NL8200571A - Digitaal/analoog-omzetter. - Google Patents

Description

> -i * C/Ca/eh/1371

Digitaal/analoog-omzetter.

De uitvinding heeft betrekking op een digitaal/ analoog-omzetter, en meer in het bijzonder op een dergelijke omzetter, welke zich in het bijzonder leent voor uitvoering . in de vorm van een geïntegreerde schakeling met weerstands-5 elementen van betrekkelijk geringe· kosten en betrekkelijk hoge tolerantiewaarden, zonder dat deze laatstgenoemde eigenschappen eön nadelige invloed op het door de omzetter afgegeven, analoge signaal hebben.

Een digitaal/analoog-omzetter van gebruikelijk 10 type omvat een aantal met elkaar in serie geschakelde weerstanden/ welke als een spanningsdelend netwerk over een bron van spanningspotentiaal zijn aangesloten; een bepaalde aftakking van het netwerk wordt gekozen als functie van het in analoge vorm om te zetten, digitale signaal. Zo kan bijvoorbeeld 15 een 3-bits digitaal signaal worden omgezet in één van acht mogelijke analoge niveaus. Voor een dergelijke omzetting wordt dan bijvoorbeeld een uit een serieschakeling van acht weerstanden bestaand netwerk tussen een punt van spanningspotentiaal en bijvoorbeeld aarde opgenomen. Een analoge uitgangsaansluiting 20 wordt selectief door middel van een zogenaamd ’’switching tree"-netwerk met één van de zeven aftakkingen van de serieschakeling gekoppeld. Afhankelijk van de gekozen, respectievelijk met de , uitgangsaansluiting gekoppelde aftakking zal het analoge uitgangssignaalniveau 1/8V, 2/8V, 3/8V, ....,6/8V of 7/8V 25 bedragen, waarbij V de spanningspotentiaal van de bron is.

Bij een bepaald type "switching tree "-netwerk wordt het meest significante bit van het om te zetten 3-bits digitale signaal gebruikt voor keuze van een bepaalde baan van de uitgangsaansluiting naar de serieschakeling van weerstanden, afhankelijk 30 van'het feit, of het meest significante bit de waarde "1" of de waarde "0" heeft. Vervolgens en op soortgelijke wijze bepaalt het daarop volgens meest significante bit een verdere baan, afhankelijk van het feit of dit laatstgenoemde bit de binaire waarde "1" of "0" heeft. Tenslotte wordt iedere derge-35 lijke verdere baan met de serieschakeling van weerstanden ge- 8200571 it - 2 - koppeld via een bepaalde schakelaar, afhankelijk van het feit, of het minst significante bit van het digitale signaal de binaire waarde "1" of "0" heeft.

Wanneer een dergelijke digitaal/analoog-omzetter 5 wordt uitgevoerd als een geïntegreerde schakeling, worden zowel de weerstanden van de serieschakeling als het "switching tree "-netwerk op een zelfde "chip" of drager gevormd. Ten behoeve van een economisch verantwoord gebruik van de beschikbare ruimte wordt daarbij de serieschakeling van weerstanden 10 volgens een serpentine- of zig-^.zag-patroon kamvormig op de drager gevormd, bijvoorbeeld door een etsbewerking van licht-ongevoelig materiaal. Hoewel de technologie/hS€ gebied van de geïntegreerde schakelingen heden ten dage ver is ontwikkeld, * bestaat echter een grote waarschijnlijkheid, dat de weer- 15 standswaarden van de verschillende weerstanden van de serieschakeling niet nauwkeurig gelijk aan elkaar zijn. In deze weerstandswaarden kunnen kleine fouten optreden, welke in de serieschakeling een cumulatief effect hebben. Dit wil zeggen, dat indien de ideale weerstandswaarde R is , de werke-20 lijke weerstandswaarde van de laatste weerstand van de serieschakeling met een groter bedrag van R kan verschillen dan de weerstandswaarde van de weerstand aan het begin van de serieschakeling.

In.verband daarmede worden als geïntegreerde 25 schakeling uitgevoerde digitaal/analoog-omzetters gewoonlijk uitgevoerd met weerstanden, waarvan de weerstandswaarden binnen een aanvaardbaar gebied gelegen fouttoleranties vertonen. Daarbij is de maximaal toelaatbare fout beperkt tot de fontwaarde, welke resulteert in een verandering van het analoge 30 uitgangsniveau ter grootte van de helft van het spanningsverschil, dat optreedt wanneer het minst significante bit van het digitale ingangssignaal van zijn ene naar zijn andere binaire waarde overgaat.Bij een 3-bits omzetter is de maximaal toelaatbare fout derhalve gelijk aan dié weerstands-35 verandering, welke resulteert in een analoge uitgangsspannings-niveauverandering van 1/16 V.

Bij een dergelijke 3-bits omzetter met een serie- ' ......

82 0 0 5 7 1 - 3 - * > i schakeling van 8 weerstanden met ieder een. weer standswaarde, welke binnen het hiervoor beschreven, toelaatbare foutenge-bied ligt, kan worden aangenomen, dat de totale weerstands-waardefout van de serieschakeling gelijk nul is, waarbij de 5 eerste twee weerstanden ieder een weerstandswaarde R-2 <&r, de volgende twee weerstanden ieder een weerstandswaarde R-Δτ, de daarop volgende twee weerstanden ieder een weerstandswaarde R+£r en de laatste twee weerstanden ieder een weerstandswaarde R+2&r hebben. Dit is consistent met de hiervoor 10 genoemde uitvoering als geïntegreerde schakeling, waarbij mag worden verondersteld, dat de weerstandswaardefout geleidelijk van deeerste naar de laatste weerstand van de serieschakeling toe groter wordt. Indien bij een dergelijke omzetter het aan digitaal/analoog-omzetting te onderwerpen, digitale signaal 15 bijvoorbeeld de gedaante [looi heeft, zal het reeds genoemde "switching tree"-netwerk de uitgangsaansluiting van de omzetter met een middenaftakking van de serieschakeling verbinden- De daaruit resulterende spanningsdeelnetwerk, bestaande uit de laatste vier weerstanden van een serieschakeling, veroorzaakt 20 dan een analoog uitgangsspanningsniveau V dat kan worden weergegeven door: .. (Κ-2Δγ) + (R-2ir) + CR-ir) + (R-Δτ) ,f, vout _ ~~ Sr : : \ 25

TT _ 4R-6Ar·- V

vout rSR

Zoals in het voorgaande is opgemerkt, bedraagt de maximaal toelaatbare fout bij een dergelijke omzetter + 1/16 V- De door de 30 weerstandsfout 6 r/8R in de zojuist gegeven formule veroorzaakte fout dient derhalve te worden beperkt tot de waarde 1/16, waaruit voor de maximaal toelaatbare weerstandsfout r/R bij een 3-bits omzetter een maximaal toelaatbare van - 8,3 % volgt. Wanneer op basis van een soortgelijke analyse de bij 35 een 8-bits omzetter maximaal toelaatbare weerstandsfout wordt berekend, wordt een maximale tolerantiefout van - 0,4 % voor dé afzonderlijke weerstanden gevonden. Het hoeft echter weinig betoog, dat de vervaardiging van geïntegreerde schakelingen met - 8200571 - 4 - binnen 0,4 % nauwkeurige weer standswaarden uiterst moeilijk en zeer kostbaar is.

De onderhavige uitvinding stelt zich nu ten doel, een digitaal/analoog-omzetter te verschaffen, welke 5 ondanks uitvoering als geïntegreerde schakeling vrij van de hiervoor genoemde beperkingen en nadelèn is.

Voorts stelt de uitvinding zich ten doel, een digitaal/analoog-omzetter met een serieschakeling van weerstanden te verschaffen', waarbij de genoemde weerstanden niet 10 binnen de hiervoor genoemde, nauwkeurige tolerantiegrenzen behoeven te liggen.

Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een digitaal/analoog-omzetter van betrekkelijk ' eenvoudige constructie, betrekkelijk geringe vervaardigings- 15 kosten en bestaande uit weerstanden van betrekkelijk geringe nauwkeurigheid.

Nog een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een digitaal/analoog-omzetter, bestaande uit een serieschakeling van weerstanden, waarvan de respectieve 20 weerstandswaarden ten opzichte van een gewenste waarde een verschil kunnen vertonen, dat geleidelijk van de eerste naar de laatste weerstand van de serieschakeling toeneemt, zonder dat dergelijke weerstandswaardefouten enig practisch effect . - op het door de omzetter af gegeven, analoge signaal hebben.

25 Weer een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een digitaal/analoog-omzetter van het zojuist genoemde type, welke enerzijds kan worden gebruikt voor omzetting van een digitaal signaal in een analoog uitgangsniveau, doch anderzijds tezamen met andere apparatuur als 30 analoog/digitaal-omzetter kan functioneren.

Daartoe verschaft de uitvinding een digitaal/ analoog-omzetter met een serieschakeling van weerstanden, waarvan de onderlinge verbindingspunten ongeveer in het midden van de serieschakeling een referentieverbindingspunt omvatten.

