FR2522221A1 - Circuit pour ameliorer le rendement de convertisseurs numeriques / analogiques - Google Patents

Abstract

CIRCUIT POUR AMELIORER LE RENDEMENT DE CONVERTISSEURS NUMERIQUESANALOGIQUES. CE CIRCUIT COMPREND DES COMMUTATEURS ET SOURCES 10, 14 POUR FOURNIR RESPECTIVEMENT DES COURANTS DE BITS LES PLUS SIGNIFICATIFS ET LES MOINS SIGNIFICATIFS, UN MOYEN 12 POUR ENGENDRER UNE TENSION DE REFERENCE POUR FOURNIR UN POTENTIEL DE POLARISATION, UN RESEAU PRIMAIRE DE RESISTANCES 16 ET UN RESEAU SECONDAIRE DE RESISTANCES 42 COUPLES AUX COMMUTATEURS ET SOURCES 10, 14, UN TAMPON 38 ASSOCIE AU MOYEN GENERATEUR 12 DE LA TENSION DE REFERENCE POUR REDUIRE LE COURANT DANS LA MASSE ANALOGIQUE 30, ET UN AUTRE TAMPON 40 POUR CETTE MASSE, RELIE AUX COMMUTATEURS ET SOURCES DE COURANT DE MASSE TRAVERSANT CES COMMUTATEURS ET SOURCES 10, LE TOUT ETANT ORGANISE DE MANIERE A REDUIRE AU MINIMUM LES VARIATIONS DE TENSION DE SORTIE ET AMELIORER AINSI LA PRECISION D'UTILISATION DU CONVERTISSEUR. APPLICATION AUX CONVERTISSEURS DAC EN GENERAL.

Description

-1 -

L'invention a trait en général aux convertisseurs nu-

mériques/analogiques (DAC) et plus particulièrement à un circuit qui améliore la précision de tels convertisseurs en réduisant le changement superflu produit dans la tension de sortie du convertisseur en maintenant à un taux minimal la

variation du courant de masse analogique qui circule à tra-

vers les résistances étrangères dûes au progiciel, aux con-

ducteurs et aux contacts.

Si l'on se réfère à la Figure 1 des dessins annexés on

y voit un schéma synoptique d'un tel convertisseur numéri-

que/analogique monolithique à 16 bits Une ligne de comman-

de à 16 bits est divisés en bits plus significatifs (MSB)

et bits moins significatifs (LSB) Les trois MSB sont re-

liés à des commutateurs individuels de courant 11 et à des sources de courant 13 (Figure 2), qui sont représentés dans leur ensemble par un bloc 10 Les treize LSB sont également reliés à des commutateurs de courant et à des sources de courant, représentés de même dans leur ensemble par un bloc

14 Les trois commutateurs de courant MSB et sources de cou-

rant 10 peuvent 8 tre composés de trois sources de courant binaire à atténuation prédéterminée, reliées chacune à un commutateur de courant Alternativement, les commutateurs

de courant MSB et sources de courant 10 peuvent 9 tre compo-

sés de sept sources de courant également pondérées qui sont commutées à l'ouverture ou à la fermeture, en combinaison,

afin de fournir la sortie requise qui correspond à l'obten-

tion d'un code particulier sur les trois lignes de contrô-

les à bits les plus significatifs (MSB) On obtient des a-

vantages généralement connus par les deux méthodes d'utili-

sation de commutateurs de cpurant MSB et de sources de cou-

rant, et le choix qui consiste à les incorporer ou non à un convertisseur DAC dépend des préférences du concepteur de circuits.

Les sources de courant LSB sont toutes également pondé-

rées, et reliées à une échelle de résistances R-2 R par l'in-

termédiaire des commutateurs de courant L'échelle de résis-

tances 16 divise les sources de courant LSB en charges bi-

naires qui sont additionnées avec la sortie pondérale des

commutateurs de courant MSB 10 au point additionneur de sor-

-2-

tie 18 Les sources de courant MSB et LSB 10 et 14 sont po-

larisées respectivement par un circuit de référence 12 Fi-

nalement, dans un convertisseur DAC classique, un amplifi-

cateur de sortie 20 transforme le courant desortie I, au

point additionneur 18, an une tension de sortie VO à sa sor-

tie 22.

Ainsi, un convertisseur classique DAC à 16 bits reçoit un signal numérique à 16 bits et transforme chaque bit du

signal en un poids correspondant de courant qui est additioei-

né et converti en une tension de sortie analogique.

La Figure 2 montre plus en détail un circuit pour un commutateur de courant MSB et une source de courant désignée ci-dessus par le bloc 10 Pour plus de clarté, le bloc 10 A a été divisé en un commutateur de courant 11 et une source

de courant 13.

Le commutateur de courant 11 est du type unipolaire à

deux directions comportant une paire différentielle de tran-

sistors 24 et 26 Les émetteurs des transistors 24 et 26 sont reliés entre eux et à la source de courant 13 La base de chaque transistor est contr 8 lée par la ligne appropriée du signal d'entrée numérique à 16-bits aux entrées 1 A et 1 B.

