RU2510979C1 - Digital-to-analogue converter - Google Patents
Digital-to-analogue converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2510979C1 RU2510979C1 RU2012150890/08A RU2012150890A RU2510979C1 RU 2510979 C1 RU2510979 C1 RU 2510979C1 RU 2012150890/08 A RU2012150890/08 A RU 2012150890/08A RU 2012150890 A RU2012150890 A RU 2012150890A RU 2510979 C1 RU2510979 C1 RU 2510979C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- digital
- positive
- current sources
- negative
- busbar
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электроники, а именно к цифроаналоговым преобразователям.The invention relates to the field of electronics, namely to digital-to-analog converters.
В общем случае, преобразование дискретных цифровых сигналов в аналоговую форму производят путем коммутации калиброванных источников напряжения, тока, заряда и т.п. Применяют также методы временного управления, когда средняя за большой промежуток времени величина зависит от соотношения длительностей включенного и выключенного состояния соответствующего источника напряжения, соотношение же длительностей задают счетчиком числа тактов. Схемотехника различных типов цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) рассмотрена, например, в книге "CMOS Mixed-signal Circuit Design" Volume II / R.Jacob Baker, IEEE Press. Основными показателями качества для ЦАП являются точность, быстродействие и удобство реализации в интегральном исполнении.In general, the conversion of discrete digital signals into analog form is carried out by switching calibrated sources of voltage, current, charge, etc. Methods of temporary control are also used, when the average value over a large period of time depends on the ratio of the duration of the on and off state of the corresponding voltage source, the ratio of the durations is set by the counter of the number of ticks. The circuitry of various types of digital-to-analog converters (DACs) is considered, for example, in the book "CMOS Mixed-signal Circuit Design" Volume II / R. Jacob Baker, IEEE Press. The main quality indicators for DACs are accuracy, speed and ease of implementation in integrated design.
В некоторых схемах ЦАП используют токи источников тока, находящиеся в троичном соотношении между собой, например 1,3, 9, 27.In some circuits, the DACs use currents of current sources that are in a ternary relationship between themselves, for example, 1.3, 9, 27.
Такая схема применена в ЦАП, выполненном согласно патенту «Цифроаналоговый преобразователь» RU 2360359 С1, МПК H03K 1/74, 27.06.2009, который является наиболее близким к заявленному изобретению и выбран в качестве прототипа.Such a circuit is used in a digital-to-analog converter made according to the patent “Digital-to-analog converter” RU 2360359 C1, IPC
В известной схеме ЦАП имеется несколько источников тока и такое же число дифференциальных усилителей, каждый из которых соединен с одним источником тока и выполнен с возможностью питания от данного источника тока, причем выходы дифференциальных усилителей соединены, при этом токи источников тока находятся в троичном соотношении между собой, а входами дифференциальных усилителей управляют таким образом, что ток каждого выхода усилителя принимает значения 0, Iо, Iо/2.In the known DAC circuit there are several current sources and the same number of differential amplifiers, each of which is connected to one current source and is configured to be powered by a given current source, and the outputs of the differential amplifiers are connected, while the currents of the current sources are in ternary relation and the inputs of the differential amplifiers are controlled in such a way that the current of each output of the amplifier takes the values 0, Io, Io / 2.
Недостатком ЦАП прототипа является то, что в нем дифференциальные усилители (которые работают в качестве ключей) используют для формирования трех уровней выходного тока (Io, Io/2 либо 0). Иными словами, в прототипе ключи используются не только как коммутаторы, которые включают или отключают ток, но также используются для формирования эталонного тока ЦАП (для деления пополам токов эталонных источников тока), то есть задействованы в обеспечении точности ЦАП. Поэтому для обеспечения высокой точности преобразования требуется большая точность дифференциальных усилителей, что усложняет и удорожает ЦАП.The disadvantage of the DAC of the prototype is that in it differential amplifiers (which work as keys) are used to form three levels of output current (Io, Io / 2 or 0). In other words, in the prototype, the keys are used not only as switches that turn on or turn off the current, but are also used to form the DAC reference current (to divide the current sources of the current sources in half), that is, they are involved in ensuring the accuracy of the DAC. Therefore, to ensure high conversion accuracy, high accuracy of differential amplifiers is required, which complicates and increases the cost of the DAC.