35 De serieschakeling is als spanningsdelend netwerk met een aantal aftakkingen aan een spanningsbron aangesloten, waarbij met de aftakkingen een schakelnetwerk (switching tree) is gekoppeld, 8200571 - 5 - dat selectief kan worden bestuurd voor afname van een aan een aftakking van het netwerk verschijnende spanningsdeelpotentiaal. Een aftrekschakeling is aan zijn ene ingangsaansluiting gekoppeld met een eerste stel schakelaars voor ontvangst van een 5 spanningsdeelpotentiaal wanneer een tot het eerste stel behorende schakelaar wordt bekrachtigd en aan een andere ingangs-aansluiting gekoppeld met een tweede stel schakelaars -voor ontvangst van een andere spanningsdeelpotentiaal wanneer een tot het tweede stel behorende schakelaar wordt bekrachtigd. De af-10 trekschakeling dient voor aftrekking van de ene van de span-ningsdeelpotentialen van de ander tot een analoog uitgangssignaal. Een schakelbesturingsschakeling reageert op een meer-bits digitaal ingangssignaal voor bekrachtiging van een vooraf x bepaalde schakeling van het eerste of het tweede stel schake- 15 laars, zodanig, dat de'aan de respectievelijk bijbehorende aftakkingen ter weerszijden van het referentieverbindingspunt van de series chakeling verschijnende spanningsdeelpotentialen in overeenstemming met de waarde van het digitale signaal aan de aftrekschakeling worden toegevoerd.

20 Bij een bepaalde uitvoeringsvorm van de uit vinding zijn de verschillende door de stellen schakelaars gekozen aftakkingen door onderling gelijke aantallen weerstanden van het referentieverbindingspunt van de series chakeling gescheiden wanneer het digitale signaal een even numerieke waarde 25 vertoont? wanneer het digitale signaal een oneven numerieke waarde heeft, wordt de door het ene stel schakelaars gekozen aftakking door ëën weerstand meer van het referentieverbindingspunt van de series chakeling gescheiden dan het door een schakelaar van "het andere stel gekozen aftakking.

30 . Bij een voorkeursuitvoeringsvorm van de uit vinding wordt de digitaal/analoog-omzetter volgens de uitvinding toegepast voor omzetting van een digitaal signaal in een respectievelijk bijbehorend analoog niveau, doch de omzetter kan eveneens te zamen met andere apparatuur worden ge-35 bruikt. voor vorming van een analoog/digitaal-omzetter.

De uitvinding zal worden verduidelijkt in de nu volgende beschrijving aan de hand van de bijbehorende teke- -x 8200571 - 6 - ning van enige uitvoeringsvormen, waartoe de uitvinding zich echter niet beperkt. In de tekening tonen: fig. 1 een schema van een digitaal/analoog-omzetter van gebruikelijk type met weerstanden van hoge nauw-5 keurigheid, fig. 2 een schematische weergave van het ruimtelijke verdelingspatroon van de bij'de uitvoeringsvorm volgens fig. 1 gebruikte.weerstanden, fig. 3 een schematische weergave van het ruimte-10 lijke verdelingspatroon van de weerstanden volgens de uitvinding, met inbegrip van een grafische weergave van de waardenrelatie van de verschillende weerstanden, fig. 4 een sc lema van een uitvoeringsvorm van • de uitvinding, 15 fig. 5 een schema van een meer gedetailleerde - uitvoeringsvorm van de uitvinding, en fig. 6 een gedeeltelijk als logisch schema uitgevoerd schema van een analoog/digitaal-omzetter, waarbij de onderhavige uitvinding wordt toegepast.

20 In de verschillende figuren van de tekening zijn zoveel mogelijk steeds dezelfde verwijzingssymbolen gebruikt.

Aan de hand van fig. 1 zal eerst een digitaal/analoog-omzetter van bekend type met weerstanden van hoge nauwkeurigheid worden beschreven.

25 Bij de bekende omzetter volgens fig. 1 is een serieschakeling van.acht weerstanden 11-18 aangesloten tussen een voedingsspanningsbron 1 en een punt van referentiepotentiaal, zoals aarde. De weerstanden zijn binnen de serieschakeling met elkaar verbonden in verbindingspunten of aftakkingen, welke 30 ieder met'een ui tgangs aan sluiting 2 van de omzetter' kunnen worden doorverbonden door middel van respectievelijk bijbehorende schakelaars S van een schakelnetwerk (switching tree) . Meer in het bijzonder vindt doorverbinding met de uitgangsaansluiting 2 plaats via twee alternatieve banen met de respectieve schake-35 laars S2Q en S21· De schakelaar S2q is verbonden met twee alternatieve deelbanen met de respectieve schakelaars S^q en S^.

0pv soortgelijke wijze is de schakelaar verbonden met twee ... 82 0 0 5 7 1 - 7 - alternatieve deelbanen met de respectieve schakelaars Sl2 eu- S.^. De schakelaar S^g kan via een schakelaar Sg^ worden doorverbonden met het verbindingspunt van, respectievelijk de aftakking tussen, de weerstanden 11 en 12. De schakelaar 5 kan door middel van een schakelaar Sg2 worden verbonden met de aftakking tussen de weerstanden 12 en 13 en voorts via een schakele .Sq3 met de aftakking tussen de weerstanden 13 en 14.' De schakelaar S^2 kan via een schakelaar Sg^ worden verbonden met de aftakking tussen de weerstanden 14 en 15 en voorts via 10 een schakelaar Sg^ met de aftakking tussen de weerstanden 15 en 16. De schakelaar S,, kan via een schakelaar Sn/~ worden 13 0o verbonden met de aftakking tussen de weerstanden .16 en 17 en voorts via een schakelaar Sg^ met de aftakking tussen de weerstanden 17 en 18.

15 De in fig. 1 schematisch weergegeven omzetter van bekend type dient voor omzetting van een 3-bits digitaal signaal in een respectievelijk bijbehorend, analoog spanningsniveau. De schakelaais S01-Sg^ worden selectief bekrachtigd als functie van de logische toestand van het minst significante 20 bit Bg van een dergelijk digitaal signaal.Meer in het bijzonder zullen, indien het minst significante bit Bg de binaire waarde "0" heeft, de schakelaars SQ2, sq4 en sq6 ie<^er worden bekrachtigd, dat wil zeggen in hun gesloten toestand worden gebracht. Indien het minst significante bit Bg van het binaire 25 signaal daarentègen de binaire waarde "1" heeft, worden de . schakelaars Sg1, Sg^, sq5 en sq7 leder bekrachtigd, respectievelijk in hun gesloten toestand gebracht.

De schakelaars S^-S^ worden selectief bekrachtigd als functie van de logische toestand van het bit 30 B^ van daarop volgende significantie. De schakelaars S^g en S^2 worden bekrachtigd, wanneer dit bit B^ de binaire waarde "0" heeft, terwijl de schakelaars S1;L en worden bekrachtigd, wanneer het bit B^ de waarde "1" heeft.

De schakelaars S2Q en S2i worden selectief be-35 krachtigd als functie van de logische toestand van het meest significante bit B2· Indien dit de binaire waarde "O” heeft, wordt de schakelaar S2g bekrachtigd. Indien dit minst signifi- 8200571 -8-.

cante bit B2 de binaire waarde "1" heeft, wordt de schakelaar S21 bekrachtigd.

Hoewel zulks niet in fig. 1 is getekend, zal het duidelijk zijn, dat een extra schakelaar kan worden toe-5 gepast tussen het punt van aardpotentiaal en de onderlinge vebinding van de schakelaars SQ1 en S^, zodanig, dat wanneer het 3'-bits digitale signaal de waarde ZOOOj heeft, aan de uitgangsaansluiting 2 een analoge spanning van bij benadering 0 volt verschijnt.

10 Indien wordt aangenomen, dat de weerstandswaarde van iedere weerstand 11-18 gelijk is aan R, zal afhankelijk van de numerieke waarde van het 3-bits digitale s±gnaal£B2B B^J een respectievelijk bijbehorende aftakking (of verbindingspunt . van de serieschakeling) via het hiervoor beschreven schakel- 15 netwerk met de ui tgangs aansluiting 2 worden, doorverbonden. Indien het digitale signaal de gedaante Γοοίΐheeft, zal de aftak- . king tussen de weerstanden 11 en 12 met de uitgangsaansluiting 2 worden doorverbonden, hetgeen resulteert in een spannings-deelverhouding R/8R, zodat een analoge uitgangsspanning =1/8^ 20 wordt verkregen, waarbij V de potentiaal van de spanningsbron 1 is. Indien het digitale signaal de gedaante fölQj heeft, wordt de aftakking tussen de weerstanden 12 en 13 met de uit-gangsaans lui ting 2 doorverbonden, hetgeen resulteert in een spanningsdeelverhouding 2R/8R, zodat het aan de uitgangsaant 25 sluiting 2 verschijnende, analoge uitgangssignaal de waarde 1/4V heeft. Door andere waarden van het digitale signaal worden op soortgelijke wijze andere spanningsdeelverhoudingen bepaald.