Le transistor 24 sera désigné ci-après comme étant le tran-

sistor en circuit, iandis que le transistor 26 sera désigné par l'expression "transistor hors-circuit" Le collecteur du

transistor 24 est relié au point de jonction additionneur 18.

Le collecteur du transistor 26 est normalement relié à la

masse L'autre côté de la source de courant 13 est tradi-

tionnellement reliée à l'alimentation négative -Vs' Si l'on considère 10 A comme étant une ligne de guidage générale pour un bit quelconque considéré en particulier, lorsqu'on met en

circuit un bit particulier dans un convertisseur DAC classi-

que, il arrive ce qui suit: Des signaux seront appliqués en

1 A et 1 B, à partir de leur génération par la ligne particu-

lière de contrôle de bits, de manière que le transistor 24 "en circuit" soit effectivement mis en circuit et que le transistor 26 "hors circuit" soit effectivement mis hors

circuit Le courant Iw prend sa source à l'alimentation po-

sitive +Vs, circule à travers le circuit interne de l'ampli-

ficateur opérationnel 20, et de là entre la borne de sortie -3

A de cet amplificateur opérationnel à travers la résistan-

ce à réaction 28, le transistor en circuit 24 et la source

de courant 13, et finalement jusqu'à l'alimentation négati-

ve -V La valeur du courant pondéré kw du bit spécifique apparaltra ainsi au point de jonction additionneur de sortie

18 et sous forme d'une tension de sortie V O (égale au pro-

duit de la résistance à réaction 28 par I) à la sortie 22 de l'amplificateur 20 Cette valeur apparaîtra sous forme d'un produit, car la différence de tension entre les entrées

négative et positive de l'amplificateur 20 sera égale à zé-

ro, la valeur de la tension aux entrées étant maintenue au

niveau de celle d'une masse analogique (entrée positive).

Dans les convertisseurs DAC classiques des problèmes surgissent lorsqu'un bit particulier se trouve dans le mode "hors-circuit" (c'est- à-dire quand le transistor 24 est hors-circuit et le transistor 26 est en circuit) Lorsqu'un bit particulier du convertisseur n'est pas en circuit, le transistor 26 est polarisé et le courant circule à partir de la masse analogique à travers le transistor 26 et la source de courant 13 jusqu'à l'alimentation négative -V s Ainsi, la valeur du courant pondéré, I i n'apparalt pas au point de jonction additionneur 18 Toutefois, lorsqu'on

commute un bit entre le mode "en circuit" et le mode "hors-

circuit", une contribution par ce bit au courant dans la masse analogique 30 apparait là o précédemment il n'y en avait aucune La valeur changeante du courant circulant dans

la masse analogique 30 se traduit par des erreurs indésira-

bles de tension à la sortie 22 du convertisseur DAC, lors-

qu'une impédance étrangère 34 existe dans la masse analogi-

que, comme le montre la Figure 3.

L'équation de la Figure 3 démontre l'effet produit par

les courants de masse analogique et la nécessité de mainte-

nir la grandeur du courant de masse analogique au-dessous d'une valeur maximale déterminée, et aussi de maintenir les changements de courant de masse analogique (lorsque les bits

sont en circuit) au-dessous d'une valeur maximale.

Le convertisseur DAC à 16 bits est représenté par le bloc 32 La sortie de ce convertisseur 32 est indiquée par

le noeud 22 et représentée par V Le circuit de masse ana-

-4- logique du convertisseur DAC est représenté par le noeud 30,

et le symbole Ignd représente le courant qui circule à tra-

vers cette masse analogique Dans une application courante, que ce soit lors d'une phase d'essai ou d'emballage chez le fabricant, ou pendant l'utilisation par le client, il y aura une masse de réseau 36 et une certaine impédance étrangère 34 due au câblage, aux contacts ou à l'emballage, portant le symbole Zext' L'effet qui est ainsi produit sur un courant de masse analogique gnd est une altération de la tension de

sortie du convertisseur DAC 32 dans une mesure égale au pro-

gnd p Zext' o VDAC (représenté par une batterie

32 A) est la tension idéale de sortie du convertisseur DAC.

Ainsi, la tension de sortie V 0 du convertisseur DAC 32 con-

tient une valeur d'erreur de la tension idéale de sortie du

DAC, désignée par le symbole VDAC, au noeud 22.

Dans les convertisseurs DAC classiques, la tension d'er-

reur (Ignd X Zest) a varié comme 'gnd a varié, comme on l'a expliqué plus haut -Une tension d'erreur variable limitait jusqu'à présent l'utilisation précise d'un tel convertisseur

DAC L'inductance de câblage produisait des tensions d'er-

reur dépendant du temps, ce qui avait pour conséquence qu'il

fallait davantage de temps avant que la sortie du DAC se fi-

xe à sa valeur finale Ainsi, il devenait nécessaire de con-

cevoir un convertisseur DAC capable de réduire et maintenir

le courant de masse analogique à une valeur constante et in-

férieure à la valeur maximale pendant les changements de va-

leur de l'entrée numérique.

