Преобразователь код-ток

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 0 4 Н 03 М 1/бб САНИЕ ИЗОБРЕТЕН с- Измес. 56 ССР 1982. автом редГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение относитсятике и вычислительной техни назначено для использования в аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователях.Изобретение позволяетосуществлять преобразование код-токс высокой точностью в широком диапазоне температур, -Отражатель-умножитель тока обеспечивает работу стабилитрона при оптимальном постоянномтоке стабилизации. Источники разрядных токов обеспечивают совместно состабилитроном и первым резистивнымделителем тока подачу разрядных токов через переключатели токов в шинувыходного тока, 3 з.п, ф-лы, 4 ил.1246378 1Изобретение относится к автоматикеи вычислительной технике и предназначено для использования в аналогоцифровых и цифроаналоговых преобразователях. 5Цель изобретения - повышение точности преобразования в широком диапазоне температур.На фиг, 1 приведена функциональная схема преобразователя код-ток; 1 Она фиг. 2 - принципиальная схема отражателя-умножитель тока, на фиг.3принципиальная схема источника разрядного тока; на фиг. 4- принципиальная схема переключателя тока,15Преобразователь код-ток (фиг. 1)содержит отражатель-умножитель 1 тока (ОУТ) с первым выходом 2, входом 3и вторым выходом 4, токоограничивающий элемент 5, шину 6 источника питания, стабилитрон 7, первый резистивный делитель 8 тока и п переключателей тока 9,1-9,п с первыми выходами 10, вторыми выходами 11, входа;ми 12, и источников 13,1-13.п разрядных токов, с первыми входами 14,вторыми входами 15, первыми выходами 16, входами 17, второй резистивный делитель 18 тока шину 19 выходного тока.Отражатель-умножитель 1 тока(фиг, 2) содержит первый резистор 20,первый транзистор 21 п-р-п-типа, второй транзистор 22 р-п-р-типа, второйрезистор 23, первую группу 24 из штранзисторов р-п-р-типа, третий транзистор 25 п-р-п-типа, третий резистор 26, вторую группу 27 из с транзисторов р-п-р-типа, Указанные элементы образуют в составе ОУТ 1 первый источник тока на транзисторе 21,первый датчик тока на транзисторе 22,втрой источник тока на транзисторах24, второй датчик тока на транзисторе 26, третий источник тока на транзисторах 27.Источником 13 разрядных токов(фиг, 3) содержат первый, второй,третий транзисторы 28-30 соответственно.5 ОПереключатели 9 токов выполненына первом 31 и втором 32 диодах,Преобразователь работает следующим образом. После включения питания запускается стабилитрон 7 начальным током,протекающим по цепи: К 23 - транзисторы 24 и 25 (Т 24, Т 25), При этом на выходе первого источника тока ОУТ 1генерируется ток 1 равныйИ,- Цс11 Н 5где Б- опорное напряжение, задаваемое стабилитроном 7,2,25Б - разность напряжений базаэмиттер Т 21 и Т 25,В 5 - сопротивление резистора,На выходе второго источника токаОУТ 1 генерируется ток, равный г + Н 201- ( ---гг + Н 20где г и г - сопротивления эмитте 22. гров Т 22 и Т 24 соответственно,220, 223 - сопротивления резисторов 20 и 23.резисторов 20и 23.На выходе третьего источника тока ОУТ 1 генерируется ток, равный)ътг 2 +Н 20 где г и 226 - сопротивления эмит 21тера Т 27 и резистора 26 соответственно,Ток 1 з, протекающий через второйрезистивный делитель 18 и транзисторы Т 28 и ИРТ 13, а также ток 12поступают на стабилитрон 7,Такая структура источника опорногонапряжения обеспечивает высокую стабильность Б, при изменении питающегонапряжения. Коэффициент стабилизацииПКс определяется выражением Р итт 1 1 итстйгде Н , Й, - выходные сопротивления второго и третьего источников токовОУТ 1;"с - динамическое сопротивление стабилитрона 7,Причем, стабильность токов 1 и 1 з также достаточно высокая, что обеспечивает постоянный уровень напряжения Ц,л, прикладываемого к вторым входам ИРТ 13, При этом на первых входах источников разрядных токов возникает такое же напряжение, прикладываемое к разрядным резисторам первого резистивного делителя 8 токов, в которых протекают разрядные токи 1;,1246378 10 Токи 1, поступают с выходов ИРТ 13на входы переключателей 9 токов, коммутирующие эти токи на шину 19 выходного тока либо в шину 11 преобразуемого кода в зависимости от управляющего потенциала на последней.Выходной ток 1, каждого разрядаопределяется выражениемг 2,30Поа - дай.(1Й Ь- ь 1,1Р ЕЯ, 2 (1+ЯК, ) д иРтчфгв,агде а 11 - разность напряженийбаза-эмиттер Т 28 и ТЗО;КЯ - выходное сопротивлениепервого резистивного15делителя 8 токов;номер разряда;ьК; - погрешность коэффициента передачи резистивного делителя Я для20х-го разряда,д 1, - погрешность выходногоо игт 1тока 1;, связанная снеравенством базовыхтоков транзисторов Т 28,Т 29, Т 30 и равная2630 гД15 иот 1 = 1 + 1 - 21Первый, второй делители Я, 18 токов могут быть выполнены либо . весовыми резисторами К, 2 К,2 К(где и - число разрядов) либо с цепочкой резисторов В - 2 К, причемточность изготовления второго делителя 18 в отличии от известного устройства .может быть в 8-10 раз ниже,чем первого. Для термостабилизации 35разрядных токов резисторы в делителях должны быть согласованы по ТКС,что легко достигается при их микроэлектронном исполнении. А возможностьприменения структуры ПКТ и источника. 