Aangenomen wordt nu, dat het digitale signaal de gedaante 100 hééft. Het zal duidelijk zijn, dat het ver-30 schijnen van een dergelijk signaal resulteert in de bekrachtiging van de schakelaars S21, Sl2 en SQ4. De aftakking tussen de weerstanden 14 en 15 wordt derhalve met de uitgangsaansluiting 2 doorverbonden. Het daaruit resulterende, analoge spanningsniveau aan de uitgangsaansluiting 2 kan worden weergegeven als 35 V ^ = 4R/8R.V = V/2. Zoals reeds is opgemerkt, zal de weerstandswaarde van de verschillende weerstanden 11-18, indien de beschreven omzetter als een geïntegreerde schakeling is uit-gevoerd, in het algemeen afwijken van de ideale weerstandswaarde R.

82 0 0 5 7 1 „L.

- 9 -

De weerstandswaardefout, dat wil zeggen de afwijking van de werkelijke weerstandswaarde ten opzichte van de gewenste weerstandswaarde R, zal geleidelijk en in het algemeen lineair van de eerste weerstand tot de laatste weerstand van de serie-5 schakeling toenemen. Zo kan de waarde van de weerstand 18 bijvoorbeeld als de de grootste of de kleinste weerstandswaarde van de serieschakeling worden beschouwd, en dië van de weerstand 11 als de kleinste (of de grootste).

Het ruimtelijke verdelingspatroon van de weer-10 standen 11-18 op de drager van de geïntegreerde schakeling kan bijvoorbeeld de serpentine- of zig-zag-achtige kamvorm volgens fig. 2 hebben. Daarbij wordt aangenomen, dat devkam-vormige serieschakeling volgens fig. 2 in reactie op een digitaal signaal £l003 via het in fig. 2 niet getekende schakel-15 netwerk met de uitgangsaansluiting 2 wordt doorverbonden. Zoals fig. 2 laat zien, wordt dan de aftakking tussen de weerstanden 14 en 15 (door de schakelaar Sg^, S^ en S2i met uitgangsaansluiting 2.doorverbonden. Aangenomen wordt, dat de weerstandswaardefout in de serieschakeling 11-18 geleidelijk 20 verandert, zodanig, dat bijvoorbeeld de weerstand 11 de hoogste weerstandswaarde vertoont, terwijl de weerstand 18 de laagste weerstandswaarde vertoont. Voorts mag worden aangenomen, dat de in de weerstanden 11 en 12 optredende waardefouten onderling gelijk zijn en kunnen worden weergegeven als + 2 Ar. Ook de 25 in de weerstanden 13 en 14 optredende waardefouten zijn gelijk aan elkaar doch kleiner dan dié van de weerstanden 11 en 12, bijvoorbeeld gelijk + &r. Op soortgelijke wijze kan de waarde-fout van de weerstanden 16 en 17 worden weergegeven door -Ar en dië van de weerstanden 17 en 18 door -2 &r.

30 Uitgaande van deze veronderstellingen zal de aan de uitgangsaansluiting 2 in reactie op het digitale signaal £l003 verschijnende spanning gelijk zijn aan: tT e (R-2Ar) + (R-2Ar) 4- (R-Ar) + (R-Ar) „ vout ' 8R ' ' * 35 Λ7 — 4R- & Ar

^ out HR

82 0 0 5 7 1 - 10 -

De maximaal toelaatbare weerstandswaarde dient te zijn beperkt tot een bedrag, overeenkomende met de helft van het spanningsverschil, dat aan de uitgangsaansluiting 2 optreedt wanneer het minst significante bit BQ van het toege-5 voerde ingangssignaal van waarde verandert. Het zal duidelijk zijn, dat bij de in de fig. 1 en 2 getekende 3-bits omzetter een waardeverandering van het minst significante bit Bq resulteert in een stijging of een daling van de aan de uitgangsaansluiting 2 verschijnende, analoge uitgangssparming met een 10 bedrag 1/8 V. De maximaal toelaatbare weerstandswaardefout dient derhalve te zijn beperkt tot een bedrag, dat resulteert in een uitgangsspanningsverandering van 1/16V.

Aangezien de maximaal toelaatbare fout als gevolg van weerstandswaarde-afwijkingen gelijk + 1/16V is, 15 kan de toelaatbare weerstandswaardefout ür/R uit de hiervoor gegeven vergelijkingen worden afgeleid, zodanig, dat: T7 — ^R-~6Ar TT _ Ir, ï "vr /

Vout - sa v “ 2V - "TT / 20 waaruit ür/R = + 8,3% resulteert. Dit gebied van toelaatbare weerstandswaardefouten geldt voor een 3-bits digitaal/analoog-omzetter van het type volgens de fig. 1 en 2. Indien de omzetter een grotere capaciteit zou.hebben, en bijvoorbeeld als 8-bits omzetter zou worden uitgevoerd, dan wordt op soortge-. 25 lijke wijze als maximaal toelaatbare tolerantie £r/R een bedrag + 0,4% gevonden..Zoals reeds is opgemerkt, is de vervaardiging van geïntegreerde schakelingen met weerstanden met ddrgelijke toleranties zeer moeilijk.

De nu verder te beschrijven uitvinding neemt 30 deze nadelen weg. Meer in het bijzonder, en zoals nog zal blijken, kan de digitaal/analoog-omzetter volgens de onderhavige uitvinding worden vervaardigd uit weerstanden met een ruim tolerantiegebied, zonder dat de desbetreffende weerstandswaardefouten een nadelige invloed op de nauwkeurigheid van de 35 digitaal/analoog-omzetting hebben. Hiertoe wordt eerst naar fig. 3 verwezen.

Zoals deze fig. laat zien, heeft ook bij de om- 8200571 * r - 11 - zetter volgens de uitvinding de uit de weerstanden 11-18 bestaande serieschakeling de gedaante van een volgens een serpentine- of zig-zag-patroon aangebrachte kamverdeling. De in fig. 3 boven de weerstanden getekende, grafische weergave 5 dient om aan te duiden, dat de weerstandswaardefout geleidelijk en gelijkmatig vanaf de weerstandswaardefout van de weerstanden 11 en 12 naar dié van-de weerstanden 17 en 18 afneemt. Uiteraard is het ook mogelijk, dat de desbetreffende weerstandswaardefout geleidelijk toeneemt. Voorts, en zoals 10 links in fig. 3 naast de getekende weerstanden 11-18 is weergegeven, kan worden aangenomen, dat de weerstandswaardefout van ieder paar weerstanden ook nog verandering is- De weer-standswaardefoüten van de weerstanden 11 en 12 worden op +2 Δ r gesteld, waarbij de relatieve weerstandswaardefout van 15 de weerstand 11 wordt verondersteld - £rr te bedragen, en die van de weerstand 12 +£.r'. Op soortgelijke wijze worden de weerstandswaar de fouten van de weerstanden 13 en 14 op + Δγ gesteld, terwijl de relatieve weerstandswaardefout van de weerstand 13 op +ΔΓ' wordt gesteld, en dié van de weerstand 20 14 op - Δγ' . Het punt P in fig. 2 wordt als referentiever- bindingspunt aangeduid, zoals nog nader zal worden toegelicht, en bevindt zich althans tenminste nagenoeg in het midden van de series chakeling van weerstanden 11-18. De relatieve weerstandswaardefout in het referentieverbindingspunt P wordt ver-25 ondersteld gelijk 0 te zijn.

Zoals uit fig. 2 naar voren komt, bevinden de weerstanden 15, 16, 17 en 18 zich respectievelijk symmetrisch ten opzichte van de weerstanden 11, 12, 13. en 14, beschouwd vanuit het referentieverbindingspunt P. Dit wil zeggen, dat 30 de weerstandswaardefout van iedere weerstand 15 en 16 gelijk -Δγ is, terwijl de relatieve weerstandswaardefout van de weerstand + At’ en dié van de weerstand 16 - Ar* bedraagt.

Op soortgelijke wijze ligt de weerstandswaardefout van ieder van de weerstanden 17 en 18 in de orde -2 Ar, terwijl de re-35 latieve weerstandswaardefout van de weerstand 18 +Δ^/'βη dié van de weerstand 17 - for'bedraagt. De bovenaan in fig. 3 ge- tekende, grafische weergave vertegenwoordigt derhalve de regel- "'‘N* ------------ ,, 82 0 0 5 7 1 - 12 - matige afname (of toename) van de weerstandswaardefout van links naar rechts in de serieschakeling van de weerstanden 11-18; de links in fig. 3 getekende grafiek vertegenwoordigt de verandering van de relatieve weerstandswaardefout van 5 boven naar beneden.

Het zal duidelijk zijn, dat de stroom door de serieschakeling van weerstanden door ieder paar aan de ene zijde van het referentieverbindingspunt P aangebrachte weerstanden in dezelfde richting vloeit als dié door het symme-10 trisch ten opzichte daarvan aangebrachte paar weerstanden aan de andere zijde. De stroom vloeit ( in 'fig. 2) benedenwaarts door de weerstanden 11 en 12 en voorts door de weerstanden 17 en 18; bovenwaarts vloeit de stroom door de weerstanden 13 en 14 en voorts door de weerstanden 15 en 16.