L'un des buts de la présente invention consiste à pré-

voir un convertisseur numérique-analogique (DAC) perfection-

né qui possède de plus grandes précision et souplesse dans

ses applications pratiques.

Un autre but de l'invention consiste à prévoir un con-

vertissur DAC perfectionné en réduisant et maintenant cons-

tant, au-dessous d'une valeur maximale, le courant de masse

analogique du convertisseur DAC.

Par ailleurs, l'invention a pour but de prévoir un con-

vertisseur DAC perfectionné en réduisant et maintenant à une

valeur constante, inférieure à une valeur maximale, la ten-

sion d'erreur à la sortie du convertisseur DAC.

-5 -

D'autre part, l'invention a pour but de prévoir un con-

vertisseur DAC de type perfectionné en réduisant les effets

produits par une impédance de masse analogique d'origine é-

trangère afin de garantir une linéarité d'ensemble du conver-

tisseur DAC.

En outre, l'invention a aussi pour but de prévoir un convertisseur DAC perfectionné qui permet d'opérer des essais

plus précis au cours de sa fabrication, de manière à amélio-

rer le rendement du produit.

L'invention a également pour but de prévoir un conver-

tisseur DAC perfectionné en réduisant les effets dés à une

impédance de masse analogique d'origine étrangère afin d'as-

surer un établissement rapide du convertisseur DAC à sa va-

leur désirée de sortie.

Enfin, l'invention a pour objet de prévoir un convertis-

seur DAC amélioré qui supprime les limitations habituelles de càblage imposées aux usagers en réduisant l'effet produit

sur le rendement du convertisseur DAC par l'impédance du câ-

blage entre la fiche de mise à la masse analogique du conver-

tisseur et la masse du circuit analogique de l'usager.

Ces différents buts et objets, ainsi que d'autres enco-

re, sont réalisés dans un convertisseur numérique/analogique ou DAC qui réduit les changements de tension de sortie dûs à

des fluctuations dans le courant analogique de masses ce con-

vertisseur comprenant en combinaison: des moyens de commutation etde source de courant de

bits les plus significatifs pour constituer au moins un dis-

positif commutateur et source de courant de bits les plus si-

gnificatifs; des moyens de commutation et de source de courant de

bits les moins significatifs pour constituer au moins un dis-

positif commutateur et source de courant de bits les plus si-

gnificatifs; des moyens à tension de référence reliés aussi bien auxdits moyens de commutation et de source de courant de bits les plus significatifs et de commutation et de source de courant de bits les moins significatifs afin de fournir un potentiel de polarisation; un réseau primaire de résistance relié auxdits moyens -6 -

de commutation et de source de courent de bits les moins si-

Gnificatifs pour démultiplier une sortie de courant prove-

nant desdits moyens de commutation et de source de courant de bits les moins significatifs; un réseau secondaire de résistances relié auxdits

moyens de commutation et de source de courants de bits, des-

tiné à coopérer avec ledit premier réseau de résistances

afin de réduire les changements de courant analogique de rias-

se; un moyen tampon de tension-de référence couplé aux moyens à tension de référence afin de réduire le courant dans la masse analogique, et

un moyen tampon de masse pour bits les plus signifi-

catifs, couplé auxdits moyens de commutation et de source de courant de bits les plus significatifs, afin de réduire le courant circulant à partir de la masse analogique à travers lesdits moyens de commutation et de source de courant de

bits les plus significatifs.

On décÉira maintenant l'invention plus en détail en se référant aux dessins annexés, sur lesquels:

La FIGUE 1 montre un schéma synoptique d'un convertis-

seur classique numérique/analogique à 16 bits;

La FIGURE 2 est un schéma de circuit d'un bit des com-

mutateurs et sources de courant de bits les plus significa-

tifs représentés Figure 1;

La FIGURE 3 est un schéma synoptique, ainsi qu'une é-

quation, démontrant l'effet produit par le changement de cou-

rants de masse analogique;

La FIGURE 4 est un schéma synoptique montrant le conver-

tisseur numérique /analogique perfectionné suivant l'inven-

tion;

La FIGURE 5 est un schéma de circuit démontrant la dis-

position des circuits de tension de référence et de tampon de tension de référence que montre la Figure 4; La FIGURE 6 est un schéma de circuit analogue à celui de la Figure 2, comportant le tampon de masse pour bits les plus significatifs représenté Figure 4;

La FIGURE 7 est un schéma de circuit montrant la dispo-

sition des commutateurs et sources de courants de bits les 7-

moins significatifs, l'échelle primaire de résistance et lé-

chelle secondaire de résistance que montre la Figure 4; Les FIGURES 8 A et 8 B, r mises bout à bout, représentent le circuit du schéma synoptique de la Figure 4.

