RU2648579C1 - Digital-to-analogue converter - Google Patents
Digital-to-analogue converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2648579C1 RU2648579C1 RU2017112417A RU2017112417A RU2648579C1 RU 2648579 C1 RU2648579 C1 RU 2648579C1 RU 2017112417 A RU2017112417 A RU 2017112417A RU 2017112417 A RU2017112417 A RU 2017112417A RU 2648579 C1 RU2648579 C1 RU 2648579C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- voltage
- input
- additional
- source
- Prior art date
Links
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 51
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/66—Digital/analogue converters
- H03M1/74—Simultaneous conversion
- H03M1/78—Simultaneous conversion using ladder network
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/16—Modifications for eliminating interference voltages or currents
- H03K17/161—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches
- H03K17/162—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches without feedback from the output circuit to the control circuit
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/16—Modifications for eliminating interference voltages or currents
- H03K17/168—Modifications for eliminating interference voltages or currents in composite switches
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/66—Digital/analogue converters
- H03M1/74—Simultaneous conversion
- H03M1/78—Simultaneous conversion using ladder network
- H03M1/785—Simultaneous conversion using ladder network using resistors, i.e. R-2R ladders
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к схемотехнике, автоматике, промышленной электронике и аналого-цифровой технике. Оно может быть использовано в устройствах преобразования цифровых величин (цифровых кодов) в пропорциональные аналоговые величины (в напряжения).The invention relates to circuitry, automation, industrial electronics and analog-to-digital technology. It can be used in devices for converting digital quantities (digital codes) into proportional analog quantities (into voltages).
Известен цифро-аналоговый преобразователь (Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники. - М.: Радио и связь, 1985, рис. 14.54, стр. 367), содержащий резистивную матрицу R-2R, источник опорного напряжения, управляемые переключатели, управляющие входы которых образуют выводы для подачи входного параллельного цифрового кода и согласующую схему на операционном усилителе, выход которого образует выход цифро-аналогового преобразователя.Known digital-to-analog Converter (Manaev E.I. Fundamentals of Radio Electronics. - M.: Radio and Communications, 1985, Fig. 14.54, p. 367), containing a resistive matrix R-2R, a reference voltage source, controlled switches, the control inputs of which form conclusions for supplying an input parallel digital code and a matching circuit on an operational amplifier, the output of which forms the output of a digital-to-analog converter.
Недостатком его является наличие составляющей погрешности преобразования из-за прямого сопротивления управляемого переключателя (сопротивление переключателя в проводящем электрический ток состоянии) и составляющей погрешности из-за прямого напряжения управляемого переключателя (напряжение переключателя в проводящем электрический ток состоянии). Т.е. реальные управляемые переключатели имеют не идеальные параметры, у них прямое сопротивление не равно нулю, прямое напряжение тоже не равно нулю.Its disadvantage is the presence of a component of the conversion error due to the direct resistance of the controlled switch (the resistance of the switch in the state conducting electric current) and a component of the error due to the direct voltage of the controlled switch (voltage of the switch in the state conducting electric current). Those. real controlled switches have non-ideal parameters, their direct resistance is not equal to zero, the forward voltage is also not equal to zero.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является выбранный в качестве прототипа цифро-аналоговый преобразователь (Токхейм Р. Основы цифровой электроники - М.: Мир, 1988, рис. 12.6, стр. 352), содержащий источник постоянного опорного напряжения, инвертор, управляемые электронные переключатели, управляющие входы которых образуют вход для подачи параллельного цифрового кода, резистивную матрицу R-2R и суммирующий усилитель на операционном усилителе, выход которого образует выход цифро-аналогового преобразователя.The closest in technical essence and the achieved result is a digital-to-analog converter (Tokheim R. Fundamentals of Digital Electronics - M: Mir, 1988, Fig. 12.6, p. 352), selected as a prototype, containing a source of constant reference voltage, an inverter controlled by electronic switches, the control inputs of which form an input for supplying a parallel digital code, an R-2R resistive matrix and a summing amplifier on an operational amplifier, the output of which forms the output of a digital-to-analog converter.