15 Bij een bepaalde uitvoeringsvorm van de onder havige uitvinding worden dd weerstanden 11 en 14 aan de ene zijde van het referentieverbindingspunt P door een eerste stel schakelaars selectief doorverbonden met de ene ingangs-aansluiting van een aftrekschakeling, terwijl de weerstanden 20 15-18 aan de andere zijde van het referentieverbindingspunt P door een tweede, stel schakelaars selectief met de andere ingangsaansluiting van de aftrekschakeling worden doorverbonden. Het schema volgens fig. 3 toont deze selectieve werking van de schakelaars in reactie op een digitaal ingangssignaal 25 van de waarde £l00j . Duidelijk is, dat de in dat geval door de weerstanden 11 en 12 gevormde weerstandsdeler in een in fig. 3 met X aangeduide aftakking wordt doorverbonden met de ene ingangsaansluiting van de aftrekschakeling, terwijl de uit de weerstanden 11-16 bestaande weerstandsdeler aan de 30 in fig. 3 met Y aangeduide aftakking met de andere ingangsaansluiting van de aftrekschakeling wordt doorverbonden. Het verschil tussen de in de genoemde aftakkingen Y en X afgenomen deelspanningen wordt door de aftrekschakeling gevormd . en als analoge uitgangsspanning aan de uitgangsaansluiting 35 2 afgegeven.

Bij de in fig. 4 weergegeven uitvoeringsvorm van de uitvinding worden de opeenvolgende aftakkingen tussen v. ______ ...

8200571 - 13 - de weerstanden 11-18 via respectieve schakelaars van een eerste en een tweede stel met de genoemde ingangsaansluitingen van de aftrekschakeling 3 doorverbonden. Meer in het bijzonder kunnen de schakelaars Sq^, Sla, S^, S2a, $2hr S3a, S3b en S4c worden 5 beschouwd als een eerste stel schakelaars, terwijl de schalce-laars S4a> S4b, S5a, S^,· S6a, Sgb> S?a en S?b als een tweede stel schakelaars kunnen worden beschouwd. Zoals fig. 4 laat zien, vertoont het eerste stel schakelaars een gemeenschappelijke uitgangsaansluiting, welke is verbonden met de ene ingangs— 10 aansluiting van een af treks chakeling 3, waarvan de tweede ±n-gangsaansluiting met de gemeenschappelijke uitgangsaansluiting van het tweede stel schakelaars is verbonden. De schakelaar S^a dient om de uitgangsaansluiting van het eerste stel schakelaars op aardpotentiaal te brengen. De schakelaars S^a en 15 zijn parallelgeschakeld- en kunnen onafhankelijk van elkaar worden bediend om de aan de aftakking tussen de weerstanden 11 en 12 verschijnende deelspanning aan de uitgangsaansluiting van het eerste stel schakelaars toe te voeren. Op soortgelijke wijze kunnen de aan elkaar parallelgeschakelde schakelaars S2a 20 en onafhankelijk van elkaar worden bediend om de aan de aftakking tussen de weerstanden 12 en IS verschijnende deelspanning aan de uitgang van het eerste stel schakelaars toe te voeren. De schakelaars S2a en zijn eveneens parallel— geschakeld en kunnen onafhankelijk van elkaar worden bediend 25 voor toevoer van de aan de aftakking tussen de weerstanden 13 en 14 verschijnende deelspaning aan de uitgangsaansluiting van het eerste stel. De schakelaar S. is verbonden met de 4c - aftakking tussen de weerstanden 14 en 15 en dient voor toevoer van de aan die· aftakking verschijnende deelspanning aan 30 de uitgangsaansluiting van het eerste stel schakelaars.

De aftakking tussen de weerstanden 14 en IS wordt in deze tekst aangeduid als "referentieverbindingspuut" ? .zoals fig. 4 laat zien, bevindt deze aftakking zich althans tenminste nagenoeg in het midden van de serieschakeling van de 35 weerstanden 11-18. Bij de hier beschreven uitvoeringsvorm bevindt zich derhalve een serieschakeling van vier weerstanden 11-14 aan de ene zijde en een serieschakeling van vier weerstanden 5-18 aan de andere zijde van het referentieverbindingspunt.

82 0 0 5 7 1 .

- 14 -

De spanningsbron 1 levert een stroom aan de serieschakeling.

Het referentieverbimdingspunt kan niet alleen met de uitgangs-aansluiting van het eerste stel schakelaars worden verbonden door de schakelaar S^, doch tevens met de uitgangsaansluiting 5 van het tweede stel schakelaars door middel van twee parallelgeschakelde, onafhankelijk van elkaar bedienbare schakelaars S4a en S^k* De aftakking tussen de· weerstanden 15 en 16 kan met de uitgangsaansluiting van het tweede stel schakelaars worden doorverbonden door middel van twee onderling parallel-10 geschakelde, onafhankelijk van elkaar bedienbare schakelaars Sj-a en Sj-^. Op soortgelijke wijze kan de aftakking tussen de weerstanden 16 en 17 door twee parallelgeschakelde, onafhankelijk bedienbare schakelaars Sga en met de uitgangsaan-? sluiting van het tweede stel schakelaars worden doorverbonden.

15 Ook voor de aftakking tussen de weerstanden 17 en 18 geldt, dat deze door middel van twee parallelgeschakelde, onafhankelijk bedienbare schakelaars S^a en S.^ met de uitgangsaansluiting van het tweede stel schakelaars kan worden doorverbonden.

20 Zoals uit het voorgaande naar voren komt, kan bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 4 iedere aftakking van de serieschakeling met de uitgangsaansluiting van het desbetreffende stel schakelaars worden doorverbonden door middel van een paar onderling parallelgeschakelde, doch afzonderlijk be-25 dienbare schakelaars of schakeleenheden. Het referentiever-bindingspunt kan met de uitgangsaansluiting van beide stellen schakelaars worden doorverbonden.

De uitvoeringsvorm volgens fig. 4 bevat'-.voorts een decodeereenheid' 4, welke 'Toor ontvangst van een digitaal 30 ingangssignaal van de gedaanteIP2B1B0^ is aangesloten,. De decodeereenheid kan van gebruikelijk digitaal type zijn met uitgangsaahsluitingen 0-7, welke ieder als functie van de numerieke waarde van het digitale signaal een respectievelijk bijbehorend stuursignaal krijgen toegevoerd. Indien het di-35 gitale signaal bijvoorbeeld de gedaante Loop} heeft, zal de uitgangsaansluiting 0 van de decodeereenheid een stuursignaal ontvangen. Indien het digitale signaal de gedaantejool} heëff, ...... 82 0 0 5 7 1 - 15 zal de ultgangsaansluiting 1 van de decodeereenheid 4 een stuursignaal ontvangen. Het zal derhalve duidelijk zijn, dat toevoer van een digitaal signaal^lOOj (numerieke waarde M") tot gevolg heeft, dat de uitgangsaansluiting 4 van de deco-5 deereenheid 4 een stuursignaal ontvangt. Indien het digitale signaal de gedaante £lll] heeft (numerieke waarde "7"} krijgt' de uitgangsaansluiting 7 van de decodeereenheid 4 het stuursignaal toegevoerd. Iedere uitgangsaansluiting van de decodeereenheid dient voor bekrachtiging van een respectievelijk 10 bijbehorende schakelaar van het eerste of tweede stel. Zo dient de uitgangsaans lui ting 0 van de decodeereenheid 4 voor bekrachtiging van de schakelaars en S^c, dient de uitgangsaans lui ting 1 van de decodeereenheid 4 voor bekrachtiging van de schakelaars en SQa, de uitgangs aansluiting 2-voor 15 bekrachtiging van de schakelaars S^a en S^, de uitgangsaan-sluiting 3 voor bekrachtiging van de schakelaars S^a en S2a, de’uitgangsaansluiting 4 voor bekrachtiging van de schakelaars S. en S.,, de uitgangsaans lui ting 5 voor bekrachtiging van de

0 3. ZD

schakelaars en Sla, de uitgangsaansluiting 6 voor bekrach-20 tiging van de schakelaars S^a en en de uitgangsaansluiting 7 voor bekrachtiging van de schakelaars en sga- Het zal derhalve duidelijk zijn, dat de ^decodeereenheid 4 op ontvangst van het digitale signaal reageert door bekrachtiging van een vooraf bepaalde schakelaar van zowel het eerste als het tweede 25 stel, waarbij aan de af treks chake ling 3 de aan de respectievelijk bijbehorende en zich steeds ter weerszijden :van het genoemde referentieverbindingspunt bevindende aftakkingen verschijnende deelspanningspotentialen worden toegevoerd.

Uit fig. 4 komt voorts naar voren, dat wanneer 30 de numerieke waarde van het gedecodeerde digitale signaal een even getal vormt, zoals ”0”, " 2 ", "4" en "δ", de in het eerste en het tweede stel gesloten schakelaars zijn verbonden met respectievelijk bijbehorende aftakkingen, welke zich niet alleen ter weerszijden van, doch tevens op onderling gelijke 35 afstand tot het referentieverbindingspunt bevinden. De desbetreffende aftakkingen zijn dan steeds door onderling gelijke aantallen weerstanden van het referentieverbindingspunt gescheiden. Wanneer de numerieke waarde van het gedecodeerde digi- 82 0 0 5 7 1 - 16 - tale signaal een oneven getal vormt, bevindt de door de tot het eerste stel behorende schakelaar (S-, , S , S, of Srt ) 3a 2a la Oa doorverbonden aftakking zich één weerstand verder van het referentieverbindingspunt verwijderd dan de door de bekrachtigde 5 schakelaar van het tweede stel (S.,, s_, , S-, of S-, ) doorver- 4b 5b 6b 7b bonden aftakking aan de'andere zijde van het referentieverbindingspunt. Dit geldt in het bijzonder voor de uitvoeringsvorm volgens fig. 4. In het algemeen kan worden gesteld, dat wanneer de numerieke waarde van het gedecodeerde digitale 10 signaal een oneven getal is, de door een schakelaar van het eerste stel doorverbonden aansluiting niet meer dan een vooraf bepaald aantal weerstanden verder van het referentieverbindingspunt verwijderd kan zijn dan de door een tot het tweede stel behorende schakelaars doorverbonden, zich aan de andere 15 ’zijde van het referentieverbindingspunt bevindende aftakking.