Задачей заявляемого изобретения является упрощение конструкции, уменьшение стоимости изготовления и повышение быстродействия цифроаналогового преобразователя за счет формирования двухполярного выходного сигнала.The task of the invention is to simplify the design, reduce manufacturing costs and increase the speed of the digital-to-analog converter by generating a bipolar output signal.
Технический результат достигается тем, что в цифроаналоговом преобразователе, содержащем несколько источников тока и такое же число дифференциальных усилителей, выполненных на транзисторах, причем токи источников тока находятся в троичном соотношении между собой, для решения поставленной задачи, в него введены сумматор, положительная и отрицательная сборные шины, при этом каждый дифференциальный усилитель формирует трехпозиционный ключ, источники тока с помощью трехпозиционных ключей могут подключаться к положительной или к отрицательной сборным шинам, либо быть отключенными, причем положительная и отрицательная сборные шины подключены к сумматору, который из разности токов сборных шин формирует двухполярный выходной сигнал цифроаналогового преобразователя.The technical result is achieved by the fact that in a digital-to-analog converter containing several current sources and the same number of differential amplifiers made on transistors, and the currents of the current sources are in ternary relation to each other, to solve the problem, an adder, a positive and a negative combined bus, in this case, each differential amplifier generates a three-position switch, current sources using three-position switches can be connected to positive or negative Yelnia busbars or be disconnected, and the positive and negative busbars are connected to the adder, which from the difference currents busbar forms a bipolar digital to analog converter output signal.
При этом один выход каждого дифференциального усилителя подключен к положительной сборной шине, второй выход каждого дифференциального усилителя подключен к отрицательной сборной шине.In this case, one output of each differential amplifier is connected to the positive busbar, the second output of each differential amplifier is connected to the negative busbar.
Таким образом, поставленная задача решена путем создания цифроаналогового преобразователя, содержащего несколько переключающих каскадов с троичной логикой управления каскадом и тем, что токи источников тока каскадов находятся в троичном соотношении между собой, при этом основное отличие заявляемого изобретения от прототипа состоит в том, что в каждом переключающем каскаде источники тока могут быть подключены к положительной или отрицательной сборной шине, токи шин подаются на сумматор, который из разности токов сборных шин формирует двухполярный выходной сигнал ЦАП.Thus, the task is solved by creating a digital-to-analog converter containing several switching stages with a ternary cascade control logic and the fact that the currents of the current sources of the cascades are in ternary relation to each other, while the main difference between the claimed invention and the prototype is that in each switching cascade current sources can be connected to a positive or negative busbar, bus currents are fed to the adder, which from the difference of the busbar currents forms bipolar DAC output.
На фиг.1 представлена упрощенная схема ЦАП, выполненная согласно заявляемому изобретению.Figure 1 presents a simplified circuit of the DAC, made according to the claimed invention.
На фиг.2 показан дифференциальный усилитель, выполненный на основе биполярных транзисторов.Figure 2 shows a differential amplifier made on the basis of bipolar transistors.
Токи источников тока (1-4) находятся в троичном соотношении 1:3:9:27. Источники тока (1-4) могут подключаться с помощью трехпозиционных ключей (5-8) к положительной или к отрицательной сборным шинам, либо быть отключенными, сборные шины подключены к сумматору 9. Положительная сборная шина подключена к положительному входу сумматора 9, отрицательная сборная шина подключена к отрицательному входу сумматора 9.Currents of current sources (1-4) are in a ternary ratio of 1: 3: 9: 27. Current sources (1-4) can be connected with the three-position keys (5-8) to the positive or negative busbars, or be disconnected, the busbars are connected to the
Сумматор 9 из разности токов сборных шин формирует двухполярный выходной сигнал цифроаналогового преобразователя.The
Данная схема ЦАП позволяет формировать выходной сигнал в диапазоне от +40 до -40. В общем случае данная схема ЦАП формирует 3N уровней выходного сигнала, где N - число каскадов (число источников тока). Соответственно для N=4 ЦАП может сформировать 81 выходной уровень.This DAC circuit allows you to generate an output signal in the range from +40 to -40. In the general case, this DAC circuit generates 3 N levels of the output signal, where N is the number of stages (the number of current sources). Accordingly, for N = 4, the DAC can form 81 output levels.
