WO2019147167A1 - Цифро-аналоговый преобразователь - Google Patents
Цифро-аналоговый преобразователь Download PDFInfo
- Publication number
- WO2019147167A1 WO2019147167A1 PCT/RU2019/000017 RU2019000017W WO2019147167A1 WO 2019147167 A1 WO2019147167 A1 WO 2019147167A1 RU 2019000017 W RU2019000017 W RU 2019000017W WO 2019147167 A1 WO2019147167 A1 WO 2019147167A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- resistors
- digital
- analog converter
- groups
- resistor
- Prior art date
Links
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
Definitions
- the solution relates to digital-to-analog converters and can be used in devices converting a digital code into an analog voltage [NOPSM 1/66].
- D / A digital-to-analog converters
- Fedorkov B.G., Taurus V.A. DAC and ADC microcircuits: functioning, parameters, application. - M .: Energoatomizdat, 1990. - 320 pp. Built on resistive matrices of various types, and on the basis of frequency-to-voltage conversion, which are used to control the output voltage level of a digital-to-analog converter.
- the disadvantages of the known DACs include the technological complexity and high cost of manufacturing precision resistive matrices, and the second type of DACs are the lack of accuracy and linearity of the conversion characteristic. It is known that precision resistive matrices can be made only by thin-film technology, which includes the functional adjustment of the resistances of resistors, and not by semiconductor technology, which determines these drawbacks.
- DIGITAL-ANALOG CONVERTER with BINARY-RECOVERABLE RESISTANCE [http://ulfek.ru/skhemotekhnika/719-skhemotekhnika-tsifro-analogovykh-preobrazovatelej.html,
- 01.05.2017 consisting of a set of keys, one for each digit of the digital code, a matrix of binary-weighted resistors, which consists of parallel resistors with resistances R, 2-R, ..., R-2 N 1 , to one of which contacts the reference voltage source is connected, and other switches are made with the possibility of switching the output operational amplifier with the reference voltage circuit through an appropriate resistor or with grounding, while the operational amplifier is made with a resistor in the feedback circuit.
- the main technical problem of the prototype is the use of a matrix of binary-weighted resistors from parallel resistors with resistances R, 2-R, ..., R-2 N, which necessitates the use of a resistive matrix resistors with N nominal resistances and significantly complicate the technical implementation of the known digital-to-analog converter.
- the technical result is to reduce the number of nominal resistances used for the implementation of a digital-to-analog converter with a matrix of binary-weighted resistors.
- a digital-to-analog converter is declared that contains a matrix of binary-weighted resistors, which consists of parallel resistors, some contacts of which are capable of connecting to keys, while others are combined into a common bus, characterized by the fact that the matrix consists of groups of parallel resistors, while in a common bus between groups of parallel resistors are installed series resistors V4-R-2 N 1 , where N corresponds digitally
- the digital-to-analog converter the group of resistors corresponding to the low-order digits of the digital code, contains parallel resistors R, 2-R and 4-R, and the 4 R resistor is connected to ground through a 4-R resistor; the lowest values of the digital code, the output voltage terminal is connected to the output of the resistor corresponding to the high-order digit of the digital code.
- the keys are made with the possibility of switching parallel resistors with a reference voltage source or with grounding, depending on the value of the corresponding digit of the digital code.
- Figure 1 shows a diagram of a digital-to-analog converter.
- the diagram shows: 1 - resistors with resistance R, 2 - resistors with resistance 2-R, 3 - resistors with resistance 4-R, 4 - resistors with resistance 8-R, 5 - Resistors with resistance ⁇ R-2 N b - grounding, 7 - a key advising "O” to discharge a digital code, 8 - a key advising "1” to discharge a digital code, 9 - a key advising "2" to discharge a digital code, 10 - a key advising "3 "Digit code digit, 11 - key advising" 4 "digit code digit, 12 - key advising” 5 "digit code digit, 13 - key suggesting” 6 digit digital code, 14 - key suggesting "N-4" digit code digit , 15 - key advising "N-3" digit code, 16 - key advising "N-2” digit code, 17 - key advising "Nl” digit q rovogo code.