Недостатком его является наличие составляющих погрешностей преобразования из-за прямого сопротивления управляемого переключателя и из-за его прямого напряжения.Its disadvantage is the presence of component conversion errors due to the direct resistance of the controlled switch and because of its direct voltage.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в уменьшении значения составляющей погрешности преобразования из-за прямого сопротивления и прямого напряжения элементов (управляемых ключей), выполняющих функцию переключения.The problem to which the invention is directed is to reduce the value of the component of the conversion error due to the direct resistance and direct voltage of the elements (controlled keys) that perform the switching function.
Это достигается тем, что в цифро-аналоговом преобразователе, содержащем резистивную матрицу R-2R с обратным подключением ее входа и выхода, источник опорного напряжения, операционный усилитель с резистором обратной связи, источник двух постоянных питающих напряжений положительной и отрицательной полярностей, выводы для подключения параллельного входного цифрового кода и одинаковые блоки управления резистивной матрицей, число которых равно числу разрядов в параллельном входном цифровом коде, этому же числу равно количество входов относительно «земли» резистивной матрицы R-2R, выход ее подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, выход его образует выход относительно «земли» цифро-аналогового преобразователя, между выходом и инвертирующим входом включен резистор обратной связи, неинвертирующий вход операционного усилителя заземлен, вывод его для подключения питающего положительного постоянного напряжения соединен с выводом положительного напряжения источника двух постоянных питающих напряжений, вывод операционного усилителя для подключения отрицательного напряжения соединен с выводом отрицательного напряжения источника двух постоянных питающих напряжений, общая шина последнего заземлена, общая шина источника опорного напряжения тоже заземлена, каждый из одинаковых блоков управления резистивной матрицей (в частности, первый из них) включает в себя первый управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с соответствующим (первым) выводом для подключения цифрового кода, и второй управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом инвертора, вход последнего подключен к соответствующему (первому) выводу входного цифрового кода, для питания к инвертору подключен вывод положительного напряжения источника двух постоянных питающих напряжений, а общая шина заземлена, изменено включение элементов, а также введена совокупность дополнительных элементов, а именно группа дополнительных резисторов, количество которых в группе равно числу разрядов во входном цифровом коде, а в каждый одинаковый блок управления резистивной матрицей (в частности, в первый такой блок) - два дополнительных операционных усилителя со своим резистором обратной связи каждый и два дополнительных управляемых ключа, в группе дополнительных резисторов один из выводов каждого резистора соединен с одним из выводов входа резистивной матрицы R-2R, другой вывод этих резисторов подключен к выводу положительного напряжения источника двух постоянных питающих напряжений, в каждом из одинаковых блоков управления резистивной матрицей (в частности, первого из них) общий вывод инвертирующих входов обоих дополнительных операционных усилителей образует выход блока, который соединен с общим выводом соответствующего (первого) вывода входа резистивной матрицы R-2R и соответствующего дополнительного резистора в группе дополнительных резисторов, между выходом и инвертирующим входом каждого из двух дополнительных операционных усилителей включен резистор обратной связи, неинвертирующий вход первого из них соединен с выходом источника опорного напряжения, а неинвертирующий вход второго заземлен, имеющийся первый управляемый ключ включен между выводом положительного напряжения источника двух постоянных питающих напряжений и выводом для подключения положительного питающего напряжения первого дополнительного операционного усилителя, имеющийся второй управляемый ключ включен между выводом отрицательного напряжения источника двух постоянных напряжений и выводом для подключения отрицательного питающего напряжения второго дополнительного операционного усилителя, первый дополнительный управляемый ключ включен между выводом положительного напряжения источника двух постоянных напряжений и выводом для подключения положительного питающего напряжения второго дополнительного операционного усилителя и, наконец, второй дополнительный управляемый ключ включен между выводом отрицательного напряжения источника двух постоянных напряжений и выводом для подключения отрицательного питающего напряжения первого дополнительного операционного усилителя, управляющий вход первого дополнительного управляемого ключа соединен с общим выводом выхода инвертора и управляющего входа имеющегося второго управляемого ключа, управляющий вход второго дополнительного управляемого ключа соединен с общим выводом управляющего входа первого имеющегося управляемого ключа и