40опорного напряжения обусловлена постоянством токовой нагрузки на стабилитрон 7, что позволяет исключить иэсхемы операционный усилитель, являющийся дополнительным источником шумов, температурной и временной нестабильности. Ток, 1; генерируемыйвторым источником тока ОУТ 1, и ток1 , генерируемый третьим источникомтока ОУТ 1 и протекающий через объединенные вторые входы,ИРТ 13, задаютрежим работы стабилитрона 7 и одновременно являются нагрузочными токами. Неизменность этих токов в тактеопределяет стабильность работы преобразователей,Значения токов 1 и 1 определяются выражением 421, 23Пап -ПЕ.1 =1 К -- хаф К 5т гг,2(+ К 20 л 0;,х (- - - - -) (- - - --- + 1)гг(+ В 23 ь 3 + Па1 д29 га1 =1 - 1+1где К - коэффициент отражениявторого источника токаОУТ 1;гг,г(д Б- разность напряжений базаэмиттер Т 22 и Т 24;Б,- напряжение на резистога гуре 20;1 ,1. - базовые токи транзисторов Т 28 и Т 29 ИРТ 13.Температурный дрейф разрядныхисточников токов вследствие изменениябазовых токов транзисторов ИРТ 13в предлагаемом устройстве такой же,как и в известном, Влияние нестабильности тока 1 на разрядные токи 11в предлагаемом устройстве значительно меньше вследствие того, что изменения тока 1 создают изменения паЭдения напряжения только на дифференциальном сопротивлении стабилитрона 7, значение которого в 15-20 разменьше соответствующего сопротивления в известном устройстве. В предлагаемом устройстве отсутствует температурный дрейф операционного усилителя, а также минимальным являетсятемпературный дрейф стабилитрона,поскольку ток, протекающий через стабилитрон и задаваемый .резистором В 5и отношением резисторов В 20, К 23,226, равен оптимальному,Одинаковаяплотность токов через транзисторы Т 22, Т 24, Т 2 с целью уменьшения температурной нестабильности источников тока ОУТ 1 обеспечивается выбором количества транзисторов Т 24 и Т 27, Причем установка плотности токов через указанные транзисторы может производиться с точностью 5-10 Е. Формула изобретения 1Преобразователь код-ток, содержащий токоограничивающий. элемент,первый вывод которого объединен с первым, выводом стабилитрона и подключен к шине источника питания, первый резистивный делитель тока, и выходов которого (где и - число разрядов преобразуемого кода) подключены к первым входам и соответствующих источниковразрядных токов, вторые входы которых .объединены, первые выходы подключены к соответствующим и входам второго резис, тивного делителя тока, вторые выходы - к входам и соответствующих переключа 5 телей тока, первые выходы которых объединены и являются шиной выходного тока, вторые выходы являются шинами преобразуемого кода, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью ловы ,шения точности преобразования в широком диапазоне температур, в неговведен отражатель-умножитепь тока, первый выход которого, подключен к входу второго резистивного делителя тока, вход - к второму выводу токо- ограничивающего элемента,:второй выход - к второму выводу стабилитрона и второму входу первого источника разрядного тока, при этом вход пер вого резистивного делителя тока подключен к шине источника питания.2. Преобразователь по п. 1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что отражатель-умножитель тока выполнен на 25 первом, втором и третьим резисторах, первом транзисторе и-р-п-типа, втором транзисторе р-и-р-типа и третьем транзисторе п-р-п-типа, первой группе из ш транзисторов р-п-р-типа, вто рой группе из 7 транзисторов р-и-ртипа, где ш и- коэффициенты умножения тока, при этом первые выводы резнсторов объединены и поцключены к общей шине, второй вывод первого резистора подключен к эмиттеру второго транзистора, база и коллектор которого объединены с базами транзисторов первой и второй групп и подключены к коллектору первого транзистора, эмиттер которого является входом отражателя-умножителя тока, а база 37,8 аподключена к базе третьего транзистора, эмиттер которого является вторым выходом отражателя-умножителятока, а коллектор объединен с базойи подключен к коллектору первого изщ транзисторов первой группы, эмиттеры которых подключены к второмувыводу второго резистора, а коллекторы штранзисторов подключены кэмиттеру третьего транзистора, эмиттеры транзисторов второй группы подключены к второму выводу третьегорезистора, а коллекторы транзистороввторой группы объединены и являютсяпервым выходом отражателя-умножителятока.3. Преобразователь по и, 1, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что каждыйисточник разрядного тока выполненна первом, втором и третьем транзисторах п-р-п-типа, эмиттер первоготранзистора и-р-п-типа является вторым входом источника разрядного тока,коллектор является первым выходомисточника разрядного тока и подключенк базе второго транзистора и-р-и-типа, коллектор которого является вторым выходом источника разрядного тока,эмиттер подключен к базе первоготранзистора п-р-п-типа и к коллектору и базе третьего транзистора п-р-итипа, эмиттер которого является первым входом источника разрядного тока.4, Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что каждыйпереключатель тока выполнен на первом и втором диодах, катоды которыхобъединены и являются входом переключателя тока, анод первого диода является первым выходом переключателятока а анод второго диода - вторымвыходом переключателя тока,1246378 Фи. г.Ч ор Е,Сирохман каз 40 56 Тираж ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Ра