Bij de voorkeursuitvoeringsvorm bedraagt dit vooraf' bepaalde aantal één.

Ter vergelijking van de door toepassing van een omzetter volgens de uitvinding verkregen resultaten met dié 20 door toepassing van de bekende omzetter volgens fig. 1, wordt nu het geval van een digitaal ingangssignaal van de gedaante IlOOj beschouwd. De ontvangst van dit digitale signaal heeft tot gevolg, dat aan de uitgangsaans lui ting 4 van de decodeer-eenheid 4 een stuursignaal voor bekrachtiging van de schake-25 laar S2i3 van het eerste stel en van de schakelaar Sga van het tweede stel verschijnt. Hoewel deze schakelaars bij de hier beschreven uitvoeringsvorm gelijktijdig worden bekrachtigd, zal het duidelijk zijn, dat ook bekrachtiging na elkaar van de schakelaars mogelijk .is. Als gevolg van de bekrachtiging van 30 de schakelaar Sga ontvangt de ene ingangsaansluiting van de aftrekschakeling 3 een deelspanningspotentiaal 6/8V, terwijl als gevolg van bekrachtiging van de schakelaar de andere ingangsaansluiting van de aftrekschakeling 3 de deelspanningspotentiaal 2/8V krijgt toegevoerd. De aftrekschakeling voert 35 aftrekking van de door het eerste stel schakelaars geleverde spanningspotentiaal van de door het tweede stel schakelaars geleverde spanningspotentiaal uit, hetgeen resulteert in een uitgangsspanning VQut = 6/8V - 2/8V = 1/2V.

82 0 0 5 7 1 • - 17 -

Voor de overige digitale signalen, welke door de decodeereenheid 4 kunnen worden gedecodeerd, leveren het eerste en het tweede stel schakelaars steeds de volgende spanningspotentialen aan de aftrekschakeling 3, waaruit de 5 respectievelijk bijgevoegde uit gangs spanningswaarden V ^ resulteren: jqqqj v ^ - §V - = OVl [001] vout = |v - §v = §v 10

t°1Q! vcut - !v - lv - H

15 roll] vout - |v - §v - §v; tiooi vout - |v - - frj [1°1) vout - |v - §v - Jv 20 t110] Vout - £ - - f* "

Zoals reeds aan de hand van flg. 3 is opgemerkt, kunnen de werkelijke weerstandswaarden van de beide weerstanden 25 11 en 12 worden weergegeven door R+2 £r, die van de beide weerstanden 13 en 14 door R+ Ar, die van de beide weerstanden 15 en 16 als R-Ar en die van de beide weerstanden 17 en 18 als R-2Ar, waarbij Ar de weerstandswaardefout is, welke bij vervaardiging als geïntegreerde schakeling van de digitaal/ 30 analoog-omzetter kan optreden. In reactie op het digitale s ignaal p.oo3 zal de schakelaar Sga van het eerste stel de aan de aftakking tussen de weerstanden 16 en 17 verschijnende deelspanningspotentiaal af nemen, welke kan worden weergegeven

door; . (R-Ar)+(R-ArH(R+Ar)+a+Ar)+(R*2&r)+Cfct2Ar) T

35 \a SE

V = 6R+4Ar V

V 'Vs6a ÖR - ------------ 8200571 - 18 -

Voorts zal de schakelaar S2b van het andere stel op het digitale signaal 100 reageren door aan de andere ingangsaansluiting van de aftrekschakeling 3 de aan de aftakking tussen de weerstanden 12 en 13 verschijnende deelspanningspotentiaal toe 5 te voeren, welke kan worden weergegeven door: V = (R+2Ar)+(R+2Ar) y ƒ S2b ' M / ,, 2R+4ax ,, / hb= 7®" y 10 De aftrekschakeling 3 zal derhalve een uitgangsspanning van de volgende gedaante afgeven:

Vcut “ VS - = (ffoyAte. _ 2R+4Ar V, _ l,r S6a S2b ΧΓ5^— . “HR— p - ψ 15 Hieruit blijkt, dat de invloed van de weerstandswaardefouten op de door het eerste stel schakelaars aan de aftrekschakelimg 3 toegevoerde deelspanningspotentiaal gelijk en tegengesteld is aan de invloed van de weerstandswaardefouten op de door het tweede stel schakelaars aan de andere ingangsaansluiting van 20 de aftrekschakeling geleverde deelspanningspotentiaal; deze beide 'invloeden maken elkaar derhalve ongedaan. Indien wordt aangenomen, dat de in de serieschakeling van weerstanden optredende weerstandswaardefout gelè|delijk van het ene naar het andere einde van de serieschakeling toeneemt (of afneemt), 25 kan de toepassing van een eerste en een tweede stel schakel-netwerken tezamen met de aftrekschakeling 3 derhalve worden gébruikt voor vereffening van dergelijke weerstandswaardefouten, - zulks onafhankelijk van de werkelijke grootte daarvan.

Bij de zojuist gehouden beschouwing is uitge-30 gaan van in fig. 3 van links naar rechts optredende weerstandswaardefouten. Een soortgelijke vereffening wordt verkregen voor weerstandswaardfouten fcr’, welke in de verticale rijen weerstanden volgens fig. 3 optreden. Indien wordt aangenomen, dat de weerstandswaarde van iedere weerstand 12, 13, 35 15 en 18 in fig. 3 kan worden weergegeven door R-t-^r*, welke veronderstelling gerechtvaardigd is daar de onderhavige uitvinding tot vereffening van weerstandswaardefouten leidt, •v ---· · ..... -· ,. 82 0 0 5 7 1 - 19 - zoals hiervoor is beschreven, en indien voorts wordt aangenomen, dat de weerstandswaarde van iedere weerstand 11, 14,.

16 en 17 gelijk R- r’ is, zal voor het gedecodeerde digitale signaal 100 de door de aftrekschakeling 3 geleverde uit-5 gangsspanning kunnen worden weergegeven als: . _ ffR-Ar' H(R+Ar')+(R-Ar')+(R+Ar')-KR-Ar· )+(R+ar') , vout _ Lr : : se : Γ(RfrAr *)+(R-Ar *)

10 - L "SR J

V — — yV ” tvV

out 4 4 2 15 De schakeling volgens de fig. 3 en 4 verschaft derhalve bovenden vereffening van weerstandswaardefouten £rT.

Kortheidshalve zullen geen verdere voorbeelden van de werking van de digitaal/analoog-omzetter volgens fig.

4 worden beschreven. Het zal echter duidelijk zijn, dat het 20 feit, dat de uitgangsspanning wordt verkregen door af trekking van de spanningspotentiaal aan een aan de ene zijde van het referentieverbindingspunt gelegen aftakking van de spanningspotentiaal aan een aan de andere zijde doch op gelijke afstand tot het referentieverbindingspunt gelegen af-25 takking, tot gevolg heeft, dat door weerstandswaardefouten Ar en Ar' veroorzaakte fouten geheel worden vereffend. In verband daarmede vervalt de noodzaak om de omzetter uit te rusten met weerstanden met zeer hoge nauwkeurigheidstoleranties, zoals toleranties in de orde van + 8,3% voor een 3-bits om-30 zetter of toleranties in de orde van + 0,4% voor een 8-bits omzetter.

Bij het hiervoor beschreven voorbeeld vond omzetting van een digitaal signaal ter waarde jfioojplaats, waarvan de numerieke waarde een even getal (4) vormt. Het zal 35 echter duidelijk zijn, dat indien de numerieke waarde van hèt digitale signaal een oneven getal vormt, de door een schakelaar van het eerste stel doorverbonden aftakking·' van de serie-V ..........