- the digital-analog converter contains a resistive matrix consisting of groups of parallel resistors, for example, resistances R - 1, 2 R - 2, 4 R - 3 and 8-R - 4, one contact of which is made with the ability to connect keys 7 - 17, and the others are connected by a bus containing between the groups of parallel resistors, series resistors with resistances VA- 1 1 1 - 5, where N corresponds to the digit capacity of the digital-to-analog converter, the group of resistors corresponding to the low-order digits of the digital code contains parallel resistors In addition, R - 1, 2 R - 2 and 4-R-3, with a resistance of 4 R - 3 through a resistance of 4 R - 3 connected to ground 6, in groups of large resistors correspond to the lowest values of the digital code, to the output of the resistor 1, corresponding to the high-order digit code, the output voltage terminal is connected.
- the keys 7 - 17 are made with the possibility of switching parallel resistors 1 - 4 with a voltage source or with grounding 6, depending on the value of the corresponding digit of the digital code.
- the operation of the claimed digital-to-analog converter is explained by converting the digital code "1101" into analog voltage.
- the keys 7-10 set in accordance with the values of the digital code, while the keys 7, 9 and 10 are closed on bus with a reference voltage, and the key 8 is closed to ground.
- the voltages from the outputs of the keys will be reduced and summed up, and a voltage of 1.3 V. will be generated at the output voltage terminal.
- the claimed technical result of the invention is achieved through the use of a resistive matrix in the form of groups of parallel resistors with resistances R - 1, 2 R -2, 4-R- 3 and 8 R - 4, some contacts of which are made with the ability to connect keys 7 - 17, and others bus connected between series of parallel resistors are series resistors 1 / iR-2 N l - 5, where N corresponds to the digit capacity of the digital-to-analog converter, which allows using only resistors for the N-bit digital-to-analog converter 5 face values.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к цифроаналоговым преобразователям и может быть использована в устройствах преобразования цифрового кода в аналоговое напряжение. Техническим результатом изобретения является сокращение количества используемых номиналов сопротивлений для реализации цифро-аналогово преобразователя с матрицей двоично-взвешенных резисторов, который достигается за счет того, что цифро-аналоговый преобразователь, содержащий матрицу двоично-взвешенных резисторов, которая состоит из параллельных резисторов, одни контакты которых выполнены с возможностью подключения к ключам, а другие объединены в общую шину, отличающийся тем, что резистивная матрица состоит из групп параллельных резисторов, при этом в общей шине между группами параллельных резисторов установлены последовательные резисторы сопротивлениями 1/2·R·2N-1где N соответствует разрядности цифро-аналогового преобразователя, группа резисторов, соответствующая младшим разрядам цифрового кода, содержит параллельные резисторы сопротивлениями R, 2·R и 4·R, причем резистор сопротивлением 4·R через сопротивление номиналом 4·R подключен к заземлению, в группах резисторы большим номиналом соответствуют младшим значениям цифрового кода, к выходу резистора, соответствующего старшему разряду цифрового кода подключена клемма выходного напряжения.
Description
ЦИФРО-АНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
ОПИСАНИЕ
Решение относится к цифроаналоговым преобразователям и может быть использована в устройствах преобразования цифрового кода в аналоговое напряжение [НОЗМ 1/66].
Известны типы цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) [Федорков Б.Г., Телец В.А. Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование, параметры, применение. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 320 с.], построенные как на резистивных матрицах различного типа, так и на основе преобразования частоты в напряжение, которые используют для регулирования уровня выходного напряжения цифроаналогового преобразователя.
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.
Наиболее близким по технической сущности является ЦИФРО-АНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С ДВОИЧНО-ВЗВЕШЕННЫМИ СОПРОТИВЛЕНИЯМИ [http://ulfek.ru/ skhemotekhnika/719-skhemotekhnika-tsifro-analogovykh-preobrazovatelej.html, опубл.