соответствующего (первого) вывода для подключения входного цифрового кода, последующие блоки управления резистивной матрицей R-2R выполнены точно так же, как и описанный (приведенный) первый такой блок, и имеют те же самые входы и выход.This is achieved by the fact that in a digital-to-analog converter containing an R-2R resistive matrix with a reverse connection of its input and output, a reference voltage source, an operational amplifier with a feedback resistor, a source of two constant supply voltages of positive and negative polarities, outputs for connecting a parallel input digital code and identical resistive matrix control units, the number of which is equal to the number of bits in the parallel input digital code, the same number is equal to the number of inputs relative to the “ground” of the R-2R resistive matrix, its output is connected to the inverting input of the operational amplifier, its output forms an output relative to the “ground” of the digital-to-analog converter, a feedback resistor is connected between the output and the inverting input, the non-inverting input of the operational amplifier is grounded, its output for connecting a positive positive DC voltage connected to the output of the positive voltage source of two constant voltage supply, the output of the operational amplifier to connect the negative voltage is connected to the negative voltage terminal of the source of two constant supply voltages, the common busbar of the latter is grounded, the common busbar of the reference voltage source is also grounded, each of the same resistive matrix control units (in particular, the first one) includes the first controlled key, the control input which is connected to the corresponding (first) output for connecting a digital code, and the second managed key, the control input of which is connected to the inverter output, the input of the latter is connected It is connected to the corresponding (first) output of the input digital code, for power supply to the inverter is connected the output of the positive voltage of the source of two constant supply voltages, and the common bus is grounded, the inclusion of elements is changed, and a set of additional elements is introduced, namely a group of additional resistors, the number of which in the group is equal to the number of bits in the input digital code, and in each identical resistive matrix control unit (in particular, in the first such unit) - two additional operational amplifiers I with my feedback resistor each and two additional controlled keys, in the group of additional resistors one of the terminals of each resistor is connected to one of the terminals of the input of the resistive matrix R-2R, the other terminal of these resistors is connected to the terminal of the positive voltage source of two constant supply voltages, each of the same resistive matrix control units (in particular, the first of them), the common output of the inverting inputs of both additional operational amplifiers forms the output of the unit, which connects with the common output of the corresponding (first) output of the input of the resistive matrix R-2R and the corresponding additional resistor in the group of additional resistors, a feedback resistor is connected between the output and the inverting input of each of the two additional operational amplifiers, the non-inverting input of the first of them is connected to the output of the reference source voltage, and the non-inverting input of the second is grounded, the existing first controlled key is connected between the output of the positive voltage of the source of two constant power supplies voltages and a terminal for connecting the positive supply voltage of the first additional operational amplifier, an existing second controlled key is connected between the negative voltage source of the two constant voltage source and a terminal for connecting the negative supply voltage of the second additional operational amplifier, the first additional controlled key is connected between the positive voltage source of the two constant voltage source voltages and terminal for connecting a positive supply voltage the voltage of the second additional operational amplifier and, finally, the second additional controlled key is connected between the negative voltage output of the source of two constant voltages and the output for connecting the negative supply voltage of the first additional operational amplifier, the control input of the first additional controlled key is connected to the common output terminal of the inverter and the control input of the available the second managed key, the control input of the second additional managed key connect With the common output of the control input of the first available managed key and the corresponding (first) output for connecting the digital input code, the subsequent resistive matrix control units R-2R are made in the same way as the first such unit described (reduced), and have the same inputs and outputs.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1.The invention is illustrated in FIG. one.