8200571 -- 20 - schakeling niet door een zelfde aantal weerstanden van het referentieverbindingspunt is gescheiden als de door een schakelaar van het tweede stel doorverbonden, zich aan de andere zijde van het referentieverbindingspunt bevindende 5 aftakking. Desalniettemin zullen bij de hier beschreven uitvoeringsvorm de steeds doorverbonden aftakkingen van de serie-schakeling steeds van het referentieverbindingspunt verwijderd zijn over "afstanden", welke slechts één weerstand van elkaar verschillen. Indien bijvoorbeeld het digitale signaal 011 met 10 een oneven numerieke waarde (3) aan omzetting wordt onderworpen , zal de decodeereenheid 4 op ontvangst van een derge— lijk signaal reageren door bekrachtiging van de schakelaars S- en Sc. . Bekrachtiging van de schakelaar S„ leidt tot door- 2a DD ZB.

verbinding van de aftakking tussen de weerstanden 12 en 13 15 met de uitgangsaansluiting van het eerste stel schakelaars, terwijl bekrachtiging van de schakelaar leidt tot doorverbinding van de aftakking tussen de weerstanden 15 en 16 mét de uitgangsaansluiting van het tweede stel schakelaars. Het zal derhalve duidelijk zijn, dat de door de schakelaar S2a door-20 verbonden aftakking zich twee weerstanden (13 en 14) van het . verbindingsreferentiepunt verwijderd bevindt, terwijl de door de schakelaar doorverbonden aftakking slechts door één weerstand (15) van het referentieverbindingspunt is gescheiden. Hoewel de beide aftakkingen zich derhalve ongelijk ver van het 25 referentieverbindingspunt verwijderd bevinden., zodat derhalve geen volledige vereffening van de door weerstandswaardefouten veroorzaakte fouten wordt verkregen, heeft dit geringe ”af-standsverschil" toch weinig invloed op de nauwkeurigheid, waarmee de omzetting in een analoog signaal verkregen wordt.

30 Uit de fig. 3 en 4 komt naar voren, dat de door de schakelaar S5b aan de ene ingangsaansluiting van de af treks chakeling 3 toegevoerde deelspanningspotentiaal kan worden weergegeven als t „ CR-Δγ+Δγ' )+(R+Ar-Ar‘ )+(R+Ar+ArTH(R+2Ar+Ar f)+(R+2hr-Arr) v*5b" : : 85 : : 35

V„ _ ' 5R+5Ar+Ar’ TT

~ SR " - 8200571 ' - 21 - terwijl de door de schakelaar S2a aan de andere ingangsaan-sluiting 3 doorgegeven deelspanningspotentiaal'-kan worden uitgedrukt door:.

it· L. (Β.+2Δγ+Δγ’ )+(R+2Ar-ArT) rr

5 Vs^ BS V

/ / / / T7 _ 2Ε.+4ΔΓ „ S2a' 10 de aan de uitgangsaansluiting 2 verschijnende uitgangsspan-ning heeft dan de gedaante: V = V0 - V„ = .3R-fAr+Ar * ~ j out VS5b VS2a “SR V/ 15

He.t zal duidelijk zijn, dat de totale weerstandswaardefout *-AT+Ar_)

oR

betrekkelijk weinig invloed op de bij omzetting verkregen analoge uitgangsspanning heeft, zodat de töt de seriescha-keling behorende weerstanden 11-18 niet van zeer hoge nauw-20 keurigheid en lage tolerantie behoeven te zijn, zoals big de uitvoeringsvorm van bekend type volgens fig. 1.

Bij de in het voorgaande aan de hand van fig.

4 beschreven uitvoeringsvorm werd verondersteld, dat iedere toegepaste weerstand 11-18 een weerstandswaarde R met iribe-25 grip van een toelaatbare Weerstandswaardefout heeft.. Bij een andere uitvoeringsvorm, waarbij iedere toegepaste weerstand de weerstandswaarde R/2 heeft, is het mogelijk, dat de aftakking tussen twee opeenvolgende weerstanden met dergelijke weerstandswaarden Slechts via één enkele schakelaar wordt 30 doorverbonden. In plaats van de parallelgeschakelde,. afzonderlijke schakelaars, welke volgens fig. 4 beide met één aftakking zijn verbonden, kan in dat geval iedere aftakking slechts via één schakelaar met de uitgangsaansluiting van een stel schakelaars worden doorverbonden. In reactie op 35 een gedecodeerd digitaal signaal zullen dan zowel een schakelaar van het eerste stel als een schakelaar van het tweede stel worden bekrachtigd . Deze schakelaars zullen dan zich 8200571 - 22 - op onderling gelijke afstanden tot het referent!everbindings-punt uitstrekkende aftakkingen met de respectieve uitgangs-aansluitingen van de beide schakelaarstellen doorverbinden. Wanneer het digitale signaal bijvoorbeeld de gedaante £*0013 5 heeft (numerieke waarde ."1") , zal een schakelaar· van het eerste stel dié aansluiting, welke slechts door één enkele weerstand met de waarde R/2 van het referentieverbindingspunt is gescheiden, met de uitgangsaansluiting van het eerste stel schakelaars doorverbinden; voorts zal een schakelaar van het tweede 10 stel dié aftakking, welke eveneens door één enkele weerstand met de weerstandswaarde R/2 van het referentieverbindingspunt is gescheiden, met de uitgangsaansluiting van het tweede stel doorverbinden. Voor een digitaal signaal fbiojmet de numerieke waarde ”2” worden aftakkingen, welke twee weerstanden van het 15 referentieverbindingspunt zijn gescheiden, met de uitgangs- aansluitingen van de respectieve schakelaarstellen doorverbonden. Voor het digitale signaal foil^met de numerieke waarde '*3W worden aftakkingen, welke ieder drie weerstanden van het referentieverbindingspunt zijn gescheiden, met de respectieve 20 ingangsaansluitingen van de aftrekschakeling 3 doorverbonden.

Dit wil zeggen, dat steeds zich op onderling gelijke afstand tot het referentieverbindingspunt bevindende aftakkingen met de af trekschakeling worden doorverbonden, waardoor de gevolgen van eventuele weerstandswaardefouten in de serieschakeling . 25 11-18 worden geëlimineerd.

Fig. 5 toont het schema van een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding, waarbij de aftrèk-schakeling 3 meer in details is weergegeven. Het zal duidelijk zijn dat de serieschakeling van de weerstanden 11-18, de de-30 codeereenheid 4 en de verschillende stellen schakelaars of schakeleenheden van het schakelnetwerk (switching tree) althans tenminste in hoofdzaak met dié volgens fig. 4 overeenkomen.

De aftrekschakeling bestaat uit een capaciteit 23, waarvan de beide aansluitingen via respectieve schakelaars 21 en 22 met 35 de uitgangsaansluitingen van respectievelijk het eerste en het tweede stel schakelaars kiinnen worden doorverbonden. De beide aansluitingen van de capaciteit 23 kunnen voorts respectievelijk ,; 8200571 - 23 - via een schakelaar 24 worden geaard en via een schakelaar 25 met een bufferversterker 26 worden doorverbonden. Voor besturing van de werking van de schakelaars 21, 22, 24 en 25 dient een besturingsschakeling 27? zoals in fig. 5 met ge-5 broken lijnen is aangeduid, worden de schakelaars 21 voor practisch gelijktijdige'werking bestuurd. Hetzelfde geldt voor de schakelaars 24 en 25. De schakelbesturingsschakeling 27 krijgt niet in de tekening weergegeven tijdritme-impulsen toegevoerd, welke synchroon zijn met de voor toevoer van het 10 digitale signaal aan de decodeereenheid 4 dienende tijdritme-impülsen. De besturingsschakeling 27 reageert op de ontvangen tijdritme-impülsen door bekrachtiging (sluiting) van de schakelaars 21 en 22 gedurende een periode onmiddellijk na toevoer.wan het digitale signaal aan de decodeereenheid 4; 15 vervolgens, gedurende de daarop volgende periode, bekrachtigt de besturingsschakeling 27 de schakelaars 21 en 22, terwijl de bekrachtiging van de schakelaars 24 en 25 wordt onderbroken.

Tijdens bedrijf, dat wil zeggen nadat de decodeereenheid 4 het digitale signaal heeft ontvangen, bekrach-20 tigt de besturingsschakeling 27 de schakelaars 21 en 22, zodat de capaciteit 23 wordt opgeladen tot een potentiaal, welke gelijk is aan het verschil tussen de door de respectieve eerste en tweede schakelaarstellen aan de respectieve aansluitingen van de capaciteit 23 toegevoerde deelspannings-25 potentialen. 'De spanning over de capaciteit 23 vertegenwoordigt dan de door omzetting, verkregen, analoge uitgangsspanning.

Voor het geval, waarin de decodeereenheid het digitale - signaal £*100^ krijgt toegevoerd, levert de schakelaar 22 de potentiaal 6/8V aan de ene ingangsaansluiting van de capa-30 citeit 23, terwijl de schakelaar 21 de potentiaal 2/8V aan de andere aansluiting van de capaciteit levert, hetgeen in een spanning V/2. over de capaciteit 23 resulteert. Nddat de capaciteit tot dit spanningsniveau is opgeladen, worden gelijk-: tijdig de schakelaars 24 en 25 bekrachtigd. De ene aansluiting 35 van de capaciteit wordt dan plotseling op aardpotentiaal gebracht; aangezien de spanning over een capaciteit geen plotselinge verandering kan ondergaan, zal de spanning aan de andere aansluiting van de capaciteit in dezelfde mate dalen als dié 8200571 - 24 - aan de eerstgenoemde aansluiting van de capaciteit. De fauffer-versterker 26 . ontvangt'ials gevolg daarvan een spanning van V/2, gerefereerd aan aarde. De bufferversterker 26 geeft dit analoge spanningsniveau aan de uitgangsaansluiting 2 af.

