt, welche an den Ausgangsanschlüssen 25, 26 in der Form von 1-Bit-Impulszügen zur Umsetzung in analoge Signale abgegriffen werden. Auf diese Weise kann die D/A-Umsetzung bezüglich der Genauigkeit verbessert werden, da diese ausgegebenen Spannungssignale frei von Auswirkungen der Versorgungsspannung VDD sind. Die Auswirkungen der Schwankungen bei der Massespannung GND, welche durch das Umschalten der Feldeffekttransistoren 21, 22 verursacht wird, kann im Prinzip eliminiert werden, da sich notwendigerweise zu allen Zeiten einer der Feldeffekttransistoren 21 und 22 in dem durchgeschaltenen Zustand befindet.
  • Fig. 4 zeigt in Form eines Schaltplans den Aufbau von wesentlichen Teilen der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei dieser Figur ist der Aufbau der Doppelgate-Feldeffekttransistoren 21, 22 und der Konstantstromquelle ähnlich jener in Fig. 2 gezeigten ersten Ausführungsform, so dass sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind und die entsprechende Beschreibung weggelassen worden ist. Die Ausgabeschaltung 24 der in Fig. 4 gezeigten zweiten Ausführungsform stellt ein konkretes Beispiel dar, bei welchem der Source-Ausgangsstrom Ip+ des Feldeffekttransistors 21 über einen Widerstand R&sub3; zu einem Operationsverstärker 27 zur Umsetzung des Stroms in eine entsprechende Spannung, welche an einem Ausgangsanschluss 25 ausgegeben wird, übertragen wird.
  • In der in Fig. 4 gezeigten Ausgabeschaltung 24 ist ein Kondensator C&sub1; zur Entfernung des Hochfrequenzrauschens zwischen den Source-Anschlüssen der Doppelgate-Feldeffekttransistoren 21, 22 angeschlossen. Der Kondensator C&sub1; dient zur Ableitung der Betriebsladung des Operationsverstärkers 27 und als eine erste Stufe für ein analoges Tiefpassfilter (LPF) zur Umsetzung des D/A-Umsetzungs-Ausgangssignal in ein analoges Ausgangssignal. Der Source-Anschluss des Feldeffekttransistors 22 ist über einen Transistor R&sub4; geerdet. Der Feldeffekttransistor 21 besitzt einen Source-Anschluss, welcher über einen Widerstand R&sub3; mit einem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 27 verbunden ist, wobei der invertierende Eingangsanschluss über einen Kondensator C&sub3; mit Masse verbunden ist. Der nichtinvertierende Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 27 ist mit Masse verbunden. Eine Parallelschaltung aus einem Widerstand R&sub5; und einem Kondensator C&sub2; ist zwischen einem Ausgangsanschluss 25 und dem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 27 angeschlossen.
  • Bei der oben beschriebenen Anordnung wird der invertierende Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 27, dessen nichtinvertierender Anschluss mit Masse verbunden ist, durch das sog. imaginäre Kurzschließen auf einem Potential gehalten, welches im wesentlichen gleich 0 ist, so dass der durch den Widerstand R&sub3; in Richtung auf den invertierenden Anschluss fließende Strom IQ veranlasst wird, durch den Widerstand R&sub5; zu fließen und daher am Ausgangsanschluss 25 eine Ausgangsspannung erzeugt wird, welche gleich einer Spannung von R&sub5;IQ ist. Die Kondensatoren C&sub2; und C&sub3; dienen zur Eliminierung der Hochfrequenzkomponenten. An dem Ausgangsanschluss 25 des Operationsverstärkers 27 wird eine dem Impulssignal P(+) entsprechende Ausgangsspannung, welche frei von den Schwankungen der Versorgungsspannungen ist, erzeugt. Da sich einer der Feldeffekttransistoren 21, 22 zu jeder Zeit in dem durchgeschalteten Zustand befindet, d. h. dass der Konstantstrom I&sub0; notwendigerweise durch einen der Feldeffekttransistoren 21 und 22 fließt, welcher durchgeschaltet ist, ist die Ausgangsspannung frei von Schwankungen, welche ansonsten durch das Umschalten bewirkt werden.