Цифро-аналоговый преобразователь содержит резистивную матрицу 1 с обратным подключением ее входа и выхода, группу резисторов 2, операционный усилитель 3 с резистором 4 обратной связи, группу одинаковых блоков управления резистивной матрицей, где первый из них блок 5, источник 6 двух постоянных питающих напряжений, источник 7 опорного напряжения и группу выводов N для подключения входного цифрового кода. Количество входов резистивной матрицы 1 равно числу разрядов во входном цифровом входе N. Выход этой резистивной матрицы 1 подключен к инвертирующему входу операционного усилителя 3, между выходом которого и инвертирующим входом включен резистор 4 отрицательной обратной связи. Неинвертирующий вход операционного усилителя 3 заземлен, а выход его образует выход цифро-аналогового преобразователя. Вывод для подключения положительного постоянного питающего напряжения операционного усилителя 3 соединен с выводом положительного напряжения источника 6 двух постоянных питающих напряжений. Вывод для подключения отрицательного постоянного напряжения операционного усилителя 3 соединен с выводом отрицательного напряжения источник 6 двух постоянных напряжений. Общие шины этого источника и источника 7 опорного напряжения заземлены.The digital-to-analog converter contains a
В группе резисторов 2 количество резисторов равно числу разрядов во входном цифровом коде N. Один из выводов каждого из резисторов этой группы соединен с одним из входов резистивной матрицы 1, а другой вывод их подключен к выводу положительного напряжения источника 6 двух постоянных напряжений.In the group of
Количество одинаковых блоков управления резистивной матрицей 1 равно числу разрядов во входном цифровом входе N. Каждый из этих блоков в том числе и первый из них, обозначенный номером 5, включает в себя два операционных усилителя 8 и 9, каждый с резистором отрицательной обратной связи 10 и 11, четыре управляемых ключа 12, 13, 14 и 15, а также инвертор 16. Выход каждого блока управления резистивной матрицей 1 образует общий вывод инвертирующих входов двух его операционных усилителей. В частности, в первом таком блоке управления, обозначенном номером 5, общий вывод инвертирующих входов операционных усилителей 8 и 9 образует выход блока 5, который соединен соответственно с первым входом резистивной матрицы 1. Между выходом и инвертирующим входом операционного усилителя 8 включен резистор 10 обратной связи, а между этими выводами операционного усилителя 9 - резистор 11 обратной связи. Неинвертирующий вход операционного усилителя 8 соединен с выходом источника 7 опорного напряжения, а неинвертирующий вход операционного усилителя 9 заземлен.The number of identical resistive
Управляемый ключ 12 включен между выводом операционного усилителя 9 для подключения положительного питающего напряжения и выводом положительного напряжения источника 6 двух постоянных питающих напряжений. Управляемый ключ 13 включен между выводом операционного усилителя 9 для подключения отрицательного питающего напряжения и выводом отрицательного напряжения источника 6 двух постоянных питающих напряжений. Управляемый ключ 14 включен между выводом операционного усилителя 8 для подключения положительного питающего напряжения и выводом положительного напряжения источника 6 двух постоянных питающих напряжений. И наконец, управляемый ключ 15 включен между выводом операционного усилителя 8 для подключения отрицательного питающего напряжения и выводом отрицательного напряжения источника 6 двух постоянных питающих напряжений.A controlled
Входы управления управляемых ключей 12 и 13 соединены оба с выходом инвертора 16. Входы управления другой пары управляемых ключей 14 и 15 соединены оба с соответствующим выводом (в данном случае с первым выводом) группы выводов N для подключения входного цифрового кода. К этому же выводу подключен также вход инвертора 16. Для питания к инвертору 16 подключен вывод положительного напряжения источника 6 двух постоянных питающих напряжений, а общая шина инвертора заземлена.The control inputs of the controlled
Все последующие блоки управления резистивной матрицей R-2R являются такими же, как и блок 5, имеют такие же элементы, такое же их количество и соединение.All subsequent R-2R resistive matrix control units are the same as
Рассматриваемый цифро-аналоговый преобразователь, как и прототип, относится к варианту цифро-аналоговых преобразователей с обратным подключением входа и выхода резистивной матрицы R-2R.The considered digital-to-analog converter, like the prototype, refers to a variant of digital-to-analog converters with reverse connection of the input and output of the resistive matrix R-2R.
