RU146932U1 - DIGITAL ANALOG CONVERTER - Google Patents
DIGITAL ANALOG CONVERTER Download PDFInfo
- Publication number
- RU146932U1 RU146932U1 RU2014116594/08U RU2014116594U RU146932U1 RU 146932 U1 RU146932 U1 RU 146932U1 RU 2014116594/08 U RU2014116594/08 U RU 2014116594/08U RU 2014116594 U RU2014116594 U RU 2014116594U RU 146932 U1 RU146932 U1 RU 146932U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- digital
- analog converter
- outputs
- resistance
- bit
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
1. Цифроаналоговый преобразователь, содержащий n-разрядный регистр, отличающийся тем, что содержит дополнительный n-разрядный регистр, к входам регистров подключены соответствующие выходы блока управления, а к выходам регистров подключены n-разрядные резисторные R-2R-матрицы, одна пара выходов резисторных матриц через резисторы с сопротивлением 2·R Ом подключена к заземлению, а другая пара выходов матриц подключена к входам трансформатора, вход блока управления является входом цифроаналогового преобразователя, а его выходом является выход трансформатора.2. Цифроаналоговый преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что трансформатор выполнен с возможностью изменения коэффициента трансформации.3. Цифроаналоговый преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что n-разрядная R-2R матрица содержит n параллельных резисторов с сопротивлением 2·R Ом, которые соединены между собой n-1 резисторами с сопротивлением R Ом и через резистор с сопротивлением 2·R Ом подключена к заземлению.4. Цифроаналоговый преобразователь по п. 3, отличающийся тем, что к входам R-2R матрицы подключены ключи, один вход которых подключен к заземлению, а другой к источнику напряжения.1. A digital-to-analog converter containing an n-bit register, characterized in that it contains an additional n-bit register, the corresponding outputs of the control unit are connected to the inputs of the registers, and n-bit resistor R-2R matrices, one pair of resistor outputs are connected to the outputs of the registers matrices through resistors with a resistance of 2 · R Ohm is connected to ground, and another pair of matrix outputs is connected to the transformer inputs, the input of the control unit is the input of the digital-to-analog converter, and its output is the output transformatora.2. A digital-to-analog converter according to claim 1, characterized in that the transformer is configured to change the transformation coefficient. 3. The digital-to-analog converter according to claim 1, characterized in that the n-bit R-2R matrix contains n parallel resistors with a resistance of 2 · R Ohms, which are interconnected by n-1 resistors with a resistance of R Ohms and through a resistor with a resistance of 2 · R Ohms connected to ground. 4. The digital-to-analog converter according to claim 3, characterized in that the keys are connected to the inputs of the R-2R matrix, one input of which is connected to ground, and the other to a voltage source.
Description
Полезная модель относится к цифроаналоговым преобразователям и может быть использована в устройствах преобразования цифрового кода в аналоговую электрическую величину, а также в регуляторах громкости цифрового звукового кода [H03M 1/66].The utility model relates to digital-to-analog converters and can be used in devices for converting a digital code into an analog electric quantity, as well as in volume controls of a digital sound code [
Известны различные типы цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) [1], построенные как на резистивных матрицах различного типа, так и на основе преобразования частоты в напряжение.Various types of digital-to-analog converters (DACs) are known [1], built both on resistive arrays of various types and on the basis of frequency to voltage conversion.
К недостаткам известных ЦАП можно отнести технологическую сложность и дороговизну изготовления прецизионных резистивных матриц, а второго типа ЦАП - недостаточную точность и линейность характеристики преобразования. Известно, что прецизионные резистивные матрицы можно изготовить только по тонкопленочной технологии, включающей функциональную подгонку сопротивлений резисторов, а не по полупроводниковой, что и определяет указанные недостатки.The disadvantages of the known DACs include the technological complexity and high cost of manufacturing precision resistive arrays, and the second type of DACs is the lack of accuracy and linearity of the conversion characteristics. It is known that precision resistive matrices can only be manufactured using thin-film technology, including functional fitting of resistors, rather than semiconductor, which determines these disadvantages.