Si l'on se réfère tout d'abord à la Figure 4, qui repré-

sente le schéma synoptique d'un convertisseur numérique/ana-

logique (DAC) perfectionné, on voit que des blocs fonction-

nant d'une façon similaire à ceux de la Figure 1 portent des

chiffres de référence correspondants Les bits les plus si-

gnificatifs (MSB) du convertisseur DAC sont formés de com-

mutateurs de courant et de sources de courant pondéré, re-

présentés dans leur ensemble par le bloc 10 Les bits les moins significatifs (LSB) du convertisseur DAC sont formés

de commutateurs individuels de courant et de sources de cou-

rant pondéré de façon similaire, représentés dans leur ensem-

ble sous forme d'un autre bloc 14, et ils sont démultipliés

par une échelle primaire de résistances représentée sous for-

me d'un bloc 16 La tension de référence pour les sources de courant MSB et LSB est fournie par un circuit 12 de tension de référence Les commutateurs de courant MSB sont contrôlés par 3 bits d'une ligne de commande numérique à 16 bits Les commutateurs de courant LSB sont contrôlés par les 13 bits

restants de la m 9 me ligne de contrôle numérique à 16 bits.

Les sorties des commutateurs de courant MSB et des sources

de courant 10 et la sortie de l'échelle primaire de résis-

tances 16 sont additionnées au noeud additionneur de cou-

rants 18 Le courant de sortie I O au noeud 18 est transformé

par un amplificateur opérationnel 20 en une tension analogi-

que de sortie V O au noeud de sortie 22.

Le courant de masse analogique du circuit de tension de référence 12 est shunté par un tampon 38 de masse de courant de référence Le courant de masse analogique des commutateurs

et sources de courant MSB 10 est shunté par le circuit tam-

pon de masse MSB du bloc 40 Une échelle secondaire de résis-

tance 42 a pour rôle de réduire le changement produit dans

le courant de masse analogique par les commutateurs et sour-

ces de courant alternatif LSBD Si l'on se réfère à la Figure 5, on y voit un circuit qui fonctionne comme le tampon 38 de tension de référence -8nientionné ci-dessus en se référant à la Figure 4 Un circuit

classique 12 de tension de référence est représenté et com-

prend une diode de tension Zener 44 dont une borne est re-

liée à la source négative -v L'autre borne de la diode Zener 44 est reliée à une connexion en série établie entre

plusieurs diodes de compensation, représentées par les dio-

des 46 et 50 La borne positive de la dernière diode 50 de la série est reliée à une source de courant 52 et représente

le courant de polarisation Iz appliqué aux diodes de compen-

sation 46 et 50 ainsi qu'à la diode Zener 44 La tension dans

ces diodes 44, 46 et 50 sert à polariser les sources de cou-

rant dans les circuits MSB et LSB respectifs 10 et 14.

Un circuit classique de tension de référence pourrait relier le côté positif de la source de courant 52 à la masse

analogique 30 Toutefois, pour réduire le courant indésira-

ble dans la masse analogique, le c 8 té positif de la source de courant 52 est relié à l'émetteur d'un transistor 54 qui constitue une partie du tampon 38 La base de ce transistor 54 est reliée à la masse analogique, et son collecteur est relié à l'alimentation positive +Vs Ainsi, la plus grande

partie du courant qui circule à travers le circuit de ten-

sion de référence 12 provient de +V et non de la masse ana-

logique Le résultat est que l'on réduit ainsi la contribu-

tion du courant I qui circule dans la masse analogique d'u-

z ne quantité égale à Iz divisé par le bain de courant (P) du

transistor 54.

Si l'on se reporte maintenant à la Figure 6, on y voit un circuit qui fonctionne comme le tampon 40 de masse MSB de

la Figure 4 Comme on peut le constater, une partie du cir-

cuit se présente avec une configuration analogue à celle de la Figure 2, les éléments correspondants portant les mêmes

chiffres de référence Cependant, le collecteur du transis-

tor 26 du commutateur de courant 11 n'est pas relié à la mas-

se analogique En effet, le collecteur du transistor 26 est relié à l'émetteur du transistor 56 du tampon de masse 40 le plus significatif Le collecteur du transistor 56 est relié

à la source de tension positive Ainsi, la plupart du cou-

rant I qui circule à travers le transistor 26 lorsqu'il est conducteur provient de l'alimentation positive +Vs et _ 9

parvient au collecteur du transistor 56.

La quantité de courant Il qui circule dans la base du transistor 56 est égale au courant pondéré I Tw divisé par le gdu transistor 56 Afin d'isoler davantage la masse analo- gique 30 par rapport aux effets produits par la commutation des sources de courant, on utilise un second transistor 58 (du type PNP) pour diviser davantage le courant Il La base du transistor 56 est couplée à l'émetteur du transistor 58,

lequel est polarisé de façon analogue par une source de cou-

rant kbias Le collecteur du transistor 58 est couplé à l'a-

limentation négative -V S La base du transistor 58 est cou-

plée à une masse analogique 30 La contribution du courant

12 (qui est dfe à lw) circulant à partir de la masse analo-

gique est égale au courant pondéré Iw divisé par le produit

des bétas du transistor 58 par le béta du transistor 56.