Цифро-аналоговый преобразователь работает следующим образом. При поступлении логического нуля (значение напряжения относительно «земли» в районе нуля) на вход любого блока управления резистивной матрицей, например на вход блока 5, на входах управляемых ключей 14 и 15 действует нулевое напряжение, которое поддерживает их в непроводящем электрический ток состоянии. Тогда от источника 6 двух постоянных напряжений через управляемые ключи 14 и 15 питающие напряжения на операционный усилитель 8 не поступают, и он находится в неработающем состоянии. Без учета остальной схемы блока 5 управления резистивной матрицей общий вывод инвертирующего входа операционного усилителя 8 и резистора 10 обратной связи отключен от «земли» и отделяется от «земли» несколькими р-n переходами транзисторов схемы операционного усилителя 8 в непроводящем электрический ток состоянии и обратными сопротивлениями управляемых ключей 14 и 15. Для увеличения значения общего обратного сопротивления (и схемы операционного усилителя, и обратного сопротивления управляемых ключей) можно выбрать операционный усилитель 8 с полевыми транзисторами на входе.Digital-to-analog Converter operates as follows. Upon receipt of a logical zero (voltage value relative to the "earth" in the zero region) to the input of any resistive matrix control unit, for example, to the input of
Во время действия положений, приведенных в предыдущем абзаце, на выходе блока 5 управления резистивной матрицей значение напряжения практически равняется нулю. Это объясняется тем, что в рассматриваемом случае на выходе инвертора 16 действует логическая единица (сравнительно существенное значение напряжения, обычно несколько единиц вольт). Это напряжение поддерживает управляемые ключи 12 и 13 в проводящем электрический ток состоянии. Через них на операционный усилитель 9 подаются питающие напряжения от источника 6 двух постоянных напряжений, и он находится в работающем состоянии. Неинвертирующий вход его имеет нулевое значение напряжения, тогда инвертирующий вход при большом значении коэффициента усиления операционного усилителя 9 имеет почти нулевое значение напряжения относительно «земли» (виртуальный нуль), по сути это прямое напряжение . Линейная область многих операционных усилителей по выходному напряжению ограничивается значениями -10В÷+10В. В частном случае, при значении выходного напряжения и коэффициенте усиления операционного усилителя К9=105÷106 напряжение на инвертирующем входе определяется выражениемDuring the operation of the provisions given in the previous paragraph, at the output of the resistive
и имеет значения в диапазоне 5÷50 мкВ. Такие же значения напряжения имеют и выход блока 5 и первый вход резистивной матрицы 1. Это соответствует напряжению в проводящем состоянии на управляемом переключателе в прототипе. Перечисленные напряжения в рассматриваемой схеме могут иметь значения в районе единиц микровольт при использовании операционных усилителей К140УД25А и Б, К140УД26А и Б, у которых К=106, что недостижимо при использовании управляемых переключателей в прототипе. Электрический ток со входа резистивной матрицы 1 от инвертирующего входа операционного усилителя 9 на «землю» (на неинвертирующий вход) непосредственно не проходит. Он ответвляется на резистор 11 обратной связи и замыкается на «землю» через выходную цепь операционного усилителя 9, от этого создается эффект прохождения электрического тока на «землю» и эффект подключения входа резистивной матрицы 1 к «земле».and has values in the range of 5 ÷ 50 μV. The output of
Так как электрический ток с инвертирующего входа операционного усилителя 9 на неинвертирующий вход (на «землю») непосредственно не проходит, то в устоявшемся сложившемся понимании прямое сопротивление в данном случае отсутствует. Косвенно его можно определить, как в общем случае, через отношение имеющегося напряжения к имеющейся силе электрического тока. В данном случае имеется только напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя 9 и имеется сила электрического тока IR11 через резистор 11 обратной связиSince the electric current from the inverting input of the operational amplifier 9 to the non-inverting input (to the "ground") does not directly pass, then, in the prevailing prevailing understanding, the direct resistance in this case is absent. Indirectly, it can be determined, as in the general case, through the ratio of the available voltage to the available electric current strength. In this case, there is only voltage at the inverting input operational amplifier 9 and there is an electric current I R11 through
