Цифроаналоговый преобразователь с коммутацией тока

(19) (1 А 3(5 Н 03 К 13 02 КОМИТЕТ СССРНИЙ И ОТНРЫТИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫ ПО ДЕЛАМ ИЗОБР Е ИЗОБРЕТЕНИЯСВИДЕТЕЛЬСТВУ ОПИСАН Н АВТОРСНО(56) 1, Балакай В.Г. и др. Интегральные схемы АЦЛ и ЦА 1. М., "Энергия",1978, с. 135,2. Шляндин В.М, и др, Состояниеи тенденция развития быстродействующих и сверхбыстродействующих ЦАП. -Измерения, контроль и автоматизация., "Приборостроение", 1980, 11/1, с. 24,рис. 6.3. Шляндин В,М. и др. Состояниеи тенденция развития быстродействующих и сверхбыстродействующих ЦАП.Измерения, контроль и автоматизация,"Приборостроение", 1980, 11/1, с. 23,рис. 3 (прототип),(54)(57) ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С КОММУТАЦИЕЙ ТОКА, содержащий блок активных источников разрядных токов, первый вход которого подключен к шине источника питания и первому выходу источника опорного напряжения,второйвход - к второму выходу источника опорного напряжения, и выходовсоответственно к п аналоговым входамблока коммутатора разрядных токов,и цифровых входов которого подключены соответственно к шинам преобразуемого кода, первый аналоговый выходк первому выходу источника напряжения смещения, второй выход которогоподключен к общей шине, первый резистор, первый вывод которого подключен к общей шине, а второй вывод - к выходной шине преобразователя, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения быстродействия, в него введены управляемыйисточник тока, опорный элемент, второй резистор, первый вывод которогоподключен к общей шине второй вывод - к второму аналоговому выходублока коммутатора разрядных токови первому выводу опорного элемента,второй вывод которого подключен кпервому входу управляемого источника тока второй вход которого подключен к шине источнике питания, авыход - к выходной шине преобразователя.Изобретение относится к информационно-измерительной технике, а именно к устройствам преобразования данных и может быть использовано в1телевизионных системах электронного синтеза изображений с помощью электронных вычислительных машин, н следящих системах, в автоматизированных системах управления.Известен цифроаналоговый преобразователь параллельного действия с коммутацией тока, содержащий источник опорного напряжения, набор переключателей разрядных токов, набор двоично-взнешенных прецизионных резисторов и операционный усилитель с резистором в цепи отрицательной обратной связи, преобразующий выходной ток в напряжение, Принцип действия цифроаналогового преобразователя основан на суммировании эталонных токов Е, 12,1 и, соответствующих весам двоичных разрядов Г 1 1.Недостатком этого цифроаналогового преобразователя является низкое быстродействие. Время установления выходного сигнала с заданной точностью в таких преобразователях зависит в основном от динамических и частотных свойств операционного усилителя, охваченного отрицательнойобратной связью, который преобразует ток в напряжение.Известен также цифроаналоговый преобразователь, где преобразование тока в напряжение выполняется на резистивной матрице типа КК при равных разрядных токах, содержащий источник опорного напряжения, набор переключателей равных токов, набор источников равных разрядныщ токов, резистивную матрицу типа КК и источник напряжения смещения. Принцип действия этого цифроаналогового преобразователя основан на алгебраическом суммировании равных разрядных токов резистивной матрицей типа КК с одновременным преобразованием тока в напряжение, пропорциональное двоичному коду 2Недостатком цифроаналогового преобразователя на резистивной матрице типа КК при равных разрядных токах является также низкое быстродействие. Объясняется это тем, что ток, протекающий в резисторах резистивной матрицы, изменяется в зависимости от двоичного кода и по значению и по направлению, поэтому необходимодополнительное время на перезарядпаразитных емкостей реэистивной матрицы. Кроме того, резистивная матри ца типа КК имеет и два раза больше резисторов, чем матрица с весовыми резисторами и паразитные емкости в ней имеют большее значение.Наиболее близким к предлагаемому О по технической сущности являетсяцифроаналоговый преобразователь скоммутацией тока, содержащий блокактивных источников разрядных токов,первый вход которого подключен к 15 шине источника питания и первомувыходу источника опорного напряженияФвторой вход - к второму выходу источника опорного напряжения, и ныходонсоответственно к и аналоговым входам 20 блока коммутатора разрядных токов,и цифровых входов которого подключены соответственно к шинам преобразуемого кода, первый аналоговый выход -к первому выходу источника напряжения 25 смещения, второй выход которого подключен к общей шине, первый резистор,первый вывод которого подключен к общей шине, а нторой вывод - к выходнойшине преобразователя 3 .