L'un des effets assurés par le tampon de masse 4 ISB 40 est de réduire la quantité de courant circulant à partir de la masse analogique à travers les multiples commutateurs de courant MSB (dont un seul est représenté) Il en résulte une diminution de la quantité de fluctuation produite dans le courant de masse analogique lorsque les transistors 24 et 26 sont en circuit et hors circuit De plus, en utilisant la combinaison d'un transistor PNP 58 et d'un transistor 56 NPN, la tension au collecteur du transistor 26, lorsque celui-ci est conducteur, est la somme des tensions de base à émetteur provenant des transistors 58 et 56 Ainsi, l'émetteur du transistor 56 se trouve approximativement au potentiel de masse La tension au collecteur du transistor 24 est d'une manière similaire approximativement voisine de zéro, attendu que la différence de tension entre les entrées + et de l'amplificateur 20 sera nulle, puisque l'entrée + est reliée à la masse analogique Du fait que les collecteurs des deux

transistors 24 et 26 se trouvent à la mnere tension, ils dis-

sipent la même quantité d'énergie lorsqu'ils sont conducteurs Par conséquent, la source de courant 13 (qui est affectée par la chaleur engendrée thermiquement par les commutateurs à

transistors voisins 24 et 26) sera affectée dans la mvmlie me-

sure par les commutateurs à transistors 24 et 26 puisque cha-

cun d'eux dissipe la même énergie lorsqu'il est rendu conduc-

-

teur, ce qui réduit une autre source potentielle d'erreur.

La Fi 4 ure 7 montre un circuit qui fonctionne comme l'é-

chelle secondaire 42 de la Figure 4 Dans les convertisseurs DAC classiques, les connexions partant des transistors hors- circuit dans le bloc 14 sont réalisés directement avec la

masse analogique au lieu de passer par une échelle secondai-

re 42, comme le montre la Figure 7 Par conséquent, lorsqu'on mettait un bit hors circuit, la totalité du courant fourni

par une source de courant IW provenait de la masse analogi-

que 30 Toutefois, lorsqu'on mettait un bit en circuit, la quantité de courant 'IL provenant de la masse analogique 30 était moindre La différence du courant XWL provenant de +Vs Y, circulait à travers l'amplificateur de sortie 20, à travers

Rfb 28, puis dans le noeud de sortie 16 A de l'échelle pri-

maire de résistance 16 L'effet produit par la commutation des sources de courant était la fluctuation de courant de

masse analogiques ce qui se traduisait par des tensions er-

ronées à la sortie de ces convertisseurs DAC classiques,

* comme il a été décrit dans l'art antérieur.

L'échelle secondaire 42 constitue un moyen pour doubler le courant circulant dans la masse analogique lorsque les

commutateurs de courant 14 sont soit ouverts, soit fermés.

Ainsi, lorsqu'un commutateur 14 quelconque de courant de bit B est ouverts un courant égal à celui qui circulait dans la

masse analogique et l'échelle primaire 16 lorsque le commu-

tateur était fermé circule également entre la masse analogi-

que et le transistor hors-circuit du commutateur 14, en pas-

sant par l'échelle secondaire 42 L'effet produit est que l'on assure un courant de masse analogique qui est constant,

que les commutateurs de courant 14 passent de l'état "en cir-

cuit" à l'état "hors-circuit" ou inversement La résistance

de sortie 60 de l'échelle secondaire 42 est couplée à l'émet-

teur d'un transistor tampon 62 Le collecteur de ce transis-

tor 62 est couplé à +Vs, de telle sorte que le courant qui parvient dans le noeud de sortie 42 A de l'échelle secondaire 42 provient de +Vs, de la même façon qu'un courant pénétrant

dr.ns le noeud de sortie 16 A de l'échelle primaire de résis-

tance 16 provient de +Vs, La base du transistor 62 est re-

liée à l'émetteur du transistor 58 du tampon de nasse 40 pour 11 -

bits les plus significatifs, afin que le potentiel de l'éme-

teur du transistor 62 soit proche de zéro.

On peut également constater que seuls les quatre pre-

miers bits (B 4 à B 7) parmi les bits les moins significatifs

sont couplés à l'échelle secondaire 42 Si l'on désire obte-

nir un degré de précision soit supérieur, soit inférieur, on peut relier respectivement soit un plus grand nombre, soit

un plus petit nombre de bits à une échelle secondaire res-

pectivement plus grande ou plus petite.

La Figure 8 montre un circuit qui fonctionne comme le schéma synoptique de la Figure 4 et comprend les circuits des Figures 5, 6 et 7 Le circuit de la Figure 8 montre en

général comment les éléments du schéma synoptique de la Fi-

gure 4 sont reliés entre eux Les commutateurs et sources de

courant de bits les plus significatifs sont représentés d'u-

ne manière générale par le chiffre de référence 10 Dans le circuit, réparti sur deux Figures 8 A et 8 B que l'on place

dans cet ordre de gauche à droite, il y a trois bits plus si-

gnificatifs B 1, B 2 et B 3 comportant des sources pondérées de courant 13, désignées respectivement en Iwl, Iw 2 et Iw 3