Наиболее близким по технической сущности является ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (патент РФ №2275740), содержащий, регистр, входы которого являются входами ЦАП, и операционный усилитель, выход которого является выходом ЦАП. Выходы регистра подключены к входам блока импульсных усилителей, выходы которого подключены к входам матрицы светодиодов, которая оптически связана с фотоприемником, соединенным с операционным усилителем.The closest in technical essence is the DIGITAL ANALOG CONVERTER (RF patent No. 2275740), containing, a register, the inputs of which are inputs of the DAC, and an operational amplifier, the output of which is the output of the DAC. The outputs of the register are connected to the inputs of the block of pulse amplifiers, the outputs of which are connected to the inputs of the matrix of LEDs, which is optically connected to a photodetector connected to the operational amplifier.
Недостатками описанного устройства являются: низкое быстродействие из-за применения импульсных усилителей, а также значительные массогабаритные показатели обусловленные применением матрицы светодиодов на которую кроме того приходится основное потребление мощности.The disadvantages of the described device are: low speed due to the use of pulse amplifiers, as well as significant weight and size indicators due to the use of a matrix of LEDs, which in addition accounts for the main power consumption.
Цель полезной модели состоит в улучшении эксплуатационных показателей цифроаналогового преобразователя.The purpose of the utility model is to improve the performance of a digital-to-analog converter.
Технический результат состоит в увеличении быстродействия и точности преобразования ЦАП.The technical result consists in increasing the speed and accuracy of the conversion of the DAC.
Технический результат достигается за счет того, что прототип, содержащий n разрядный регистр отличается тем, что содержит дополнительный n разрядный регистр, к входам регистров подключены соответствующие выходы блока управления, а к выходам регистров подключены n разрядные резисторные R-2R матрицы, одна пара выходов резисторных матриц через резисторы с сопротивлением 2·R Ом подключена к заземлению, а другая пара выходов матриц подключена к входам трансформатора, вход блока управления является входом цифроаналогового преобразователя, а его выходом является выход трансформатора.The technical result is achieved due to the fact that the prototype containing n bit register is different in that it contains an additional n bit register, the corresponding outputs of the control unit are connected to the inputs of the registers, and n bit resistor R-2R matrices, one pair of resistor outputs are connected to the outputs of the registers matrices through resistors with a resistance of 2 · R Ohm is connected to ground, and another pair of matrix outputs is connected to the transformer inputs, the input of the control unit is the input of a digital-to-analog converter, and its output is the output transformer.
В частности, трансформатор выполнен с возможностью изменения коэффициента трансформации.In particular, the transformer is configured to change the transformation ratio.
В частности, n разрядная R-2R матрица содержит n параллельных резисторов с сопротивлением 2·R Ом, которые соединены между собой n-1 резисторами с сопротивлением R Ом и через резистор с сопротивлением 2·R Ом подключена к заземлению.In particular, the n-bit R-2R matrix contains n parallel resistors with a resistance of 2 · R Ohms, which are interconnected by n-1 resistors with a resistance of R Ohms and are connected to ground through a resistor with a resistance of 2 · R Ohms.
В частности, к входам R-2R матрицы подключены ключи, один вход которых подключен к заземлению, а другой к источнику напряжения.In particular, keys are connected to the inputs of the R-2R matrix, one input of which is connected to ground, and the other to a voltage source.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг. 1 представлена структурная схема цифроаналогового преобразователя.In FIG. 1 is a block diagram of a digital-to-analog converter.
На фиг. 2 представлено схематичное изображение параллельного четырехразрядного ЦАП.In FIG. 2 is a schematic representation of a parallel four-bit DAC.
На фиг. 3 представлены эпюры, поясняющие принцип работы устройства.In FIG. 3 presents diagrams explaining the principle of operation of the device.
Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation
Цифроаналоговый преобразователь содержит блок управления 1, который соединен с n разрядным регистром 2 и n разрядным регистром 3. Выходы регистров 2 и 3 соответственно подключены к входам n разрядных резисторных матриц 4 и 5. Одна пара выходов резисторных R-2R матриц 4 и 5 через резисторы 6 и 7 подключена к заземлению 8, другая пара выходов матриц 4 и 5 подключена к трансформатору 9.The digital-to-analog converter contains a
Четырехразрядный цифроаналоговый преобразователь (фиг. 2) содержит резисторную матрицу 10 с 4 параллельными резисторами, сопротивление которых составляет 2·R Ом, которые сообщаются между собой 3 сопротивлениями с номиналом R Ом. К параллельным резисторам подключены ключи 11-14. К одному входу ключей 11-14 подключен источник питания, а к другому входу подключено заземление 15, Ключу 11 соответствует значение младшего разряда цифрового кода. К выходу параллельного резистора, соответствующего младшему разряду цифрового кода подключено сопротивление 16, выход которого подключен к заземлению 15. К выходу параллельного резистора, соответствующего старшему разряду цифрового кода подключена клемма выходного напряжения.The four-digit digital-to-analog converter (Fig. 2) contains a
Сопротивление резисторов 6, 7 и 16 составляет 2·R Ом.The resistance of the
Блок управления 1 реализует поочередное подключение входного цифрового кода к регистру 2 или 3. В зависимости от знака преобразуемого цифрового кода. Если старший бит цифрового кода «1», то блок управления 1 подает цифровой код на соответствующие входы регистра 2, а если старший бит «0», то блок управления 1 подает цифровой код на соответствующие входы регистра 3. Тем самым реализуется смена полярности аналогово сигнала на выходе трансформатора 9. Логическому «0» старшего бита преобразуемого цифрового кода соответствует положительная полярность на выходе трансформатора 9, логической «1» старшего бита соответствует отрицательная полярность сигнала на выходе трансформатора 9.The
Выходной сигнал формируется в трансформаторе 9, который реализует функцию сумматора, и тем самым обеспечивает восстановление исходного цифрового сигнала, а также обеспечивает гальваническую развязку между преобразователем и потребителем.The output signal is generated in the
Изменение коэффициента трансформации трансформатора 9 позволяет изменять уровень выходного сигнала.Changing the transformation coefficient of the
Цифроаналоговый преобразователь работает следующим образом.Digital-to-analog Converter operates as follows.
Преобразуемый цифровой код подают на вход блока управления 1.The converted digital code is fed to the input of the
В период времени от T1 до T2 (фиг. 3) блок управления 1 направляет цифровой код на соответствующие разряды регистра 3. Напряжение в точке «а» иллюстрирует эпюра 2 на фиг. 3. На выходах регистра 3 в этот момент напряжение равно нулю. Ток протекает через выходной трансформатор 9 от точки «а» к точке «б», формируя положительную полуволну выходного напряжения на вторичной обмотке трансформатора 9.In the period from T1 to T2 (Fig. 3), the
В период времени от T2 до T3 блок управления 1 направляет цифровой код на соответствующие входы регистра 2. Напряжение в точке «б» соответствует эпюре 3 на графике. Напряжение на выходах регистра 2 в данный момент времени равно нулю. Ток через выходной трансформатор протекает в направлении от точки «б» к точке «а», формируя отрицательную полуволну выходного напряжения на вторичной обмотке выходного трансформатора 9.In the period from T2 to T3, the
В результате поочередной работы регистра 2 и 3 и двух матриц 4 и 5, на вторичной обмотке выходного трансформатора 9 формируется полноценное переменное выходное напряжение преобразователя - эпюра 1 на фиг. 3.As a result of the alternate operation of the
Расчет значений выходного напряжения продемонстрируем на примере работы аналогичного четырехразрядного ЦАП (фиг. 2).We will demonstrate the calculation of the output voltage values by the example of the operation of a similar four-digit DAC (Fig. 2).
Если ключи 11-14 находятся в положении "0", то выходное напряжение будет равно нулю.If the keys 11-14 are in the "0" position, then the output voltage will be zero.
Если ключ 11 младшего разряда цифрового кода установлен в положение "1", а все остальные в положение "0", тоIf the
Uвых=V*1/16.U o = V * 1/16.
Если ключ 12 первого разряда установлен в положение "1", а все остальные в положение "0", тоIf the key 12 of the first category is set to position "1", and all the others to position "0", then
Uвых=V*1/8.U o = V * 1/8.
Если ключи 11 и 12 установлены в положение "1", а все остальные в положение "0", тоIf the
Uвых=V*(1/16+1/8).U out = V * (1/16 + 1/8).
В общем случае получим:In the general case, we get:
Uвых=V*(A0*1/16+A1*1/8+A2*1/4+A3*1/2),U o = V * (A 0 * 1/16 + A 1 * 1/8 + A 2 * 1/4 + A 3 * 1/2),
где Ai=1, если соответствующий ключ (Кi) находится в положении "1" и Ai=0, если соответствующий ключ находится в положении "0".where A i = 1 if the corresponding key (K i ) is in position "1" and A i = 0 if the corresponding key is in position "0".