Для лучшего понимания заявляемого изобретения рассмотрим формирование нескольких выходных сигналов ЦАП.For a better understanding of the claimed invention, consider the formation of several output signals of the DAC.
Например, сигнал, равный +14, может быть сформирован из источников тока как (-1-3-9+27). Сигнал, равный -15, может быть сформирован из источников тока как (+3+9-27).For example, a signal equal to +14 can be generated from current sources as (-1-3-9 + 27). A signal of -15 can be generated from current sources as (+ 3 + 9-27).
Наибольшее быстродействие ключей в настоящее время достигнуто в переключающих устройствах, выполненных на базе дифференциального усилителя, состоящего из двух транзисторов. Ток Io условного источника тока 10 (фиг.2) подключен к транзисторам 11 и 12 дифференциального усилителя. При закрытых транзисторах 11 и 12 на выходах 13 и 14 ток отсутствует. При управляющих сигналах, открывающих транзистор 11, на выходе 13 появляется ток Io, на выходе 14 ток отсутствует. При управляющих сигналах, открывающих транзистор 12, на выходе 14 появляется ток Io, на выходе 13 ток отсутствует. Таким образом, один дифференциальный усилитель на транзисторах 11 и 12 формирует один из трехпозиционных ключей (5-8). При этом дифференциальный усилитель в заявленном изобретении работает только в ключевом режиме, включает и отключает ток, что упрощает требования к схеме и удешевляет ЦАП при той же точности.The highest key performance is currently achieved in switching devices made on the basis of a differential amplifier consisting of two transistors. Current Io conditional current source 10 (figure 2) is connected to transistors 11 and 12 of the differential amplifier. When transistors 11 and 12 are closed, there is no current at the outputs 13 and 14. When the control signals opening the transistor 11, the current Io appears at the output 13, there is no current at the output 14. When the control signals opening the transistor 12, the current Io appears at the output 14, there is no current at the output 13. Thus, one differential amplifier on transistors 11 and 12 forms one of the three-position switches (5-8). Moreover, the differential amplifier in the claimed invention works only in the key mode, turns on and off the current, which simplifies the requirements for the circuit and reduces the cost of the DAC at the same accuracy.
Дифференциальный усилитель на фиг.2 условно показан выполненным на основе биполярных транзисторов. Точно так же имеется возможность выполнения дифференциальных усилителей на основе полевых (КМОП) транзисторов и транзисторов других типов.The differential amplifier in figure 2 is conventionally shown based on bipolar transistors. In the same way, it is possible to perform differential amplifiers based on field-effect (CMOS) transistors and other types of transistors.
Использование троичной логики управления предлагаемого ЦАП позволяет уменьшить число каскадов при сопоставимой точности. Так, для троичной логики управления схема ЦАП формирует 3N уровней выходного сигнала, где N - число каскадов. При двоичной логике управления схема ЦАП формирует 2N уровней выходного сигнала. Поэтому при одинаковом числе каскадов N троичная логика управления формирует в (3/2)N раз больше уровней, чем ЦАП с двоичной логикой управления.Using the ternary control logic of the proposed DAC allows reducing the number of cascades with comparable accuracy. So, for the ternary control logic, the DAC circuit generates 3 N levels of the output signal, where N is the number of stages. With binary control logic, the DAC circuit generates 2 N output signal levels. Therefore, with the same number of stages N, the ternary control logic generates (3/2) N times more levels than DACs with binary control logic.
