RU2390929C1 - Digital-to-analogue converter - Google Patents

Digital-to-analogue converter Download PDF

Info

Publication number
RU2390929C1
RU2390929C1 RU2009115226/09A RU2009115226A RU2390929C1 RU 2390929 C1 RU2390929 C1 RU 2390929C1 RU 2009115226/09 A RU2009115226/09 A RU 2009115226/09A RU 2009115226 A RU2009115226 A RU 2009115226A RU 2390929 C1 RU2390929 C1 RU 2390929C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dac
micro
microlens
case
optical axis
Prior art date
Application number
RU2009115226/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Иванович Волков (RU)
Борис Иванович Волков
Original Assignee
Борис Иванович Волков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Борис Иванович Волков filed Critical Борис Иванович Волков
Priority to RU2009115226/09A priority Critical patent/RU2390929C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2390929C1 publication Critical patent/RU2390929C1/en

Links

Abstract

FIELD: information technology.
SUBSTANCE: digital-to-analogue converter (DAC) can be used to convert codes into analogue signals. The DAC has a register, a block of pulsed amplifiers, a photodetector and an operational amplifier. The DAC includes a piezoelectric transducer, having an opaque case on the first face of which there is a white radiation micro-light-emitting diode with a microlens on the radiating side. Inside the case there are from the first to the eighth neutral micro-optical filters arranged one after the other on the optical axis of the microlens, each having the corresponding coefficient of absorption, from the first to the eighth micro-piezoelectric elements, the first ends of which are rigidly attached to the case and the second free ends are connected to their neutral micro-optical filters accordingly. Inputs of the micro-piezoelectric elements are the control inputs of the piezoelectric transducer and are connected to corresponding outputs of the block of pulsed amplifiers. In the second face of the case there a photodetector with the input window on the radiation side, and its optical axis lies on the optical axis of the microlens.
EFFECT: lower power consumption of the DAC and its miniaturisation.
1 dwg

Description

Изобретение относится к цифроаналоговым преобразователям (ЦАП), может быть использовано для преобразования кодов в аналоговые сигналы.The invention relates to digital-to-analog converters (DACs), can be used to convert codes to analog signals.

Прототипом принят ЦАП [1], содержащий последовательно соединенные регистр, блок импульсных усилителей, матрицу из девяти светодиодов со светофильтрами соответствующей плотности, объектив, фотоприемник и операционный усилитель, выполняет преобразование восьмиразрядных кодов в аналоговые сигналы. Вес излучения каждого светодиода задается соответствующими плотностями нейтральных светофильтров. Объектив собирает излучение светодиодов после нейтральных светофильтров во входном окне фотоприемника, сигнал с которого поступает в операционный усилитель, с выхода которого аналоговый сигнал следует по назначению.The prototype adopted the DAC [1], which contains a series-connected register, a block of pulse amplifiers, a matrix of nine LEDs with filters of the corresponding density, a lens, a photodetector, and an operational amplifier that performs the conversion of eight-digit codes into analog signals. The radiation weight of each LED is set by the corresponding densities of the neutral filters. The lens collects the emission of the LEDs after the neutral filters in the input window of the photodetector, the signal from which goes to the operational amplifier, from the output of which the analog signal follows its intended purpose.

Суммарный поток излучения прямо пропорционален величине кода.The total radiation flux is directly proportional to the code value.

Недостаток прототипа: на матрицу светодиодов приходится основное потребление электроэнергии, она занимает основную часть объема ЦАП, препятствуя миниатюризации цифроаналового преобразователя.The disadvantage of the prototype: the matrix of LEDs accounts for the main energy consumption, it occupies the bulk of the DAC, preventing the miniaturization of the digital-to-analog converter.

Цель изобретения - снижение энергоемкости ЦАП и миниатюризация его исполнения. Техническими результатами являются снижение энергоемкости ЦАП и микротехнологическое его исполнение, достигаемое исключением матрицы светодиодов и введением в ЦАП пьезоэлектрического преобразователя.The purpose of the invention is to reduce the power consumption of the DAC and miniaturize its performance. Technical results include a reduction in the energy consumption of the DAC and its microtechnological performance, achieved by eliminating the LED matrix and introducing a piezoelectric transducer into the DAC.