То есть, замыкая различными способами ключи К0…К3, то есть, подавая на вход четырехбитный код A3A2A1A0, можно получить 24=16 различных значений выходного напряжения (от Uвых=0 до Uвых=V*(1-1/16) с шагом Δ=V*1/16).That is, by closing the keys K 0 ... K 3 in various ways, that is, by applying a four-bit code A 3 A 2 A 1 A 0 to the input, you can get 2 4 = 16 different values of the output voltage (from U o = 0 to U o = V * (1-1 / 16) with a step Δ = V * 1/16).
Таким образом, данная схема представляет собой простейший параллельный четырехбитный цифро-аналоговый преобразователь.Thus, this circuit is the simplest parallel four-bit digital-to-analog converter.
Аналогично можно построить восьми, десяти, двенадцати и n-битный ЦАП.Similarly, you can build eight, ten, twelve and n-bit DACs.
В общем случае, для n-битного ЦАП будем иметь:In the general case, for an n-bit DAC, we will have:
Uвых=V*∑(Ai*1/2n-i),U o = V * ∑ (A i * 1/2 ni ),
где i - номер разряда (i=0, 1, 2…n-1), Ai=1, если соответствующий ключ замкнут на шину питания и Ai=0, если соответствующий ключ замкнут на общий провод.where i is the discharge number (i = 0, 1, 2 ... n-1), A i = 1, if the corresponding key is closed on the power bus and A i = 0, if the corresponding key is closed on the common wire.
Шаг определяется по формуле: Δ=V/2n, где n - общее число разрядов.The step is determined by the formula: Δ = V / 2 n , where n is the total number of bits.
Рассматриваемый цифроаналоговый преобразователь (фиг. 1) можно реализовать на микроконтроллере с достаточным количеством неиспользуемых ножек.The considered digital-to-analog converter (Fig. 1) can be implemented on a microcontroller with a sufficient number of unused legs.
В классической R-2R матрице при преобразовании переменного звукового сигнала необходимо сформировать виртуальный "0", то есть поставить матрицу в среднее значение выходного напряжение равного половине напряжения питания, что соответствует "0" в звуковом сигнале.In the classical R-2R matrix, when converting an alternating sound signal, it is necessary to form a virtual "0", that is, put the matrix in the average value of the output voltage equal to half the supply voltage, which corresponds to "0" in the sound signal.
Этот недостаток требует использования на выходе резисторной матрицы разделительной конденсатор для подавления постоянной составляющей. Также в классическом варианте реализации резисторной матрицы различается логика при формировании положительного и отрицательного полупериода, для максимального уровня положительного полупериода все разряды необходимо поставить в положение "1", а для максимального уровня отрицательного полупериода - в "0".This drawback requires the use of an isolation capacitor at the output of the resistor matrix to suppress the DC component. Also, in the classic embodiment of the implementation of the resistor matrix, the logic is different when forming a positive and negative half-cycle, for the maximum level of a positive half-period, all digits must be set to "1", and for the maximum level of a negative half-cycle - to "0".
В предлагаемом ЦАП при отсутствии звукового сигнала обе матрицы находятся в положении полного нуля и соответственно логика формирования полупериодов резисторными матрицами 4 и 5 одинакова.In the proposed DAC, in the absence of an audio signal, both matrices are in the full zero position and, accordingly, the logic of half-cycle formation by the
К положительным эффектам от использования ЦАМ можно отнести следующее:The positive effects of using CAM include the following:
- увеличение быстродействия преобразования, ограничиваемое скоростью переключения блока управления 1; оно реализуется за счет уменьшения количества компонентов электрической схемы;- increase conversion speed, limited by the switching speed of the
- повышение точность преобразования за счет линеаризации характеристики преобразователя, которая достигается за счет того, что используемая резисторная матрица не формирует виртуальный ноль и тем самым выпрямляет характеристику в районе нулевого положения.- improving the accuracy of the conversion due to the linearization of the characteristics of the Converter, which is achieved due to the fact that the used resistor matrix does not form a virtual zero and thereby rectifies the characteristic in the region of the zero position.
В качестве положительных эффектов можно выделить снижение стоимости преобразователя за счет того, что можно использовать резисторы с меньшей точностью.As positive effects, we can distinguish a reduction in the cost of the converter due to the fact that it is possible to use resistors with less accuracy.