La source de courant de chaque bit est couplée à un commuta-

teur unipolaire à deux directions Les trois commutateurs sont représentés ensemble sous forme d'un bloc 1 t et sont

formés chacun par un transistor en circuit 24 et un transis-

tor hors circuit 26, ainsi qu'on l'a décrit plus haut en se référant à la Figure 6 Les transistors en circuit 24 sont couplés à la jonction additionneuse 18 et contrlés à leur base par des lignes de données 1 A, 2 A et 3 A Les transistors hors-circuit 26 sont couplés au tampon de masse MSB 40 et contrôlés à leur base par des-lignes respectives de données

l B, 2 B et 3 B Ainsi, comme on l'a décrit plus haut, lors-

qu'une combinaison quelconque de transistors en circuit 24

est conductrice, le courant circule entre +Vs et l'alimenta-

tion négative -V à travers l'amplificateur 20, la résistan-

S ce a réaction Rfb 28 et le transistor en circuit Le courant qui traverse les transistors hors-circuit 26, lorsqu'ils

sont polarisés de façon à devenir conducteurs, est tiré pre-

mièrer ment de l'alimentation positive +V au collecteur du

transistor 56 (polarisé par sa base par Le courant de polari-

transistor 56 (polarisé par sa base par le courant de polari-

12 - sation Ibias) à travers le transistor hors-circuit 26 et la bias source de courant, et aboutit i l'alimentation négative Une masse analogique 30 est essentiellement isolée par les bétas des transistors 56 et 58 du circuit tampon 40 par rapport aux effets de commutation des bits les plus significatifs B 1, B 2 et B 3 Le courant de polarisation Ibias du tampon MSB 40

polarise également le transistor tampon 62 de l'échelle se-

condaire 42.

Les bits les moins significatifs B 4 à B 16 sont repré-

sentés à l'intérieur du bloc 14 (les bits 9 à 15 ayant été omis puisqu'ils sont simplement répétitifs) Les sources de courant des bits les moins significatifs sont pondérées de la m 9 me façon et représentées par If L Le courant fourni par chaque source de courant de bits, lorsque les transistors en circuit ont été rendus conducteurs (par les lignes de données 4 A à 16 A), est divisé par le réseau en échelle 16 On peut observer que le trajet suivi par le courant prend naissance

à la masse analogique 30 en passant par le réseau de résis-

tances, le transistor en circuit et la source de courant, pour aboutir à l'alimentation négative -Vs D'une manière analogue, les quatre premiers bits parmi les bits les moins significatifs B 4, B 5, B 6 et B 7, sont couplés à un réseau en échelle R-2 R 42, comme il a été décrit en se référant à la

Figure 7 -

Enfin, le circuit 12 de tension de référence engendre la tension de polarisation pour les commutateurs de courant pour les circuits tant MSB que LSB En pluss le tampon 38 de tension de référence intervient pour réduire la masse analo-

gique 30 à partir du courant Iz de polarisation par la diode

Zener en tirant la plus grande partie du courant de l'alimen-

tation positive +V 5

La description qui précède n'est donnée qu'à titre d'xen-

ple Par conséquent, des changements de forme et dans les dé-

tails peuvent 8 tre apportés par tout spécialiste dans l'art

sans s'écarter des principes de base de l'invention.

13 -

Claims (16)

R E V E N D I C A T I O N S

1 Convertisseur perfectionné du type comprenant des

commutateurs et sources ( 10) de courant de bits les plus si-

gnificatifs (MISB), caractérisé en ce qu'il comprend un tam-

pon de masse ( 40) pour les bits les plus significatifs, le-

quel est couplé auxdits commutateurs et sources ( 10) de cou-

rant de bits les plus significatifs afin de réduire un cou-

rant circulant entre la masse analogique ( 30) à travers ces

commutateurs ( 10) de courant de bits les plus significatifs.

2 Convertisseur numérique/analogique selon la Reven-

dication 1, caractérisé en ce que ledit tampon de masse ( 40) pour courant de bits les plus significatifs (B 1, B 2, B 3) comprend:

a) un moyen générateur de courant (+Vs, -Vs) pour éta-

blir un courant de polarisation;

b) un tampon de masse ( 40) pour bits les plus signifi-

catifs, lequel comprend un transistor ( 58) pour réduire le courant ( 12) circulant à partir de la masse analogique ( 30),

l'émetteur de ce transistor étant couplé à chacun des commu-

tateurs de courant de bits les plus significatifs;

c) la base du transistor est couplée à la masse analo-

gique ( 30) et le collecteur du transistor est couplé à une

source d'alimentation (+Vs), la réduction du courant circu-

lant dans la masse analogique représentant un facteur égal au gain de courant dudit transistor, et

d) le transistor maintient également une puissance cons-

tante dans lesdits commutateurs de courant de bits les plus

significatifs indépendamment de l'état, conducteur ou non-

conducteur, de ces commutateurs.