Недостатком известного устройстваявляется ограничение быстродействиявследствие влияния паразитных емкос"тей блока коммутатора разрядных токов, приведенных к точке преобразования суммарного тока в напряжение. Цель изобретения - повышение быстродействия.Указанная цель достигается тем,что н цифроаналоговый преобразовательс коммутацией тока, содержащий блокактивных источников разрядных токов,первый вход которого подключен к шине источника питания и первому выходуисточника опорного напряжения, второй вход - к второму выходу источника опорного напряжения, и выходов -соответственно к и аналоговым входаиблока коммутатора раэрядньц токов, 50и цифровых входов которого подключены соответственно к шинам преобразуемого кода, первый аналогоный выход -к первому выходу источника напряжения смещения, второй выход которогоподключен к общей шине, первый резистор, первый вывод которого подключен к общей шине, а второй нывод -к выходной шине преобразователя,введены управляемый источник тока,10849 опорный элемент, второй резистор, первый вывод которого подключен к общей шине, второй вывод - к второму аналоговому выходу блока коммутатора разрядных токов и первому 5 выводу опорного элемента, второй вывод которого подключен к первому входу управляемого источника тока, второй вход которого подключен к шине источника питания, а выход - к выходной шине преобразователя.На чертеже изображена блок-.схема предлагаемого цифроаналогового преобразователя с коммутацией тока.Преобразователь содержит блок 1 активных источников разрядных токов, первый вход которого подключен к шине источника питания и первому выходу источника 2 опорного напряжения, Второи Вход - к Второму Выходу источ-о ника 2 опорного напряжения, и выходов - соответственно к п аналоговымвходам блока 3 коммутатора разрядныхтоков, и цифровых входов которогоподключены соответственно к шинам 4преобразуемого кода, первый аналоговый выход - к первому выходу источника 5 напряжения смещения, второйЪвыход которого подключен к общей шине, первый резистор 6, первый вывод которого подключен к общей шине,а второй вывод - к выходной шине 7преобразователя и к выходу управляемого источника 8 тока, второй входкоторого подключен к шине источника35питания, а первый вход - к второмувыводу опорного элемента 9, первыйвывод которого подключен к второмуаналоговому выходу блока 3 коммутатора разрядных токов и к второму40выводу второго резистора 10, первыйвывод которого подключен к общей шине.Преобразователь работает следующим образом.45Каждый -й двоичный разряд а,поступающий по шинам 4 на соответст 83 4вующий 1-й цифровой вход блока 3, управляет подключением или отключением 1.-го разрядного тока на втором аналоговом выходе блока 3. Так как потенциал на втором аналоговом выходе блока 3 поддерживается постоянным, благодаря цепи, состоящей из второго резистора 10, опорного элемента 9 и управляемого источника 8 тока, соотношением между суммарным током 2.1 , поступающим со второгоИртаналогового выхода блока 3, входным током 1управляемого источника 8 тока и током 11, протекающим через второй резистор 10, выражается форму- лой 1 = 11 +1 = сопз. Из формулы (1) видно, что любое изменение суммарного тока вызывает такое же изменение входного тока 1 управляемого источника 8 тока, выходной ток 1 ь, которого пропорционален входному. Преобразование выходного тока в напряжение осуществляется первым резистором 6, напряжение с которого подается на выходную шину 7 преобразователя. За счет стабилизации потенциала на втором аналоговом выходе блока 3 удается значительно ослабить влияние паразитной емкости, приведенной к этому выходу блока 3, на время установления выходного сигнала с заданной точностью. Технико-экономический эффект при использовании изобретения заключается в повышении быстродействия пре 1 образователя, что обеспечивается введением управляемого источника тока, опорного элемента и второго резистора для стабилизации потенциала на втором аналоговом выходе блока коммутатора разрядных токов.витель В. Першик орректор А. Ферен Редакт М,35/53 Тираж 862ВНИИПИ Государственного комитета СССпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д одпис ка иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,