Источники информации:Information sources:
1. Федорков Б.Г., Телец В.А. Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование, параметры, применение. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 320 с.1. Fedorkov B.G., Taurus V.A. DAC and ADC chips: operation, parameters, application. - M .: Energoatomizdat, 1990 .-- 320 p.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014116594/08U RU146932U1 (en) | 2014-04-25 | 2014-04-25 | DIGITAL ANALOG CONVERTER |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014116594/08U RU146932U1 (en) | 2014-04-25 | 2014-04-25 | DIGITAL ANALOG CONVERTER |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU146932U1 true RU146932U1 (en) | 2014-10-20 |
Family
ID=53384094
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014116594/08U RU146932U1 (en) | 2014-04-25 | 2014-04-25 | DIGITAL ANALOG CONVERTER |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU146932U1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2622623C1 (en) * | 2015-12-24 | 2017-06-16 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭТАЛОН САУНД" | Method for digital-to-analogue conversion |
RU180208U1 (en) * | 2018-01-25 | 2018-06-06 | Соколовский Михаил Ефимович | DIGITAL ANALOGUE CONVERTER |
WO2019147166A1 (en) * | 2018-01-25 | 2019-08-01 | СОКОЛОВСКИЙ, Михаил Ефимович | Method of manufacturing a digital-to-analog converter |
WO2019147167A1 (en) * | 2018-01-25 | 2019-08-01 | СОКОЛОВСКИЙ, Михаил Ефимович | Digital-to-analog converter |
RU2713758C1 (en) * | 2019-03-29 | 2020-02-07 | Соколовский Михаил Ефимович | Digital-to-analogue converter |
-
2014
- 2014-04-25 RU RU2014116594/08U patent/RU146932U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2622623C1 (en) * | 2015-12-24 | 2017-06-16 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭТАЛОН САУНД" | Method for digital-to-analogue conversion |
RU180208U1 (en) * | 2018-01-25 | 2018-06-06 | Соколовский Михаил Ефимович | DIGITAL ANALOGUE CONVERTER |
WO2019147166A1 (en) * | 2018-01-25 | 2019-08-01 | СОКОЛОВСКИЙ, Михаил Ефимович | Method of manufacturing a digital-to-analog converter |
WO2019147167A1 (en) * | 2018-01-25 | 2019-08-01 | СОКОЛОВСКИЙ, Михаил Ефимович | Digital-to-analog converter |
RU2713758C1 (en) * | 2019-03-29 | 2020-02-07 | Соколовский Михаил Ефимович | Digital-to-analogue converter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU146932U1 (en) | DIGITAL ANALOG CONVERTER | |
US3019426A (en) | Digital-to-analogue converter | |
US11640196B2 (en) | Unit element for performing multiply-accumulate operations | |
CN101939919A (en) | Current-time digital-to-analog converter | |
TW201228244A (en) | Successive approximation analog-to-digital converter having auxiliary prediction circuit and method thereof | |
CN104967451A (en) | Successive approximation type analog-to-digital converter | |
US8319673B2 (en) | A/D converter with compressed full-scale range | |
CN110022157A (en) | Signal processing apparatus and delta-sigma modulator | |
CN109309498B (en) | Current steering type digital-to-analog converter based on thermometer code | |
RU2602396C1 (en) | Digital-to-analogue converter | |
CN108540135B (en) | Digital-to-analog converter and conversion circuit | |
RU2562371C1 (en) | Method of adjustment of volume level | |
CN111628772A (en) | High-speed high-precision time domain analog-to-digital converter | |
KR102654276B1 (en) | Analog to digital converter and semiconductor apparatus using the same | |
TWI426712B (en) | Analog - to - digital conversion circuit | |
RU170159U1 (en) | Hardware implementation of an artificial neuron | |
RU164160U1 (en) | DIGITAL ANALOG CONVERTER DEVICE | |
CN106130549B (en) | Digital-to-analog converter with adjustable voltage conversion rate | |
RU2713758C1 (en) | Digital-to-analogue converter | |
JP2016082509A (en) | Resistance type DA converter | |
RU2622623C1 (en) | Method for digital-to-analogue conversion | |
CN109802680B (en) | Capacitor array and analog-to-digital converter based on fractional reference | |
Hosur et al. | Design and Implementation of 10 Bit, 2MS/s Split SAR ADC Using 0.18 um CMOS Technology | |
WO2022241698A1 (en) | Analog-to-digital conversion circuit, integrated chip, display device, and analog-to-digital conversion method | |
TWI763525B (en) | Analog-to-digital converter and method of operating same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20160426 |
|
NF1K | Reinstatement of utility model |
Effective date: 20170524 |
|
PC11 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20170621 |
|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20190426 |