Сущность изобретения в том, что в ЦАП, содержащий регистр, блок импульсных усилителей, фотоприемник и операционный усилитель, вводится пьезоэлектрический преобразователь (ПП).The essence of the invention is that in a DAC containing a register, a block of pulse amplifiers, a photodetector and an operational amplifier, a piezoelectric transducer (PP) is introduced.

Функциональная схема ЦАП на чертеже включает последовательно соединенные регистр 1, блок 2 импульсных усилителей, пьезоэлектрический преобразователь 3 (ПП), фотоприемник 4 и операционный усилитель 5. Регистр 1 восьмиразрядный, в блоке 2 импульсных усилителей восемь (по числу разрядов в регистре). ПП 3 имеет непрозрачный корпус 6 (чертеж), в котором расположен микросветодиод белого свечения 7 с микролинзой 8 на излучающей стороне, с первого по восьмой нейтральные микросветофильтры 91-8, каждый из которых имеет соответствующий коэффициент поглощения и расположенные последовательно друг за другом и по оптической оси микролинзы 8, и включает с первого по восьмой микропьезоэлементы 101-8, первые торцы которых жестко закреплены в корпусе 6, вторые свободные торцы их соответствующим образом соединены со своими нейтральными микросветофильтрами 91-8. В выходном отверстии корпуса 6 расположен фотоприемник 4 входным окном в сторону излучения микросветодиода 7, оптическая ось фотоприемника расположена по оптической оси микролинзы 8. Нейтральные микросветофильтры 91-8 каждый площадью ≈100 микрометров имеют коэффициенты поглощения поступающего излучения соответственно веса своего разряда, приведенные в таблице. Стенки корпуса 6 имеют светопоглощающее покрытие. Излучение микросветодиода 7 фокусируется микролинзой 8 и поступает на микросветофильтры 91-8. Принцип работы ПП 3 основан на том, что каждый последовательно расположенный микросветофильтр 9 поглощает часть излучения соответственно своему коэффициенту поглощения, приведенному в таблице. Значения коэффициентов поглощения соответствует принципу двоичного кода.The functional diagram of the DAC in the drawing includes series-connected register 1, block 2 of pulse amplifiers, piezoelectric transducer 3 (PP), photodetector 4 and operational amplifier 5. Register 1 is eight-bit, eight in block 2 of pulse amplifiers (by the number of bits in the register). PP 3 has an opaque housing 6 (drawing), in which there is a white LED 7 with a microlens 8 on the emitting side, from the first to the eighth neutral microfilter 9 1-8 , each of which has a corresponding absorption coefficient and arranged sequentially one after another and along the optical axis of the microlens 8 and includes the first through eighth mikropezoelementy 10 1-8, the first ends are rigidly fixed in the housing 6, the second free ends of them are jointed with its neutral mikrosvetofilt s 9 1-8. A photodetector 4 is located in the outlet opening of housing 6 with an input window toward the micro-LED 7 emission side, the optical axis of the photodetector is located along the optical axis of the microlens 8. Neutral micro-light filters 9 1-8 each with an area of ≈100 micrometers have the absorption coefficients of the incoming radiation, respectively, of their discharge weight, given in the table . The walls of the housing 6 have a light-absorbing coating. The radiation of the micro-LED 7 is focused by a microlens 8 and enters the micro-filters 9 1-8 . The principle of operation of PP 3 is based on the fact that each successively located microfilter 9 absorbs a portion of the radiation according to its absorption coefficient, shown in the table. The values of the absorption coefficients comply with the principle of binary code.

ТаблицаTable Номер разряда кодаCode bit number Вес разряда кодаCode discharge weight Коэффициент поглощенияAbsorption coefficient 1 старший1 senior 27 (128)2 7 (128)

Figure 00000001
Figure 00000001
22 26 (64)2 6 (64)
Figure 00000002
Figure 00000002
33 25 (32)2 5 (32)
Figure 00000003
Figure 00000003
4four 24 (16)2 4 (16)
Figure 00000004
Figure 00000004
55 23 (8)2 3 (8)
Figure 00000005
Figure 00000005
66 22 (4)2 2 (4)
Figure 00000006
Figure 00000006
77 21 (2)2 1 (2)
Figure 00000007
Figure 00000007
88 20 (1)2 0 (1)
Figure 00000008
Figure 00000008