01.05.2017], состоящий из набора ключей, по одному на каждый разряд цифрового кода, матрицы двоично-взвешенных резисторов, которая состоит из параллельных резисторов сопротивлениями R, 2-R, ..., R-2N 1, к одним контактам которых подключен источник опорного напряжения, а к другим ключи, выполненные с возможностью коммутации выходного операционного усилителя с цепью опорного напряжения через соответствующий резистор или с заземлением, при этом операционный усилитель выполнен с резистором в цепи обратной связи.
Основной технической проблемой прототипа является использование матрицы двоично-взвешенных резисторов из параллельных резисторов сопротивлениями R, 2-R, ..., R-2N что обуславливает необходимость использования для резистивной матрицы
резисторов c N номиналами сопротивлений и значительно усложнят техническую реализацию известного цифро-аналогового преобразователя.
Задачей полезной решения является устранение недостатков прототипа.
Техническим результатом является сокращение количества используемых номиналов сопротивлений для реализации цифро-аналогово преобразователя с матрицей двоично-взвешенных резисторов.
Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлен цифро- аналоговый преобразователь, содержащий матрицу двоично-взвешенных резисторов, которая состоит из параллельных резисторов, одни контакты которых выполнены с возможностью подключения к ключам, а другие объединены в общую шину, отличающийся тем, что резистивная матрица состоит из групп параллельных резисторов, при этом в общей шине между группами параллельных резисторов установлены последовательные резисторы сопротивлениями V4-R-2N 1, где N соответствует разрядности цифро-аналогового преобразователя, группа резисторов, соответствующая младшим разрядам цифрового кода, содержит параллельные резисторы сопротивлениями R, 2-R и 4-R, причем резистор сопротивлением 4 R через сопротивление номиналом 4-R подключен к заземлению, в группах резисторы большим номиналом соответствуют младшим значениям цифрового кода, к выходу резистора, соответствующего старшему разряду цифрового кода подключена клемма выходного напряжения.
В частности, ключи выполнены с возможность коммутации параллельных резисторов с источником опорного напряжения или с заземлением в зависимости от значения соответствующего разряда цифрового кода.
Решение поясняется чертежем.
На фиг.1 показана схема цифроаналогового преобразователя.
На схеме обозначено: 1 - резисторы сопротивлением R, 2 - резисторы сопротивлением 2-R, 3 - резисторы сопротивлением 4-R, 4 - резисторы сопротивлением 8-R, 5 -
резисторы сопротивлением Ά R-2N б - заземление, 7 - ключ советующий «О» разряду цифрового кода, 8 - ключ советующий «1» разряду цифрового кода, 9 - ключ советующий «2» разряду цифрового кода, 10 - ключ советующий «3» разряду цифрового кода, 11 - ключ советующий «4» разряду цифрового кода, 12 - ключ советующий «5» разряду цифрового кода, 13 - ключ советующий «6» разряду цифрового кода, 14 - ключ советующий «N-4» разряду цифрового кода, 15 - ключ советующий «N-3» разряду цифрового кода, 16 - ключ советующий «N-2» разряду цифрового кода, 17 - ключ советующий «N-l» разряду цифрового кода.
Цифро-аналоговый преобразователь содержит резистивную матрицу, состоящую из групп параллельных резисторов, например, сопротивлениями R - 1, 2 R - 2 , 4 R - 3 и 8-R - 4, одни контакты которых выполнены с возможностью подключения ключей 7 - 17, а другие объединены шиной, содержащей между группами параллельных резисторов последовательные резисторы сопротивлениями Уа- -г1'1 1 - 5, где N соответствует разрядности цифро-аналогового преобразователя, группа резисторов, соответствующая младшим разрядам цифрового кода, содержит параллельные резисторы сопротивлениями R - 1, 2 R - 2 и 4-R -3, при этом резистор сопротивлением 4 R - 3 через сопротивление номиналом 4 R - 3 подключен к заземлению 6, в группах резисторы большим номиналом соответствуют младшим значениям цифрового кода, к выходу резистора 1, соответствующего старшему разряду цифрового кода подключена клемма выходного напряжения.