Малое значение прямого сопротивления предопределяется весьма малым значением прямого напряжения. Выходной ток операционного усилителя 9 замыкается на резистор 11 обратной связи. Сила выходного электрического тока многих операционных усилителей составляет единицы миллиампер. Допустим сила этого тока составляет 5 мА. Тогда с учетом приведенного выше частного численного примера значение прямого сопротивления составит 10-3 Ом, что недостижимо при использовании управляемых переключателей в прототипе.A small value of direct resistance is predetermined by a very small value of direct voltage. The output current of the operational amplifier 9 is closed to the
При поступлении логической единицы (обычно несколько единиц вольт) на вход любого блока управления резистивной матрицей, например на вход блока 5, на выходе инвертора 16 почти нулевое значение напряжения, которое поступает на входы управляемых ключей 12 и 13 и поддерживает их в непроводящем электрический ток состоянии. Тогда от источника 6 двух постоянных напряжений через управляемые ключи 12 и 13 питающие напряжения на операционный усилитель 9 не поступают, и он находится в неработающем состоянии. Без учета остальной схемы блока 5 общий вывод инвертирующего входа, операционного усилителя 9 и резистора 11 обратной связи отключен от «земли» несколькими р-n переходами транзисторов схемы операционного усилителя 9 в непроводящем электрический ток состоянии и обратными сопротивлениями управляемых ключей 12 и 13. Для увеличения общего обратного сопротивления можно выбрать операционный усилитель 9 с полевыми транзисторами на входе.Upon receipt of a logical unit (usually several units of volts) at the input of any resistive matrix control unit, for example, at the input of
Во время действия положений, приведенных в предыдущем абзаце, напряжение на управляющих входах поддерживает управляемые ключи 14 и 15 в проводящем электрический ток состоянии. Через них на операционный усилитель 8 подаются питающие напряжения от источника 6 двух постоянных напряжений, и он находится в работающем состоянии. На неинвертирующий вход подается напряжение от источника 7 опорного напряжения и при большом значении коэффициента усиления операционного усилителя 8 К8 почти такое же значение (практически такое же напряжение) будет на инвертирующем входе. Прямое напряжение управляемого переключателя в прототипе следует сопоставлять с разностью напряжений между инвертирующим входом операционного усилителя 8 и источником опорного напряжения 7. Последнее определяется выражениемDuring the operation of the provisions in the previous paragraph, the voltage at the control inputs maintains the controlled switches 14 and 15 in a state conducting electric current. Through them, the
где - прямое напряжение, - напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя 8, - его выходное напряжение и - напряжение источника 7 опорного напряжения. В частности, при использовании названных выше операционных усилителей с K8=106 можно получить значение прямого напряжения (3) в районе единиц микровольт, что недостижимо при использовании управляемых переключателей в прототипе. Электрический ток со входа резистивной матрицы 1 от инвертирующего входа операционного усилителя 8 на неинвертирующий вход и источник 7 опорного напряжения не проходит. Он ответвляется на резистор 10 обратной связи и замыкается через выходную цепь операционного усилителя 8. От этого создается эффект подключения входа резистивной матрицы 1 к источнику 7 опорного напряжения.Where - forward voltage - voltage at the inverting input of the
Так как электрический ток со входа резистивной матрицы 1 (с инвертирующего входа операционного усилителя 8) непосредственно на источник 7 опорного напряжения не проходит, то в устоявшемся сложившемся понимании прямое сопротивление в данном конкретном случае тоже отсутствует. Как в общем случае, косвенно его можно определить через отношение имеющегося напряжения к имеющейся силе электрического тока. В данном случае имеется разность напряжений и сила электрического IR10 через резистор 10 обратной связиSince the electric current from the input of the resistive matrix 1 (from the inverting input of the operational amplifier 8) does not pass directly to the