В отсутствие управляющих сигналов на входах микропьезоэлементов 101-8 микросветофильтры 91-8 перекрывают поток излучения от микросветодиода 7 до уровня ниже предела чувствительности фотоприемника 4. При поступлении на микропьезоэлемент 10 управляющего импульса с блока 2, по амплитуде соответствующего напряжению срабатывания микропьезоэлемента 10, свободный торец его совершает изгиб и поворачивает микросветофильтр 9 на 90°, поток излучения проходит без ослабления дальше. В качестве микропьезоэлементов 10 применяются трубчатые пьезоэлементы, работающие на изгиб, достоинство которых прочность и надежность [3, с.27]. При изгибе свободный торец переводит свой микросветофильтр 9 в положение, не препятствующее прохождению излучения на следующий микросветофильтр.In the absence of control signals at the inputs of the micropiezoelectric elements 10 1-8, the microfilter 9 1-8 block the radiation flux from the micro-LED 7 to a level lower than the sensitivity limit of the photodetector 4. When the micropiezoelectric element 10 receives a control pulse from block 2, the amplitude of which corresponds to the operating voltage of the micropiezoelectric element 10, free its end makes a bend and turns the microfilter 9 through 90 °, the radiation flux passes without attenuation further. As micro-piezoelectric elements 10, tubular piezoelectric elements working in bending are used, the dignity of which is strength and reliability [3, p.27]. When bending, the free end transfers its microfilter 9 to a position that does not impede the passage of radiation to the next microfilter.

Работа ЦАП.DAC operation.

В отсутствие управляющих сигналов с блока 2 микросветофильтры 9 находятся в исходном состоянии и все перекрывают поток излучения от микросветодиода 7. С приходом кода в регистр 1 сигналы поступают в соответствующие импульсные усилители блока 2, где усиливаются до соответствующей величины и поступают на входы соответствующих микропьезоэлементов 10. Свободные торцы микропьезоэлементов, на которые поступили управляющие сигналы, выполняют изгиб и поворачивают свои нейтральные микросветофильтры на 90°, освобождая свободный проход потоку излучения (чертеж).In the absence of control signals from block 2, the microfilter filters 9 are in the initial state and all block the radiation flux from the micro-LED 7. With the arrival of the code in register 1, the signals are sent to the corresponding pulse amplifiers of block 2, where they are amplified to the corresponding value and fed to the inputs of the corresponding micropiezoelectric elements 10. The free ends of the micropiezoelectric elements, to which the control signals were received, bend and rotate their neutral microfilter filters through 90 °, freeing the free passage of the flux section of (drawing).

На чертеже приведен момент преобразования кода 10110110 в аналоговый сигнал. Поток излучения, принимаемый фотоприемником 4, прямо пропорционален величине кода, поступающего в регистр 1. Заявляемый ЦАП имеет меньшую энергоемкость, чем прототип (один светодиод вместо девяти), и выполняется микроэлектронным изделием с использованием нанотехнологии.The drawing shows the moment of conversion of the code 10110110 into an analog signal. The radiation flux received by the photodetector 4 is directly proportional to the value of the code entering the register 1. The inventive DAC has a lower power consumption than the prototype (one LED instead of nine) and is performed by a microelectronic product using nanotechnology.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2275740 C1, кл. H03M 1/66, бюл. №12 от 27.04.06, прототип.1. RF patent No. 2275740 C1, cl. H03M 1/66, bull. No. 12 dated 04/27/06, prototype.

2. Колесниченко О.В., Шишигин И.В. Аппаратные средства PC, 5-е изд., СПб., 2004, с.531.2. Kolesnichenko OV, Shishigin I.V. PC hardware, 5th ed., St. Petersburg, 2004, p. 531.

3. А.Ф.Плонский, В.И.Теаро. Пьезоэлектроника. М., 1979, с.26, 27.3. A.F. Plonsky, V.I. Thearo. Piezoelectronics. M., 1979, p. 26, 27.

4. И.В.Фридлянд, В.Г.Сошников. Системы автоматического регулирования в устройствах видеозаписи. М, 1988, с.118-120.4. I.V. Fridlyand, V.G. Soshnikov. Automatic control systems in video recording devices. M, 1988, p.118-120.