Ключи 7 - 17 выполнены с возможность коммутации параллельных резисторов 1 - 4 с источником опорного напряжения или с заземлением 6 в зависимости от значения соответствующего разряда цифрового кода.
Цифроаналоговый преобразователь работает следующим образом.
Пусть напряжение, соответствующее младшему разряду цифрового кода, составляет 0,1
В.
Работу заявленного цифро-аналогового преобразователя поясним преобразованием цифрового кода «1101» в аналоговое напряжение. Для этого ключи 7-10 устанавливают в соответствии со значениями цифрового кода, при этом ключи 7, 9 и 10 замыкают на
шину с опорным напряжением, а ключ 8 замыкают на заземление. После этого в электрической цепи, образованной параллельными резисторами 7, 9 и 10, а также последовательными резисторами 3 и 5 напряжения с выходов ключей будут уменьшены и суммированы, при этом на клемме выходного напряжения будет сформировано напряжение 1,3 В.
Заявленный технический результат изобретения достигается за счет использования резистивной матрицы в виде групп параллельных резисторов сопротивлениями R - 1, 2 R -2, 4-R- 3 и 8 R - 4, одни контакты которых выполнены с возможностью подключения ключей 7 - 17, а другие объединены шиной, содержащей между группами параллельных резисторов последовательные резисторы сопротивлениями 1/i-R-2N l - 5, где N соответствует разрядности цифро-аналогового преобразователя, что позволяет для N-разрядного цифро-аналогово преобразователя использовать резисторы только с 5 номиналами.
Claims
1. Цифро-аналоговый преобразователь, содержащий матрицу двоично- взвешенных резисторов, которая состоит из параллельных резисторов, одни контакты которых выполнены с возможностью подключения к ключам, а другие объединены в общую шину, отличающийся тем, что резистивная матрица состоит из групп параллельных резисторов, при этом в общей шине между группами параллельных резисторов установлены последовательные резисторы сопротивлениями Уг R-2N х, где N соответствует разрядности цифро-аналогового преобразователя, группа резисторов, соответствующая младшим разрядам цифрового кода, содержит параллельные резисторы сопротивлениями R, 2-R и 4 R, причем резистор сопротивлением 4 R через сопротивление номиналом 4-R подключен к заземлению, в группах резисторы большим номиналом соответствуют младшим значениям цифрового кода, к выходу резистора, соответствующего старшему разряду цифрового кода подключена клемма выходного напряжения.
