JPS60201726A - デジタル−アナログ変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、例えば工業計器自動テスト装置に使用され
るデジタル−アナログ変換器に関する。

（ロ）従来技術 一般に、工業計器自動テスト装置において、電気信号を
出力する場合、デジタル設定値に比例したアナログ信号
を出力するためのデジタル−アナログ変換器が使用され
る。このデジタル−アナログ変換器として従来より使用
されるものに、デジタル設定値に応じ、パルス幅変調し
た信号を平均回路に通し、直流信号を得るものがある。

第１図にこのデジタル−アナログ変換器を示している。

同図において、Ｉ１０ボート１よりデジタル設定値に応
じパルス幅変調されたパルス信号が出力され、ホトカプ
ラ２により上記パルス信号が光学的に伝送され、伝送さ
れた光信号がホトカプラ２のホトトランジスタＰＴで電
気信号に変換され、このパルス信号により、スイッチン
グトランジスタ３がオン・オフするようになっている。

このスイッチングトランジスタ３のオン・オフにより、
ツェナダイオード４の両端の定電圧がオン・オフされ、
そのパルス信号が平均回路５に加えられるようになって
いる。平均回路５はパルス幅変調された信号を平均化し
、すなわちパルス信号のデユティ比に応じた直流信号を
増幅回路６に出力する。

増幅回路６はその直流信号を増幅し、デジタル信号に対
応したアナログ信号を出力するようになっている。

このデジタル−アナログ変換器において、スイッチング
トランジスタが理想的な特性を有するものであれば問題
ないが、通常トランジスタ等のスイッチング素子はオン
時における飽和電圧が存在する。この飽和電圧（トラン
ジスタの場合コレクターエミッタ間飽和型ｖｃｐｓ　＞
が温度の関数となる。それゆえ、高精度のデジタル−ア
ナログ変換器が要求される場合には、温度による飽和電
圧の変動、すなわちドリフトが問題となる。

（ハ）目す勺 上記に鑑み、この発明の目的は、温度ドリフトが生じて
もその影響を受けない高精度のデジタル−アナログ変換
器を提供することである。

（ニ）構成 上記目的を達成するために、この発明のデジタル−アナ
ログ変換器は、デジタル信号によりパルス幅変調された
パルス信号を出力するパルス信号出力回路と、このパル
ス信号出力回路よりのパルス信号を受けオン・オフされ
る第１のスイッチング素子と、この第１のスイッチング
素子と同特性のものであり、第１のスイッチング素子と
同一のオン条件で常時オンされている第２のスイッチン
グ素子と、前記第１のスイッチング素子の出力信号を受
け、出力信号の平均値に相当する信号を出力する平均回
路と、この平均回路の出力信号と前記第２のスイッチン
グ素子の出力信号の差値を増幅する差動増幅回路とから
構成されている。

（ホ）実施例 以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明する
。

第２図は、この発明の１実施例を示すデジタル−アナロ
グ変換器の回路接続図である。

第２図に示すデジタル−アナログ変換器は、Ｉ１０ボー
ト１１、ホトカプラ１２、ペアトランジスタ１３、ツェ
ナダイオード１４、平均回路１５及び差動増幅回路１６
とから構成されている。

Ｉ１０ボート１１は、デジタル設定値に応じてパルス幅
変調されたパルス信号をホトカプラ１２に与えるように
なっている。

ホトカプラ１２は、発光ダイオードＬＥＤが入力される
パルス信号に応じて発光し、この光信号がホトトランジ
スタＰＴで受光され電気信号に変換される。

ホトトランジスタＰＴは、コレクタが抵抗Ｒ１を介して
十Ｂ電源に接続されるとともに、エミ・ツタが抵抗Ｒ２
を介して接地接続されている。

ベアトランジスタ１３は全く特性の等しい１対のＮＰＮ
形のトランジスタ１３ａ、１３ｂからなるものであり、
トランジスタ１３ａはベースがホトトランジスタＰＴの
エミッタに接続され、エミッタが接地接続され、コレク
タが抵抗Ｒ３を介して十Ｂ電源に接続されている。トラ
ンジスタ１３ｂは、ベースに抵抗Ｒ５、Ｒ６による十Ｂ
電源の電圧が分圧され、バイアス電圧として印加され、
エミッタは接地接続され、コレクタが抵抗Ｒ４を介して
十Ｂ電源に接続されている。ここに示すトランジスタ１
３ａ、１３ｂはいずれもスイッチング手段として機能し
ている。また、トランジスタ１３ｂには常にオン電流が
流れるとともに、トランジスタ１３ａと同一オン条件と
なるように抵抗Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６の各抵抗値が選定され
ている。

トランジスタ１３ａのコレクタ、すなわち出力端と接地
間にはツェナダイオード１４が接続され、さらに抵抗Ｒ
ａとコンデンサＣａからなる平均回路１５が接続されて
いる。

差動増幅回路１６は、演算増幅器１６ａと抵抗Ｒ７、Ｒ
８、Ｒ９、ＲＩＯ（Ｒ７＝Ｒ８＝Ｒ９＝Ｒ１０＝Ｒ）か
ら構成され、平均回路１５の出力信号とトランジスタ１
３ｂのコレクタよりの信号すなわち出力信号が入力され
、岡山力信号の差値が増幅され、出力されるようになっ
ている。