Claims (1)

Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), содержащий последовательно соединенные регистр, входы которого являются входами ЦАП, и блок импульсных усилителей, последовательно соединенные фотоприемник и операционный усилитель, выход которого является выходом ЦАП, отличающийся тем, что в него введен пьезоэлектрический преобразователь, содержащий непрозрачный корпус, в первом торце которого расположен микросветодиод белого свечения с микролинзой на излучающей стороне, внутри корпуса расположены последовательно друг за другом и по оптической оси микролинзы с первого по восьмой нейтральные микросветофильтры каждый с соответствующим коэффициентом поглощения, с первого по восьмой микропьезоэлементы, первые торцы которых жестко закреплены в корпусе, вторые свободные их торцы соответствующим образом соединены со своими нейтральными микросветофильтрами, входы микропьезоэлементов являются управляющими входами пьезоэлектрического преобразователя и подключены к соответствующим выходам блока импульсных усилителей, во втором торце корпуса размещен фотоприемник входным окном в сторону излучения, и оптическая ось его расположена по оптической оси микролинзы. A digital-to-analog converter (DAC) containing a series-connected register, the inputs of which are inputs of the DAC, and a block of pulse amplifiers, a series-connected photodetector and an operational amplifier, the output of which is the output of the DAC, characterized in that a piezoelectric transducer containing an opaque case is inserted into it the first end of which is a white LED with a microlens on the emitting side, inside the case are arranged sequentially one after another and along the optical on the first axis of the microlenses, from the first to the eighth neutral microfilter filters each with a corresponding absorption coefficient, from the first to the eighth micropiezoelectric elements, the first ends of which are rigidly fixed in the housing, their second free ends are appropriately connected to their neutral microfilter filters, the inputs of the micropiezoelectric elements are the control inputs of the piezoelectric transducer and are connected to the corresponding outputs of the block of pulse amplifiers, in the second end of the housing there is a photodetector input window ohm towards the radiation, and its optical axis is located along the optical axis of the microlens.
RU2009115226/09A 2009-04-21 2009-04-21 Digital-to-analogue converter RU2390929C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009115226/09A RU2390929C1 (en) 2009-04-21 2009-04-21 Digital-to-analogue converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009115226/09A RU2390929C1 (en) 2009-04-21 2009-04-21 Digital-to-analogue converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2390929C1 true RU2390929C1 (en) 2010-05-27

Family

ID=42680625

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009115226/09A RU2390929C1 (en) 2009-04-21 2009-04-21 Digital-to-analogue converter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2390929C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2562371C1 (en) * 2014-04-25 2015-09-10 Леонид Анатольевич Бурцев Method of adjustment of volume level
RU2816696C1 (en) * 2022-02-07 2024-04-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" Jet-photocompensated digital-to-analogue converter

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2562371C1 (en) * 2014-04-25 2015-09-10 Леонид Анатольевич Бурцев Method of adjustment of volume level
RU2816696C1 (en) * 2022-02-07 2024-04-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" Jet-photocompensated digital-to-analogue converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4837501B2 (en) AD conversion circuit and photodetector
US8978983B2 (en) Indicia reading apparatus having sequential row exposure termination times
EP1434354A3 (en) Variable resolution A/D converter
WO2007042969A3 (en) Illumination system with optical concentrator and wavelength converting element
CN108351252B (en) High resolution thermopile infrared sensor array with monolithically integrated signal processing
RU2390929C1 (en) Digital-to-analogue converter
US11706541B2 (en) Image sensor, image-capturing apparatus, and semiconductor memory
CN102882604A (en) Miniaturized multi-path two-way signal optical fiber transmission component
CN106989821B (en) Light-duty optical spectrum imagers based on fiber optic imaging guides
SG93284A1 (en) Transducer interface arrangement including a sigma-delta modulator with offset correction and with gain setting
WO2005062987A3 (en) Multi-channel optical imaging
WO2006006575A1 (en) Photodetector
US7388535B1 (en) Digitizing front end for optical receiver
JP2005347931A5 (en)
RU2390928C1 (en) Digital-to-analogue converter
CN202918300U (en) Miniaturized multi-path two-way signal optical fiber transmission component
CN112255620A (en) Multi-channel peak detection integrated circuit and laser radar echo peak acquisition system
US9048951B2 (en) Free space optics photodetector and transceiver
RU2295748C2 (en) I/o device
RU2477008C1 (en) Video camera
RU2275740C1 (en) Digital-analog transformer
ES2366083T3 (en) PROCEDURE FOR DETECTION OF A LIGHT SIGNAL AND LIDAR DETECTION CHAIN.
RU2498375C1 (en) Code converter
CN216930323U (en) Audio decoding deck circuit system
RU2534968C1 (en) Frame image digitisation apparatus