3 Convertisseur numérique/analogique selon la Revendi-

cation 2, caractérisé en ce que ledit tampon de masse ( 40) pour les bits les plus significatifs comprend: a) un moyen générateur de courant (+v 5) pour établir un courant de polarisation (Ibias); b) un transistor npn ( 56) couplé par sa base audit moyen générateur de courant et dont le collecteur est couplé à la tension positive d'alimentation (+Vs), tandis que son émetteur est relié à chacun desdits commutateurs de courant de bits les plus significatifs, et 14 - c) un transistor pnp ( 58) couplé par son émetteur audit

mnoyen générateur de courant, par sa base, la masse analogi-

que ( 30) et per son collectcur A une tension négative d'ali-

nmentation (-Vs)

4 Convertisseur numériclque/ananloficue selon la Revendi-

cation 3, caractérisé en ce que l'un desdits commutateurs de courant de bits les plus significatifs est un commutateur

unipolaire ( 11) à deux directions comprenant deux transis-

O 10 tors différentiels ( 24, 26), ledit transistor npn ( 56) étant

relié par son émetteur à l'un ( 26) des transistors différen-

tiels dans ledit commutateur unipolaire ( 11) à deux direc-

tions. Convertisseur numérique/analogique selon la Revendi-

cation 1, caractérisé en ce qu'il comporte un réseau primai-

re de résistances ( 16) couplé aux commutateurs et sources ( 14) de courant de bits les moins significatifs (B 34 à B 16)

afin de démultiplier une sortie de courant desdits commuta-

teurs et sources de courant de bits les moins significatifs,

ainsi qu'un réseau secondaire de résistances ( 42) couplé aux-

dits commutateurs et sources de courant de bits les moins significatifs ( 14) afin de coopérer avec le réseau primaire de résistances ( 16) pour réduire les changements intervenant

dans le courant de masse analogique ( 30).

6 Convertisseur numérique/analogique selon la Revendi-

cation 5, caractérisé en ce que ledit réseau secondaire de résistances comprend:

a) un moyen générateur de courant (+V 5, -Vys) pour éta-

blir un courant de polarisation; b) un réseau de résistances en échelle R2 R couplé aux commutateurs de courant de bits les moins significatifs ( 14) pour diviser le courant de masse analogique; c) une résistance de sortie (R 60) couplée audit réseau de résistances en échelle (R-2 R), et d) un transistor tampon ( 62) couplé à ladite résistance de sortie (R 60) et auxdits moyens de génération de courant

(+V) pour servir de tampon à la sortie dudit réseau de ré-

sistances en échelle R-2 R.

7 Convertisseur numérique/analogique selon la Revendi-

cation 6, caractérisé en ce que l'un desdits commutateurs de - courant de bits les moins significatifs est un comnr lutateur

unipolaire à deux directions ( 14) comprenant deux transis-

tors différentiels ( 4 B, 4 A, 5 B, 5 A; À À 16 B, 16 A), et que ledit réseau de résistances en échelle R-2 R est couplé à

l'un des transistors de cette paire de transistors différen-

tiels dans ce commutateur unipolaire à deux directions ( 14).

8 Convertisseur num 6 rique/analogique selon la Revendi-

cation 7, caractérisé en ce cue ledit transistor tampon ( 62) est un transistor npn dont l'émetteur est couplé à\ ladite résistance de sbrtie (R 60) et le collecteur est couplé à une source de tension positive (+Vs), tandis que sa base est

couplée aux moyens générateurs de courant.

9 Convertisseur numérique/analogique selon la Revendi-

cation 1, caractérisé en ce qu'il comprend des commutateurs et sources de courant de bits les moins significatifs ( 14), ainsi qu'un réseau de tension de référence ( 12) relié tant

aux commutateurs et sources de courant de bits les plus si-

gnificatifs ( 10) qu'aux commutateurs et sources de courant

de bits les moins significatifs ( 14) afin d'établir un po-

tentiel de référence pour lesdits commutateurs et sources de courant de bits les plus significatifs ( 10) et pour lesdits

commutateurs et sources de courant de bits les moins signi-

ficatifs ( 14), un tampon de tension de référence ( 38) étant couplé au réseau de tension de référence ( 12) pour réduire

le courant dans la masse analogique.

, Convertisseur numérique/analogique selon la Reven-

dication 9, caractérisé en ce que ledit tampon de tension de référence ( 38) comprend un transistor ( 54) coup 16 au roseau

( 12) de tension de référence afin de réduire le courant cir-

culant dans la masse analogique suivant un facteur égal au

gain de courant dudit transistor.

11 Convertisseur numérique/analogique selon la Revendi-

cation 10, caractérisé en ce que ledit transistor ( 54) est

du type npn dont l'émetteur est relié au réseau ( 12) de ten-

sion de référence, le collecteur étant relié à l'alimenta-

tion en tension positive (+Vs) et la base à la masse analo-

gique ( 30).