5 Fig. 6 toont het schema van een analoog/digi- taal-omzetter, waarbij de digitaal/analoog-omzetter volgens de onderhavige uitvinding als wezenlijke, daarvan een integraal deel vormende component wordt toegepast. De analoog/ digitaal-omzetter krijgt opeenvolgende spanningsmonsters van 10 een ingangssignaal toegevoerd; gedurende ieder bemonsterinter-val worden opeenvolgende, geleidelijk toenemende digitale signalen opgewekt, naar hun respectievelijk bijbehorende, analoge waarde omgezet en vervolgens met de ingangsmonsters vergeleken. Wanneer het door omzetting verkregen analoge signaal-15 niveau althans tenminste, nagenoeg gelijk aan het ingangsmonster-niveau is, wordt het digitale signaal, waarvoor deze gelijkheid wordt verkregen, "vergrendeld" en gebruikt voor digitale weergave van het analoge ingangssignaalmonster.

In fig. 6 komen de serieschakeling met de 20 weerstanden 11-18, het eerste en het tweede stel schakelaars, de decodeereenheid 4 en de schakelbesturingsschakeling 27 althans tenminste nagenoeg overeen met dié volgens fig. 5. De uitgangsaansluitingen van de schakelaarstellen worden in dit geval via respectiéve schakelaars 33 en 34 doorverbonden met 25 een capaciteit 35. Deze schakelaars 33 en 34 worden afwisselend bestuurd door de schakelbesturingsschakeling 27. De capaciteit 35 maakt bij deze uitvoeringsvorm' deel van de aftrekschakeling uit.

De opeenvolgende spanningsmonsters van een 30 analoog ingangssignaal verschijnen via een ingangsaansluiting 36; deze opeenvolgende spanningsmonsters worden weergegeven als Deze spanningsmonsters worden met door de hiervoor beschreven digitaal/analoog-omzetting verkregen, analoge spanningsniveaus vergeleken in een vergeli jkingsschakèlxng 35 met een capaciteit 39 en een versterker 40. Een schakelaar 37, waarvan de werking door de besturingsschakeling 27 wordt bestuurd en welke althans tenminste nagenoeg gelijktijdig met v . ...*......... ....... . ......... . .

8200571 - 25 - de schakelaar 34 kan worden bekrachtigd, voert de via de ingangsaans lui ting 36 verschijnende spanningsmonsters toe aan de ene aansluiting van de capaciteit 39. Deze aansluiting kan worden geaard door een schakelaar 38, welke althans ten-5 minste nagenoeg gelijktijdig met de schakelaar 33 kan worden bekrachtigd door de besturingsschakeling 27- De andere aansluiting van de capaciteit 39 is verbonden met de ingangs-aansluiting van de versterker 40; hetzelfde geldt voor de capaciteit 35. Een schakelaar 41, welke gelijktijdig met de 10 schakelaars 34 en 37 door de besturingsschakeling 27 wordt bekrachtigd, sluit de uitgang van de versterker 40 naar de ingang kort.

De decodeereenheid 4 krijg't gedurende iedere bemonsteriiigsperiode een geleidelijk veranderend, digitaal 15 signaalj^B^Bg] toegevoerd, dat afkomstig is van een door een klokimpulsgenerator 31 aangedreven teller 32. Bij de toevoer van opeenvolgende klokimpulsen aan de teller 32 neemt de telwaarde daarvan in opeenvolgende stappen toe van 000 tot 111 . Dit opeenvolgend toenemende digitale signaal wordt 20 enerzijds door de decodeereenheid 4 gedecodeerd en anderzijds bit voor bit toegevoerd aan respectieve grendelschakelingen 42, 43 en 44, welke met de uitgang van de versterker 40 zijn gekoppeld en dienen voor vergrendeling of opslag van de ontvangen digitale signalen in reactie op het uitgangssignaal 25 van een vergelijkingsschakeling.

Aangenomen wordt, nu, dat tijdens bedrijf een spanningsmonster Vin aan de ingangsaansluiting 36 wordt toegevoerd. Gedurende het bemonsterinterval, waarin dit spanningsmonster wordt-aangeboden, levert de klokimpulsgenerator 30 31 opeenvolgende klokimpulsen aan de daarop zijn telwaarde verhogende teller 32. Bij iedere toename van de telwaarde decodeert de decodeereenheid 4 deze waarde voor bekrachtiging van een respectievelijk in aanmerking komende- schakelaar van het eerste en het tweede stel, zoals in het voorgaande is 35 beschreven. Ieder door de teller 32 gegenereerd digitaal signaal wórdt derhalve in een respectievelijk bijbehorend, analoog spanningsniveau omgezet.

V - - ---------- 8200571 - 26 -

Na de decodering van ieder aldus gegenereerd, digitaal signaal bekrachtigt de schakelbesturingsschakeling 27 afwisselend··», eerst de schakelaars 34, 37 en 41 en vervolgens de schakelaars 33 en 38. Wanneer de schakelaar 34 5 wordt gesloten, wordt de aan de uitgangsaansluiting van het eerste stel schakelaars verschijnende spanning aan de capaciteit 35 töegevoerd. Tegelijkertijd wordt het analoge spanningsmonster door de schakelaar 37 aan de capaciteit 39 toegevoerd. Als gevolg daarvan kan de spanning over de 10 capaciteiten 39 en 35 worden weergegeven als V^n - V .. Daarna verbreekt de besturingsschakeling 27 de bekrachtiging van de schakelaars 34 en 27 en worden de schakelaars 33 en 38 bekrachtigd. De capaciteit 35 ondergaat dan een spanningsdaling met een bedrag V2, welke spanningswaarde aan de uitgangs-15 aansluiting van het tweede stel schakelaars verschijnt; de spanning aan de capaciteit 39 daalt met het bedrag V^n* De spanning over de capaciteiten 39 en 35 kan dan worden weergegeven door - (V^ - V2) . Deze spanning wordt toegevoerd aan de versterker 40, welke onderzoekt of het verschil tussen 20 de analoge ingangsspanning Vin en het door de digitaal/analoog-omzetter afgegeven, analoge spanningsniveau (V^ - V2> althans •tenminste nagenoeg gelijk nul is. Zodra dit het geval is, levert de versterker 40 een desbetreffend vergelijkings- uitgangssignaal aan de drie grendelschakelingen 42, 43 en 44, . 25 welke dan de door de teller 32 bereikte, digitale telwaarde in opslag nemen.

Het zal duidelijk zijn, dat de vergelijkings-schakeling met de versterker 40 het vergelijkingsuitgangs-signaal niet eerder afgeeft dan dat het digitale signaal 30 in voldoende mate is toegenomen om zeker te stellen, dat het met dit signaal corresponderende, door de digitaal/analoog-omzetter afgegeven spanningsniveau althans tenminste nagenoeg gelijk aan het analoge ingangs spanningsmonster is. Op dat tijdstip ontvangen de digitale uitgangsaansluitingen 45, 46 en 35 47 van de respectieve grendelschakelingen 42, 43 en 44 het digitale signaallB^^J] toegevoerd, dat de digitale weergave v^n het analoge ingangsspanningsmonster ν±η vormt. ......

8200571 - 27 -

Bij een andere uitvoeringsvorm, kan de aftrek-schakeling volgens fig. 5 worden toegepast; de bufferver-sterker 26 kan worden vervangen door een verschilversterker, welke is uitgevoerd voor vergelijking van de analoge ingangs-5 spanningsmonsters V^n met de door de digitaal/analoog-om-zetter volgens·.'deuitvinding af gegeven, analoge uitgangs-spanning V Wanneer het analoge spanningsmonster bij vergelijking met het door omzetting verkregen uitgangssignaal daartoe aanlèiding geeft, levert de verschilversterker een 10 geschikt grendelsignaal aan de grendelschakelingen 42, 43 en 44.

Hoewel de uitvinding in het voorgaande is beschreven aan de hand van bepaalde voorkeursuitvoeringsvormen, zal het duidelijk zijn, dat verschillende wijzigingen in de 15 details en de samenhang van details van de beschreven uitvoeringsvorm kunnen worden aangebracht, zonder dat daarbij het kader van de uitvinding wordt overschreden; zoals ovèrigens uit sommige van de beschreven uitvoeringsvormen reeds naar voren is gekomen. Samenvattend kan worden gesteld, dat de 20 onderhavige uitvinding een digitaal/analoog-omzetter van betrekkelijk geringe kosten verschaft, welke als geïntegreerde schakeling kan worden uitgevoerd, zodanig, dat de toegep.aste weerstanden als geïntegreerde schakeling op een gemeenschappelijke drager kunnen worden gevormd, zonder dat daarbij . 25 nauwkeurige weerstandstolerantiewaarden behoeven te worden aangehouden.