Малое значение прямого сопротивления здесь тоже предопределяется весьма малым значением прямого напряжения UПР8 (3). С учетом приведенных выше частных численных примеров значение прямого сопротивления можно получить в районе 10-3 Ом, что недостижимо при использовании управляемых переключателей в прототипе. Все имеющиеся блоки управления резистивной матрицы R-2R работают точно так же, как и рассмотренный пример работы блока 5.The small value of the direct resistance here is also predetermined by the very small value of the direct voltage U PR8 (3). Given the above private numerical examples, the value of direct resistance can be obtained in the region of 10 -3 Ohms, which is unattainable when using controlled switches in the prototype. All available R-2R resistive matrix control units work in exactly the same way as the considered example of
Известно, что при приведенных выше двух значениях напряжения на входах резистивной матрицы R-2R, которые обеспечивают одинаковые блоки управления резистивной матрицей, позволяют получать на выходе цифро-аналогового преобразователя значения напряжения U, соответствующие (пропорциональные) значениям входного цифрового кода. В частности, (для конкретного частного примера) при четырехразрядном входном цифровом коде и при значении параметров, как в прототипе: в резистивной матрице 1 горизонтально расположенные резисторы на фиг. 1 имеют значения сопротивления 104 Ом, вертикально расположенные резисторы имеют сопротивление 2⋅104 Ом, сопротивление резистора 4 обратной связи 104 и значение напряжения источника 7 опорного напряжения 3,75 В, зависимость значения выходного напряжения U цифро-аналогового преобразователя от входного двоичного цифрового кода отображается известной таблицей (табл. 1).It is known that with the above two values of the voltage at the inputs of the resistive matrix R-2R, which provide the same control units of the resistive matrix, they allow you to receive voltage U corresponding to (proportional to) the values of the input digital code at the output of the digital-to-analog converter. In particular, (for a specific particular example) with a four-digit input digital code and with the value of the parameters, as in the prototype: in the
В ней столбец I соответствует самому старшему разряду двоичного цифрового кода (он обеспечивается блоком 5 на фиг. 1), а II, III, IV - последующим (младшим) разрядам. Более полно таблица приведена в тексте публикации прототипа (табл. 12.2).In it, column I corresponds to the most significant bit of the binary digital code (it is provided by
Таким образом, в цифро-аналоговом преобразователе в элементах, выполняющих функцию переключения, существенно уменьшены значения прямого сопротивления и прямого напряжения, что уменьшает значение соответствующей составляющей погрешности преобразования.Thus, in the digital-to-analog converter in the elements that perform the switching function, the values of the forward resistance and forward voltage are significantly reduced, which reduces the value of the corresponding component of the conversion error.
Известным недостатком цифро-аналоговых преобразователей с обратным подключением входа и выхода резистивной матрицы R-2R является изменение силы тока нагрузки источника опорного напряжения с изменением цифрового кода. Это определяет нестабильность значения напряжения источника опорного напряжения и соответствующую составляющую погрешности преобразования. В рассмотренной схеме (фиг. 1) значение сопротивления нагрузки и соответственно силы электрического тока не изменяются. Источник опорного напряжения практически работает на холостом ходу.A known drawback of digital-to-analog converters with reverse connection of the input and output of the resistive matrix R-2R is the change in the load current of the reference voltage source with a change in the digital code. This determines the instability of the voltage value of the reference voltage source and the corresponding component of the conversion error. In the considered scheme (Fig. 1), the value of the load resistance and, accordingly, the electric current strength do not change. The voltage reference is almost idling.