Хотя указанный выше вариант выполнения изобретения был изложен с целью иллюстрации настоящего изобретения, специалистам ясно, что возможны разные модификации, добавления и замены, не выходящие из объема и смысла настоящего изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.Although the above embodiment of the invention has been set forth to illustrate the present invention, it is clear to those skilled in the art that various modifications, additions and substitutions are possible without departing from the scope and meaning of the present invention disclosed in the attached claims.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012150890/08A RU2510979C1 (en) | 2012-11-27 | 2012-11-27 | Digital-to-analogue converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012150890/08A RU2510979C1 (en) | 2012-11-27 | 2012-11-27 | Digital-to-analogue converter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2510979C1 true RU2510979C1 (en) | 2014-04-10 |
Family
ID=50437708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012150890/08A RU2510979C1 (en) | 2012-11-27 | 2012-11-27 | Digital-to-analogue converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2510979C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2572389C1 (en) * | 2014-08-26 | 2016-01-10 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Донской Государственный Технический Университет" (Дгту) | High-speed driver of discharge current switch of digital-to-analogue converter based on field transistors |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4412208A (en) * | 1980-09-16 | 1983-10-25 | Nippon Telegraph & Telephone Public Corporation | Digital to analog converter |
| US5894280A (en) * | 1997-02-05 | 1999-04-13 | Vlsi Technology, Inc. | Digital to analog converter offset autocalibration system in a digital synthesizer integrated circuit |
| RU2339159C1 (en) * | 2007-04-09 | 2008-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный авиационный технический университет | Functional digital-to-analog converter |
| RU2360359C1 (en) * | 2008-04-07 | 2009-06-27 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Digital-to-analog converter |
| RU2009129147A (en) * | 2009-07-28 | 2011-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Пензенская Государственная Технологическая Акаде | DIGITAL ANALOG CONVERTER |
-
2012
- 2012-11-27 RU RU2012150890/08A patent/RU2510979C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4412208A (en) * | 1980-09-16 | 1983-10-25 | Nippon Telegraph & Telephone Public Corporation | Digital to analog converter |
| US5894280A (en) * | 1997-02-05 | 1999-04-13 | Vlsi Technology, Inc. | Digital to analog converter offset autocalibration system in a digital synthesizer integrated circuit |
| RU2339159C1 (en) * | 2007-04-09 | 2008-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный авиационный технический университет | Functional digital-to-analog converter |
| RU2360359C1 (en) * | 2008-04-07 | 2009-06-27 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Digital-to-analog converter |
| RU2009129147A (en) * | 2009-07-28 | 2011-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Пензенская Государственная Технологическая Акаде | DIGITAL ANALOG CONVERTER |
| RU2433528C2 (en) * | 2009-07-28 | 2011-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Пензенская государственная технологическая академия | Digital-to-analogue converter |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2572389C1 (en) * | 2014-08-26 | 2016-01-10 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Донской Государственный Технический Университет" (Дгту) | High-speed driver of discharge current switch of digital-to-analogue converter based on field transistors |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4744637B1 (en) | Analog to digital converter | |
| CN106341134B (en) | Digital-to-analog converter with local interleaving and resampling | |
| EP3644514B1 (en) | High-speed digital-to-analog converter | |
| CN102594353A (en) | Digital-to-analog converter and successive approximation storage converter | |
| CN103873063B (en) | The current steering digital-to-analog converter for supporting dynamic distortion to eliminate | |
| TW201929439A (en) | Successive approximation register quantizer and continuous-time sigma-delta modulator | |
| CN104716962A (en) | Digital-analog converter unit and current steering type digital-analog converter | |
| CN106209099B (en) | Production line analog-digital converter dynamic compensating device based on true random number sequence | |
| RU2510979C1 (en) | Digital-to-analogue converter | |
| JP4498398B2 (en) | Comparator and analog-digital converter using the same | |
| EP3186892A1 (en) | Monotonic segmented digital to analog converter | |
| CN108540135A (en) | A kind of digital analog converter and conversion circuit | |
| CN111628772A (en) | High-speed high-precision time domain analog-to-digital converter | |
| Mohyar et al. | Digital calibration algorithm for half-unary current-steering DAC for linearity improvement | |
| TWI445317B (en) | N-bit digital-to-analog converting device | |
| RU2360359C1 (en) | Digital-to-analog converter | |
| Lai et al. | Time-domain analog-to-digital converters with domino delay lines | |
| CN108702158A (en) | Digital analog converter and digital-analog convertion method | |
| JP5248425B2 (en) | Current switch circuit and digital-analog converter using the same | |
| Navidi et al. | A 9-bit low-power fully differential SAR ADC using adaptive supply and reference voltages | |
| RU2646618C1 (en) | Device for transmitting multi-phase voltage system via fibre-optic line | |
| TWI482439B (en) | Interpolated digital to analog converter | |
| Zhao et al. | A 14-bit 1-GS/s DAC with a programmable interpolation filter in 65 nm CMOS | |
| CN104506194A (en) | Shared type active slope conversion circuit used for column parallel two-step type analog-digital converter | |
| US8358230B2 (en) | Low power discrete-time electronic circuit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151128 |