,,, 82 0 0 5 7 1

Claims (16)

1. Digitaal/analoog-omzetter met een serie-schakeling van weerstanden en zich steeds tussen twee dergelijke weerstanden bevindende verbindingspunten, waarvan het althans tenminste nagenoeg in het midden van de serieschakeling 5 gelegen verbindingspunt als referehtieverbindingspunt dient, middelen voor levering van een spanning aan de.serieschakeling, en met een aantal met de genoemde verbindingspunten gekoppelde schakelmiddelen, welke selectief kunnen worden bekrachtigd voor doorlating van een aan een dergelijk verbindingspunt ver-10 schijnende spanningspotentiaal naar een uitgangsaansluiting, met het kenmerk, dat de schakelmiddelen zijn verdeeld in twee stellen, waarvan de respectieve uitgangsaansluitingen zijn verbonden met respectievelijk de ene en de andere ingangsaan-s lui ting van een aftrekschakeling voor aftrekking van de naar 15 de uitgangsaans lui ting van het ene stel schakelaars doorgelaten spanningspotentiaal van de naar de uitgangsaansluiting van het andere stel schakelaars doorgelaten spanningspotentiaal en voor afgifte van een analoog uitgangssignaal, waarbij een schakel-besturingsschakeling aanwezig, welke op de ontvangst van een 20 meer-bits digitaal signaal reageert door bekrachtiging van respectievelijk tot het eerste en het'•.tweede stel behorende schakelmiddelen, als aangewezen door het digitale signaal, zodanig, dat daardoor de aan respectievelijk bij de bekrachtigde schakelmiddelen behorende en ter weerszijden van het referentie-25 verbindingspunt gelegen verbindingspunten verschijnende span-ningspotentialen naar de aftrekschakeling wórden doorgelaten.

2. Digitaal/analoog-omzetter volgens conclusie 1, waarbij van de twee respectievelijk bij de bekrachtigde schakelmiddelen behorende verbindingspunten het ene van het 30 referentieverbindingspunt is gescheiden door een aantal weerstanden, dat met niet meer dan een vooraf bepaald bedrag ver-1 schilt van het aantal weerstanden, waardoor het andere, aan de andere zijde van het referentieverbindingspunt gelegen verbindingspunt daarvan gescheiden is. 35

\ 3. Digitaal/analoog-omzetter volgens conclusie 2, 82 0 0 5 7 1 - 29 - ' met het kenmerk, dat de weerstanden ieder een weerstandswaarde hebben, welke van een gewenste waarde R afwijkt, waarbij het vooraf bepaalde bedrag één enkele weerstand omvat.

4. Digitaal/analoog-omzetter volgens conclusie 5 3, met het kenmerk, dat de beide respectievelijk bij de be krachtigde schakelaars behorende verbindingspunten door onderling gelijke aantallen weerstanden van het referentiever-bindingspunt zijn gescheiden, wanneer het digitale signaal een even numerieke waarde heeft, doch door onderling één ver- 10 schillende aantallen weerstanden van het referentieverbindings-puntc.zijn gescheiden, wanneer het digitale signaal een oneven numerieke waarde heeft.

5. Digitaal/analoog-omzetter volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de afwijking van de werkelijke waarde 15 van iedere weerstand ten opzichte van de gewenste waarde toeneemt naarmate de desbetreffende weerstand verder van het referentieverbindingspunt verwijderd in de serieschakeling is opgenomen.

6. Digitaal/analoog-omzetter volgens conclusie 20 1, met het kenmerk, dat de met elkaar in serieschakeling op genomen weerstanden op een gemeenschappelijke drager voor een geïntegreerde schakeling zijn gevormd.

7. Digitaal/analoog-omzetter volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de met elkaar in een serieschakeling 25 opgenomen weerstanden volgens een serpentine-configuratie zijn gevormd, zodanig, dat de stroom door onderling evenver van het referentiéverbindingspunt verwijderde en ter weerszijden daarvan gevormde weerstanden in dezelfde richting vloeit. . 30

8. Digitaal/analoog-omzetter volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de aftrekschakeling een tussen zijn ene ingangsaansluiting en zijn andere ingangsaansluiting opgenomen capaciteit voor opslag van het analoge uitgangssignaal bevat.

9. Digitaal/analoog-omzetter volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de aftrekschakeling een met de . capaciteit 'gekoppelde bufferversterker voor levering van het ópgeslagen, analoge uitgangssignaal aan een uitgangsaansluiting bevat. 82 0 0 5 7 1 -SO-

10. Digitaal/analoog-omzetter volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de aftrekschakeling is voorzien van een aan zijn beide aansluitingen met de respectieve ingangs-aansluitingen van de aftrekschakeling verbonden capaciteit, 5 eerste schakelaars voor toevoer aan de capaciteit van de door de genoemde schakelmiddelen doorgelaten spanningspoten-tialen, een bufferversterker, tweede schakelaars voor verbinding van de ene aansluiting van de capaciteit met de bufferversterker en de andere aansluiting van de capaciteit met een 10 punt van refëreïitiepotentiaal, en van een besturingsschakeling voor afwisselende bekrachtiging van de eerste schakelaar en de tweede schakelaar.

11. Digitaal/analoog-omzetter volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de schakelbesturingsinrichting is 15 voorzien van een decodeereenheid-voor decodering van ieder ontvangen digitaal signaal tot een respectievelijk bijbehorend schakelbesturingssignaal voor bekrachtiging van vooraf bepaalde schakelmiddelen van het eerste stel en vooraf bepaalde schakelmiddelen van het tweede stel als functie van 20 het gedecodeerde digitale signaal.

12. Omzetter, omvattende: een bron voor afgifte van een in opeenvolgingen veranderend, digitaal signaal; een met die bron gekoppelde digitaal/analoog-omzetter voor omzetting van het in opeenvolgingen veranderende, digitale 25 signaal in respectievelijk daarmede overeenkomende, analoge signaalniveaus, welke digitaal/analoog-omzetter een serie-schakeling van een aantal weerstanden met tussengelegen:;' verbindingspunten bevat, van welke verbindingspunten het althans tenminste nagenoeg in het midden van de seriescha-30 keling gelegen verbindingspunt als referentieverbindingspunt dient; middelen voor. toevoer van een spanning aan de serie-schakeling; met de verschillende verbindingspunten verbonden en selectief bekrachtigbare schakelmiddelen voor doorlating van een aan een dergelijk verbindingspunt verschijnende 35 spanningspotentiaal; een aftrekschakeling met een eerste stel en de tweede ingangsaansluiting met een tweede stel van de genoemde schakelaars is verbonden voor aftrekking van de door .... 8 2 0 0 5 7 1 - 31 - het ene stel schakelaars doorgelaten spanningspotentiaal van de door het andere stel schakelaars doorgelaten spanningspotentiaal; een schakelbesturingsinrichting, welke op het digitale signaal reageert door bekrachtiging van door dat 5 digitale signaal aangewezen schakelmiddelen van zowel het eerste als het tweede stel en voor doorlating van de aan de respectievelijk bij de bekrachtigde schakelmiddelen behorende en ter weerszijden van het referentieverbindingspunt gelegen verbindingspunten verschijnende spanningspotentialen 10 naar de aftrekschakeling; den bron voor afgifte van een analoog signaal; een vergelijkingsschakeling voor vergelijking van het door de laatstgenoemde bron geleverde, analoge signaal met het door de digi taal/analoog-omzetter geproduceerde, - analoge signaalniveau; en selectiemiddelen voor selectie van 15 dat digitale signaal, waarvan het door omzetting verkregen, analoge signaalniveau volgens de vergelijking overeenkomt met het door de laatstgenoemde bron geleverde, analoge signaal, zodanig, dat een.ldigitale weergave van dat analoge signaal wordt verkregen.

13. Omzetter volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de ene en de andere, respectievelijk bij de tot het eerste stel en het tweede stel behorende schakelinid-delèn- behorende verbindingspunt van het referentieverbindings-punt zijn geschèiden door aantallen weerstanden, welke met 25 niet meer dan een vooraf , bepaald, bedrag van elkaar verschillen.

14. Omzetter volgens conclusie 13, met het. kenmerk, dat de aftrekschakeling is voorzien van een capaci- ' text, een eerste schakelaar voor levering van een door tot het eerste stel behorende schakelmiddelen doorgelaten spannings-30 potentiaal aan de capaciteit, een tweede schakeling voor levering van een door tot het tweede .stel behorende schakelmiddelen doorgelaten spanningspotentiaal aan de capacitèit, en van een besturingsschakeling voor afwisselende bekrachtiging van de eerste en de tweede schakelaar.

15. Omzetter volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de vergeli jkingsschakeling is voorzien van een verdere capaciteit, een althans tenminste nagenoeg gelijktijdig V ........-..... ..... ... . 8200571 - 32 - met de eerste schakelaar bekrachtigbare, derde schakelaar voor levering van het analoge signaal aan de extra capaciteit, een althans tenminste nagenoeg gelijktijdig met de tweede schakelaar bekrachtigbare, vierde schakelaar voor levering van een referentiespanning aan de verdere capaciteit, waarbij de eerstgenoemde en de verdere capaciteit met elkaar zijn doorverbonden ter verkrijging van een door de genoemde capaciteiten van de schakelaars gescheiden verbindingspunt, en van een met dit 'verbindingspunt gekoppelde versterker voor afgifte van een vergelijkingssignaal wanneer de spanning in het verbindingspunt bij benadering gelijk is aan een vooraf bepaald niveau.

16. Omzetter volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat de selectiemiddelen met de bron voor afgifte van het digitale signaal gekoppelde grendelmiddelen omvatten, welke op het vergeli jkingssignaal reageren door vergrendelende opname van het door de bron voor afgifte van een digitaal signaal op dat ogenblik geleverde, digitale signaal. ir;. ' 8200571