Прямое сопротивление и его нестабильность с течением времени и особенно с изменением температуры в управляемых переключателях современных цифро-аналоговых преобразователей вынуждает выбирать сравнительно большие значения сопротивлений в резистивных матрицах, чтобы получить малое относительное изменение общего сопротивления (сопротивление резистора матрицы, плюс прямое сопротивление переключателя, плюс его изменение из-за нестабильности) и соответственно малую составляющую погрешности преобразователя. Так в прототипе используются сопротивления в резистивной матрице 104 и 2⋅104 Ом. Это приводит к тому, что с поступлением младших разрядов во входном цифровом коде изменение силы электрических токов в резистивной матрице происходит на весьма малые значения, сопоставимые с силой тока шумов, наводок и флуктуаций, т.е. теряется смысл в этих младших разрядах цифрового кода и ограничивается точность преобразования. В приведенной схеме (фиг. 1) существенно уменьшено значение прямого сопротивления элементов, выполняющих функцию переключения, что позволяет уменьшить значение сопротивлений резисторов резистивной матрицы R-2R, выбрать изменение силы электрических токов с поступлением младших разрядов во входном цифровом коде уверенно (существенно) больше силы тока шумов, наводок и флуктуаций, и открывается возможность в увеличении числа разрядов во входном цифровом коде и в повышении точности преобразования.Direct resistance and its instability over time, and especially with temperature changes in the controlled switches of modern digital-to-analog converters, makes it necessary to choose relatively large values of resistances in resistive arrays in order to obtain a small relative change in the total resistance (resistance of the matrix resistor, plus the direct resistance of the switch, plus it change due to instability) and, accordingly, a small component of the converter error. So, the prototype uses resistances in the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017112417A RU2648579C1 (en) | 2017-04-12 | 2017-04-12 | Digital-to-analogue converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017112417A RU2648579C1 (en) | 2017-04-12 | 2017-04-12 | Digital-to-analogue converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2648579C1 true RU2648579C1 (en) | 2018-03-26 |
Family
ID=61707876
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017112417A RU2648579C1 (en) | 2017-04-12 | 2017-04-12 | Digital-to-analogue converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2648579C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1374431A1 (en) * | 1985-12-06 | 1988-02-15 | Московский энергетический институт | D-a converter |
US7336211B1 (en) * | 2006-01-20 | 2008-02-26 | Altera Corporation | Resistance compensated DAC ladder |
US8581766B1 (en) * | 2011-10-17 | 2013-11-12 | Maxim Integrated Products, Inc. | DAC with novel switch regulation |
RU2602396C1 (en) * | 2015-10-09 | 2016-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ФГБОУВО ЮЗГУ) | Digital-to-analogue converter |
-
2017
- 2017-04-12 RU RU2017112417A patent/RU2648579C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1374431A1 (en) * | 1985-12-06 | 1988-02-15 | Московский энергетический институт | D-a converter |
US7336211B1 (en) * | 2006-01-20 | 2008-02-26 | Altera Corporation | Resistance compensated DAC ladder |
US8581766B1 (en) * | 2011-10-17 | 2013-11-12 | Maxim Integrated Products, Inc. | DAC with novel switch regulation |
RU2602396C1 (en) * | 2015-10-09 | 2016-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ФГБОУВО ЮЗГУ) | Digital-to-analogue converter |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ТОКХЕЙМ Р. Основы цифровой электроники, Москва, "Мир", 1988, с. 351-353, рис. 12.6. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3019426A (en) | Digital-to-analogue converter | |
US5075677A (en) | Voltage-switching d/a converter using p- and n-channel MOSFETs | |
US3984830A (en) | Complementary FET digital to analog converter | |
RU2715178C1 (en) | Trigger logic element on field-effect transistors | |
US3683165A (en) | Four quadrant multiplier using bi-polar digital analog converter | |
US9143156B1 (en) | High-resolution digital to analog converter | |
US20130314263A1 (en) | Digital-to-Analog-Converter with Resistor Ladder | |
US3736515A (en) | Non-linear function generator | |
RU2602396C1 (en) | Digital-to-analogue converter | |
RU2648579C1 (en) | Digital-to-analogue converter | |
US7369076B1 (en) | High precision DAC with thermometer coding | |
US4231020A (en) | Digital to analog converter having separate bit converters | |
US3106639A (en) | Electronic function generator with interpolating resistors | |
GB2029143A (en) | Digital to analogue converter | |
US3832707A (en) | Low cost digital to synchro converter | |
US4482887A (en) | Integrated weighted current digital to analog converter | |
CA1114510A (en) | Integrated weighted current digital to analog converter | |
WO2017144605A1 (en) | Digital-to-analog converter and method for digital-to-analog conversion | |
CN106664095B (en) | Digital-to-analog converter | |
US3403393A (en) | Bipolar digital to analog converter | |
US3355670A (en) | High-speed switching apparatus | |
US10045420B2 (en) | Current balancing system for semiconductor elements in parallel | |
KR930011429A (en) | MOSFET Resistive Controlled Multiply | |
US4752900A (en) | Four-quadrant multiplier using a CMOS D/A converter | |
US3411019A (en) | Electronic converter and switching means therefor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190413 |