次に、上記実施例回路の動作について説明する。

今、Ｉ１０ボート１１よりパルス幅変調されたパルス信
号、すなわちオン・オフ信号がホトカプラ１２に入力す
ると、このオン・オフ信号に応じて発光ダイオードＬＥ
Ｄが発光・消光する。これに応じてホトトランジスタＰ
Ｔがオン・オフし、さらにこのホトトランジスタＰＴの
オン・オフに応じてトランジスタ１３ａがオン・オフす
る。そして、このトランジスタ１３ａのオン・オフに応
じ、ツェナダイオード１４の定電圧がオン・オフされる
。すなわち一定の波高値のパルス幅信号がトランジスタ
１３ａより出力される。

一方、トランジスタ１３ｂは常時オンしており、トラン
ジスタ１３ｂのコレクタに、トランジスタ１３ｂの飽和
電圧が出力される。

これらトランジスタ１３ａ、１３ｂのコレクタ電圧波形
を示すと第３図に示す通りとなる。同図において、ａは
トランジスタ１３ａのコレクタ電圧波形であり、Ｖ　Ｃ
ＥＳａはその飽和電圧、Ｖｚはツェナダイオード１４の
ツェナ電圧、ｔｌは一定期間Ｔにおけるオフ期間である
。ｂはトランジスタ１３ｂのコレクタ電圧波形であり、
Ｖ　ＣＥＳｂはその飽和電圧である。

トランジスタ１３ａより出力されるパルス信号は、平均
回路１５で平均化され、直流レベルに変換されて演算増
幅器１６ａの非反転入力端子に加えられ、トランジスタ
１３ｂより出力される信号は演算増幅器１６ａの反転入
力端子に加えられる。

そして、演算増幅器１６ａの出力端には両信号の差値が
増幅されて出力される。

その出力電圧■０は Ｉ Ｖｏ　＝　Ｋ　（（Ｖ　ｚ　−ＶＣＥＳａ）　−＋　（
ＶＣＥＳａ　−ＶＣεＳｂ）　）　・・・　（１） ただし、Ｋ：演算増幅器のゲイン となる。

ここで、トランジスタ１３ａ・１３ｂがペアトランジス
タであり、オン条件も等しくしであるので、Ｖ　ＣＥＳ
ａ　”　Ｖ　ＣＥＳｂとすると、となる。

これに対し、第１図に示す従来回路では（１）式におけ
るＶ　ＣＥＳｂの項乃、くないため、上記（３）式のよ
うに、従来回路では第２項にＶ　ＣＥＳａが入るため、
この飽和電圧Ｖ　ＣＥＳａが温度によって変化すると、
デユティ比Ｌｌ／Ｔが一定でも、出力Ｖｏが変化するこ
とになるが、この実施例回路では、上記（２）式に示す
ように飽和電圧がキャンセルされるので、温度変化によ
って出力Ｖｏが変化を受けないことが理解できる。

もっとも、厳密には、上記（２）式の第１項にＶ　ＣＥ
Ｓａが含まれるが、ツェナ電圧Ｖｚとの比である為、そ
の分非常に小さくなる上デユティ比ｔ１／Ｔが掛かって
いる為、入力に比例して小さくなるので、はとんど問題
はない。

なお、上記実施例において、スイッチング素子としてバ
イポーラトランジスタを使用しているが、これに限られ
るものではなく、他のスイッチング素子、例えば電界効
果トランジスタを用いてもよい。

（へ）効果 この発明のデジタル−アナログ変換器によれば、特性の
同じ２個のスイッチング素子を設け、一方は常時オンし
ておき飽和電圧を導出し、他方はパルス幅変調された信
号でオン・オフし、得られるパルス信号電圧を平均回路
で平均化し、前記飽和電圧との差をとって出力信号を得
るものであるから、飽和電圧はキャンセルされるので、
温度変化によって飽和電圧を変動しても出力信号は何の
影響を受けることもない。すなわち温度によるドリフト
を除去できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のデジタル−アナログ変換器を示す回路接
続図、第２図はこの発明の１実施例を示すデジタル−ア
ナログ変換器の回路接続図、第３図は同デジタル−アナ
ログ変換器のスイッチングトランジスタのコレクタ電圧
波形を示す図である。 １１　：　Ｉ１０ボート、　１２：ホトカプラ、１３ａ
・１３ｂ：トランジスタ、 １４：ツェナダイオード、　１５：平均回路、１６：差
動増幅回路。 特許出願人　株式会社島津製作所 代理人　弁理士　中　村　茂　信 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）デジタル信号によりパルス幅変調されたパルス信
   号を出力するパルス信号出力回路と、このパルス信号出
   力回路よりのパルス信号を受けオン・オフされる第１の
   スイッチング素子と、この第１のスイッチング素子と同
   特性のものであり、第１のスイッチング素子と同一のオ
   ン条件で當時オンされている第２のスイッチング素子と
   、前記第１のスイッチング素子の出力信号を受け、出力
   信号の平均値に相当する信号を出力する平均回路と、こ
   の平均回路の出力信号と前記第２のスイッチング素子の
   出力信号の差値を増幅する差動増幅回路とからなるデジ
   タル−アナログ変換器。