  • Fig. 5 zeigt in Form eines Schaltplans den Aufbau von wesentlichen Teilen einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In dieser Figur sind die Teile oder Komponenten, welche ähnlich jenen des zweiten in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiels sind, mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und entsprechende Beschreibungen sind der Einfachheit halber weggelassen. Die Ausgabeschaltung 24, welche bei der dritten in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform verwendet wird, ist derart aufgebaut, dass die Source-Ausgangsspannungen (Ip+ und Ip-) der Feldeffekttransistoren 21, 22 jeweils über Widerstände R&sub3;, R&sub4; Operationsverstärkern 27, 28 zur Umsetzung des elektrischen Stroms in eine entsprechende elektrische Spannung zugeführt werden, und dass die Ausgangssignale dieser Operationsverstärker 27, 28 mittels eines Operationsverstärkers 29 zusammengefasst werden, um am Ausgangsanschluss 25 ausgegeben zu werden.
  • Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausgabeschaltung 24 ist eine Parallelschaltung aus einem Widerstand R&sub5; und einem Kondensator C&sub5; zwischen dem Ausgangsanschluss und dem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 27 angeschlossen, wobei der Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 27 über einen Widerstand R&sub7; mit dem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 29 verbunden ist. Zwischen dem Ausgangsanschluss und dem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 29 ist eine Parallelschaltung aus einem Widerstand R&sub9; und einem Kondensator C&sub7; angeschlossen. Der Feldeffekttransistor 22 besitzt einen Source-Anschluss, welcher über einen Widerstand R&sub4; mit dem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 28 verbunden ist, wobei der invertierende Eingangsanschluss über einen Kondensator C&sub4; mit Masse verbunden ist. Der Operationsverstärker 28 weist einen nichtinvertierenden Eingangsanschluss auf, welcher mit Masse verbunden ist. Zwischen dem Ausgangsanschluss und dem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 28 ist eine Parallelschaltung aus einem Widerstand R&sub5; und einem Kondensator C&sub6; angeschlossen. Ein Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 28 ist über einen Widerstand R&sub5; mit dem nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 29 verbunden. Der Operationsverstärker 29 weist einen nichtinvertierenden Eingangsanschluss auf, welcher über eine Parallelschaltung aus einem Widerstand R&sub1;&sub0; und einem Kondensator C&sub8; mit Masse verbunden ist. Ein Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 29 wird der Ausgangsanschluß 25 der Ausgabeschaltung 24. Wenn es erwünscht ist, können die Widerstände R&sub3;, R&sub4; oder die Kondensatoren C&sub1;, C&sub5; oder C&sub6; usw. auch entfernt werden.
  • Die dritte Ausführungsform von Fig. 5 ist derart aufgebaut, dass zusätzlich zu dem in Fig. 4 gezeigten Aufbau der zweiten Ausführungsform der Ausgangsstrom Ip- des Feldeffekttransistors 22, welcher durch die Spannung des Impulssignals P(-) geschaltet wird, mittels des Operationsverstärkers 28 in eine entsprechende Ausgangsspannung umgesetzt wird, welche durch den Operationsverstärker 29 differenziell mit der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 27 verstärkt wird, um an dem Ausgangsanschluss 25 eine Differenz-Ausgangsspannung zu erzeugen. Sowohl der Kondensator C&sub7; und der Widerstand R&sub9; als auch der Kondensator C&sub8; und der Widerstand Rio werden zur Eliminierung der Hochfrequenzkomponenten verwendet. Mit der oben beschriebenen Differenzierungs-Anordnung ist es möglich, das gleichphasige Rauschen, wie z. B. das Grundrauschen, zu entfernen.
  • Mit V&sub1; = 10 V, V&sub2; = 5 V, R&sub1; = 330Ω, C&sub1; = 2200pF, R&sub3; = R&sub4; = 470Ω, C&sub3; = C&sub4; = 330pF, R&sub5; = R&sub6; = 2 kΩ C&sub5; = C&sub6; = 1500pF, R&sub7; = R&sub8; = R&sub9; = R&sub1;&sub0; = 5,6kΩ und C&sub7; = C&sub8; = 100pF als konkrete numerische Werte für die Schaltung von Fig. 5, wobei die Impulssignale P(+) und P(-) ein Paar von äquivalenten Ausgangssignalen des 1-Bit-D/A- Umsetzers IC sind, und wobei das Eingangssignal für den 1-Bit- D/A-Umsetzer IC ein äquivalentes 17-Bit sinusförmiges Wellensignal ist, und könnten die Werte der Verzerrungsrate (THD + N) von 0,0021% (- 93,5 dB) und das Signal/Rausch-Verhältnis von 106 dB erhalten werden, was zufriedenstellende Werte für die Praxis darstellt.
  • Mittels einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Pegel der Ausgangsspannung der Ausgabeschaltung 24 durch Veränderung des Stromwerts I&sub0; der Konstantstromquelle 23, welcher variabel gemacht worden ist, variabel gesteuert werden. Mit der Konstantstromquelle 23, welche, wie in Fig. 5 gezeigt ist, aufgebaut ist, kann der Stromwert I&sub0; durch Bestimmten des Widerstands R&sub1; als ein veränderbarer Widerstand derart variabel gemacht werden, dass die Beziehung von I&sub0; = 0,6 R&sub1; erhalten werden kann.
  • Dadurch, dass das der Stromwertes I&sub0; von der Stromquelle variabel gemacht wird, kann der Pegel des Ausgangssignals variabel gemacht werden, und es kann ein Ausgangssignal eines Amplitudenpegels, welcher den Ausgangspegel des 1-Bit-D/A- Umsetzers IC überschreitet, erhalten werden, was zu einem breiteren dynamischen Bereich führt. Daneben wird es möglich, da keine Notwendigkeit zur Vergrößerung der Verstärkung hinter der analogen Seite des Tiefpassfilters besteht, zu verhindern, dass das Rauschen verstärkt wird.
  • Es ist festzustellen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Z. B. ist die Anordnung des 1-Bit-D/A-Umsetzers IC nicht auf die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform beschränkt, solange wie die Spannungswerte der verschiedenen Komponenten nicht auf konkrete Werte der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt sind. Weiterhin sind die Anordnungen der Konstantstromquelle 23 oder der Ausgabeschaltung 24, welche in den Fig. 2, 4 und 5 gezeigt sind, nicht auf die gezeigte Anordnung beschränkt, und es können z. B., wenn derartiges erwünscht ist, die Kondensatoren C&sub1; oder C&sub2; weggelassen werden.

Claims (4)

1. Digital-Analog-Umsetzer, welcher eine Umsetzungseinrichtung (14) zum Umsetzen von digitalen Eingangsdaten in eine entsprechende Impulswellenform umfasst und ein Paar von Ausgangsanschlüssen zum jeweiligen Ausgeben eines Paars von Ausgangssignalen (P(+), P(-)) aufweist; gekennzeichnet durch:
ein Paar von Feldeffekttransistoren (21, 22) mit einer gemeinsamen Drain-Anordnung, wobei dem Gate von jedem der Feldeffekttransistoren (21, 22) ein Ausgangssignal des Paars von Ausgangssignalen (P(+), P(-)) der Umsetzungseinrichtung (14) zugeführt wird, welche relativ zueinander invertierte Signale sind,
eine Konstantstromquelle (23, Tr&sub1;, Tr&sub2;, R&sub1;, R&sub2;) zum Zuführen eines Konstantstroms zu dem gemeinsamen Drain der Feldeffekttransistoren (21, 22), und
eine Strom-Spannungs-Umsetzungseinrichtung (R&sub3;, R&sub4;) zum Umsetzen eines Source-Ausgangsstroms (Ip+ oder Ip-) von einem der Feldeffekttransistoren (21, 22) in ein Spannungssignal; und
eine Ausgabeschaltung (24) zum Aufrechthalten einer im Wesentlichen konstanten Ausgangsspannung, unabhängig von einer Schwankung der Stromquelle.
2. Digital-Analog-Umsetzer nach Anspruch 1, welcher eine weitere Strom-Spannungs-Umsetzungseinrichtung (R&sub3;, R&sub4;) zum Umsetzen des Source-Ausgangsstroms von dem anderen der Feldeffekttransistoren (21, 22) in ein Spannungssignal und eine Differenzverstärker-Einrichtung (27-29), welche mit einem Ausgangssignal der Strom-Spannungs-Umsetzungseinrichtung (R&sub3;, R&sub4;) gespeist wird, umfasst.
3. Digital-Analog-Umsetzer nach Anspruch 1 oder 2, welcher weiterhin Mittel (R&sub1;) zum variablen Steuern der Stromwerte der Konstantstromquelle (23, Tr&sub1;, Tr&sub2;, R&sub1;, R&sub2;) zum Verändern des Ausgangssignalpegels umfasst.
4. Digital-Analog-Umsetzer nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei welchem einer der Feldeffekttransistoren (21, 22) oder beide Feldeffekttransistoren (21, 22) Doppelgate-Feldeffekttransistoren sind.
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