12 Convertisseur numérique/analogique selon la Revendi-

cation 1, caractérisé par des commutateurs et sources de Cou-

16 - rant de bits les moins significatifs pour constituer au moins un moyen ( 14) de commutation et de source de bits les moins significatifs, ce convertisseur comprenant en outre: a) un moyen de tension de référence ( 12) couplé tant

aux co mutpteurs et sources de courant de bits les plus si-

gnificatifs ( 10) qu'aux commutateurs et sources de courant

de bits les moins significatifs ( 14) afin de fournir un po-

tentiel de polarisation (Ibias); b) un moyen de résistances primaires (R2 R) couplé aux

commutateurs et sources de courant de bits les moins signi-

ficatifs ( 14) pour démultiplier un courant de sortie de ces commutateurs et sources;

c) un réseau secondaire de résistances ( 42) couplé aux-

dits commutateurs et sources de courant de bits les moins si-

gnificatifs ( 14) de manière à coopérer avec ledit réseau pri-

maire de résistances ( 16) pour réduire les changements de courant de masse analogique; d) un tampon de tension de référence ( 38) couplé aux

générateurs de tension de référence ( 12) pour réduire le cou-

rant dans la masse analogique, et e) un tampon de masse pour bits les plus significatifs ( 40) couplé auxdits commnutateurs et sources de courant de

bits les plus significatifs ( 10) pour réduire le courant cir-

culant à partir de la masse analogique ( 30) à travers les

commutateurs et sources de courant de bits les plus signifi-

catifs ( 10).

13 Convertisseur nunérique/analogique selon la Revendi-

cation 12, caractérisé en ce que ledit tampon de masse ( 40) pour les bits les plus significatifs ( 38) comprend: a) un générateur de courant pour produire un courant de polarisation (Ibias); b) un transistor npn ( 56) couplé par sa base auxdits moyens générateurs de courant, le collecteur de ce transistor npn ( 56) étant couplé à une alimentation de tension positive (+Vs) tandis que son émetteur est couplé à chacun desdits commutateurs de courant de bits les plus significatifs ( 13 B, 1 A, 2 B, 2 A, 3 B, 3 A, et

c) un transistor pnp ( 58) couplé par son émetteur aux-

dits;:loyens générateurs de courant (+V) tandis que sa base 17 -

est couplée à une masse analogique ( 30) et que son collec-

teur est couplé à une alimentation en tension négative (-V).

14 Convertisseur numérique/analogique selon la Reven-

dication 1-3, caractérisé en ce que l'un des commutateurs de courant de bits les plus significatifs est constitué par un commutateur unipolaire à deux directions comprenant deux transistors différentiels ( 26, 24), ledit transistor npn ( 56) étant couplé par son émetteur à un transistor qui est l'un

( 26) des transistors différentiels dudit commutateur unipo-

laire à deux directions.

Convertisseur numérique/analogique selon la Reven-

dication 14, caractérisé en ce que ledit réseau secondaire de résistance ( 42) comprend: a) des moyens générateurs de courant (+Vs) pour établir un courant de polarisation;

b) un réseau de résistances en échelle R-2 R couplé aux-

dits commutateurs de courant de bits les moins significatifs pour diviser le courant de masse analogique; c) une résistance de sortie (R 60) couplée audit réseau de résistance en échelle R-2 R, et d) un transistor tampon ( 62) couplé à ladite résistance de sortie (R 60) et aux moyens générateurs de courant (+Vs)

pour servir de tampon à la sortie de ce réseau de résistan-

ces en échelle (R-2 R).

16 Convertisseur numérique/analogique selon la Reven-

dication 15 caractérisé en ce que l'un des commutateurs de courant de bits les moins significatifs est un commutateur unipolaire à deux directions composé de deux transistors

différentiels ( 24, 26), ledit réseau de résistances en échel-

le R-2 R étant couplé à l'un de ces transistors différentiels

du commutateur unipolaire à deux directions.

17 Convertisseur numérique/analogique selon la Reven-

dication 16, caractérisé en ce que le transistor tampon ( 62) est du type npn dont l'émetteur est relié à la résistance de

sortie ( 62), tandis que son collecteur est relié à une ten-

sion positive d'alimentation et que sa base est reliée aux moyens générateurs dudit tampon de masse ( 40) pour les bits

les plus significatifs.

4 o 18 Convertisseur numérique/analogiqute -ion la Revendi-

18 - cation 12, caractérisé en ce que ledit tr rpon de tension de référence ( 38) cormprend un systèmc à tra'nsistor ( 54) coup 11 au réseau de tension de référence ( 12) afin de réduire le courant qui circule dans la masse analogique d'un facteur é-

gal au gain de courant dudit système à transistors.

19 Convertisseur num 6 rique/analogique selon la Reven-

dication 18, caractérisé en ce que ledit système à transis-

tors comprend un transistor ( 54) du type npn couplé par son

émetteur au moyen de tension de référence, par son collec-

teur à l'alimentation en tension positive et pas sa base à

la masse analogique.

Convertisseur numérique/analogique selon la Reven-

dication 12, caractérisé en outre par: a) un moyen de contrôle numérique relié d'une part ( 3)

aux commutateurs et sources de courant de bits les plus si-

gnificatifs ( 10) et d'autre part ( 13) aux commutateurs et sources de courant de bits les moins significatifs ( 14) afin

de contrôler lesquels de ces commutateurs et sources de cou-

rant de bits les plus significatifs et de ces commutateurs et sources de courant de bits les moins significatifs sont mis en circuit ou horscircuit, et

b) des moyens de sortie couplés d"une part auxdits com-

mutateurs et sources de courant de bits les plus significa-

tifs ( 10) et d'autre part audit r 6 seau de résistances primai-

res ( 16) afin de convertir une sortie de courant de ces deux

éléments ( 10 et 16) à une tension analogique de sortie.