2. Цифро-аналоговый преобразователь по п.1, отличающийся тем, что ключи выполнены с возможность коммутации параллельных резисторов с источником опорного напряжения или с заземлением в зависимости от значения соответствующего разряда цифрового кода.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018102814 | 2018-01-25 | ||
| RU2018102814 | 2018-01-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2019147167A1 true WO2019147167A1 (ru) | 2019-08-01 |
Family
ID=67394777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2019/000017 WO2019147167A1 (ru) | 2018-01-25 | 2019-01-16 | Цифро-аналоговый преобразователь |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2019147167A1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4875048A (en) * | 1987-08-28 | 1989-10-17 | Hitachi, Ltd. | Two-step parallel analog to digital converter |
| RU2155444C1 (ru) * | 1999-04-23 | 2000-08-27 | Ермолаев Дмитрий Сергеевич | Цифроаналоговый преобразователь с делением опорного напряжения |
| RU2389133C1 (ru) * | 2008-12-23 | 2010-05-10 | Вячеслав Васильевич Коркин | Параллельный аналого-цифровой преобразователь динамического типа (варианты) |
| RU146932U1 (ru) * | 2014-04-25 | 2014-10-20 | Леонид Анатольевич Бурцев | Цифроаналоговый преобразователь |
| US20150014516A1 (en) * | 2005-08-22 | 2015-01-15 | Sony Corporation | Da converter, ad converter, and semiconductor device |
| RU2602396C1 (ru) * | 2015-10-09 | 2016-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ФГБОУВО ЮЗГУ) | Цифро-аналоговый преобразователь |
-
2019
- 2019-01-16 WO PCT/RU2019/000017 patent/WO2019147167A1/ru active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4875048A (en) * | 1987-08-28 | 1989-10-17 | Hitachi, Ltd. | Two-step parallel analog to digital converter |
| RU2155444C1 (ru) * | 1999-04-23 | 2000-08-27 | Ермолаев Дмитрий Сергеевич | Цифроаналоговый преобразователь с делением опорного напряжения |
| US20150014516A1 (en) * | 2005-08-22 | 2015-01-15 | Sony Corporation | Da converter, ad converter, and semiconductor device |
| RU2389133C1 (ru) * | 2008-12-23 | 2010-05-10 | Вячеслав Васильевич Коркин | Параллельный аналого-цифровой преобразователь динамического типа (варианты) |
| RU146932U1 (ru) * | 2014-04-25 | 2014-10-20 | Леонид Анатольевич Бурцев | Цифроаналоговый преобразователь |
| RU2602396C1 (ru) * | 2015-10-09 | 2016-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ФГБОУВО ЮЗГУ) | Цифро-аналоговый преобразователь |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5243347A (en) | Monotonic current/resistor digital-to-analog converter and method of operation | |
| US20060187106A1 (en) | Analog-to-digital converter with interchangeable resolution and sample and hold amplifier channels | |
| US8310388B2 (en) | Subrange analog-to-digital converter and method thereof | |
| US4503421A (en) | Digital to analog converter | |
| CN102130688B (zh) | 电阻网络型数模转换器 | |
| EP0259566B1 (en) | Networks used in A/D and D/A converters with correction for differential errors | |
| CN101425805B (zh) | 高分辨率小面积数模转换电路 | |
| IES81010B2 (en) | A mismatch noise shaper for dac-subdac structures | |
| CN112751566A (zh) | 冗余逐次逼近型模数转换器及其操作方法 | |
| WO2012151144A1 (en) | Switch sequencing for code-range-specific linearity improvement in digital-to-analog converters | |
| CN113098522A (zh) | 具有增加的乘法带宽的乘法数模转换器 | |
| RU146932U1 (ru) | Цифроаналоговый преобразователь | |
| JP4671766B2 (ja) | デジタル−アナログ変換器とデジタル−アナログ変換方法 | |
| WO2019147167A1 (ru) | Цифро-аналоговый преобразователь | |
| RU2389133C1 (ru) | Параллельный аналого-цифровой преобразователь динамического типа (варианты) | |
| RU180208U1 (ru) | Цифро-аналоговый преобразователь | |
| WO2019147166A1 (ru) | Способ изготовления цифро-аналогового преобразователя | |
| KR100398013B1 (ko) | 선택 회로, ｄ/ａ 변환기 및 ａ/ｄ 변환기 | |
| US7046182B1 (en) | DAC having switchable current sources and resistor string | |
| CN101179273A (zh) | 模拟-数字转换器 | |
| Mokhtar et al. | A 0.9-V calibration-free 97dB-SFDR 2-MS/s continuous time incremental delta-sigma ADC utilizing variable bit width quantizer in 28nm CMOS | |
| JP3803900B2 (ja) | ディジタル・アナログ変換器 | |
| EP0135274A2 (en) | Digital-to-analog converter | |
| CN109586726B (zh) | 分段式数模转换器 | |
| De Maeyer et al. | Addressing static and dynamic errors in unit element multibit DACs |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 19743407 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 19743407 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |