CS211084B1

CS211084B1 - Digital-to-analog converter

Info

Publication number: CS211084B1
Application number: CS169978A
Authority: CS
Inventors: Josef Vedral
Original assignee: Josef Vedral
Priority date: 1978-03-17
Filing date: 1978-03-17
Publication date: 1982-01-29

Abstract

Vynález řeší zapojení číslicově analogového převodníku s cyklickou záměnou odporů v odporové síti operačního zesilovače. Podstatou vynálezu je cyklická záměna odporů v odporové síti operačního zesilovače. Převodník je tvořen shodnými odpory, jež jsou jedním koncem připojeny ke vstupu operačního zesilovače a druhé konce jsou synchronně cyklicky přepínány ke zdroji referenčního napětí nebo k výstupu operačního zesilovače a váhových odporů, jež jsou jedním koncem připojeny ke vstupu operačního zesilovače a druhé konce přepínány ke zdroji referenčního napětí nebo k zemi. Převodník podle vynálezu lze užít při konstrukci přesných analogově číslico-’ vých, číslicově analogových převodníků a kalibrátorů napětí s vysokou statickou přesností.The invention solves the connection of a digital-to-analog converter with cyclic replacement of resistors in the resistor network of an operational amplifier. The essence of the invention is the cyclic replacement of resistors in the resistor network of an operational amplifier. The converter is made up of identical resistors, one end of which is connected to the input of the operational amplifier and the other ends are synchronously cyclically switched to the reference voltage source or to the output of the operational amplifier and weight resistors, one end of which is connected to the input of the operational amplifier and the other ends are switched to the reference voltage source or to ground. The converter according to the invention can be used in the construction of precise analog-to-digital, digital-to-analog converters and voltage calibrators with high static accuracy.

Description

Vynález řeší zapojení číslicově analogového převodníku s cyklickou záměnou odporů v odporové síti operačního zesilovače.The invention solves the connection of a digital-to-analog converter with cyclic replacement of resistors in the resistor network of an operational amplifier.

Dosud známá zapojení číslicově analogových převodníků pracuje na principu sčítání váhových proudů na vstupu operačního zesilovače nebo na principu šířkové modulace referenč· ního napětí. První způsob převodu vyžaduje přesné odporové sítě, případně justáž odporů, druhý způsob vyžaduje kvalitní integrační zesilovač, integrující šířkově modulovaný impulsní signál s vysokým rozsahem třídy.The known digital-to-analog converters are based on the principle of adding up the weight currents at the input of the operational amplifier or on the principle of the width modulation of the reference voltage. The first method requires precise resistive networks or resistance adjustment, the second method requires a high-quality integration amplifier integrating a width-modulated pulse signal with a high class range.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojení číslicově analogového převodníku podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že sestává z prvního až pátého odporu, jejichž první vývody jsou spojeny se vstupem operačního zesilovače a druhé vývody prvního až pátého odporu jsou spojeny s analogovými vstupy prvního až pátého přepínače, jejichž první analogové výstupy jsou spojeny se zdrojem referenčního napětí a jejichž druhé analogové výstupy jsou spojeny s výstupem operačního zesilovače. Řídicí vstupy prvního až pátého přepínače jsou spojeny s výstupy kruhového registru, jehož nastavovací vstupy jsou spojeny s prvním až pátým výstupem číslicového dekodéru a jehož hodinový vstup je spojen s generátorem impulsů.These disadvantages are overcome by the wiring of the digital-to-analog converter according to the invention. It consists of the first to fifth resistors, the first terminals of which are connected to the input of the operational amplifier, and the second terminals of the first to the fifth resistor are connected to the analog inputs of the first to fifth switches, whose first analog outputs are connected to the reference voltage source. and whose second analog outputs are coupled to the output of an operational amplifier. The control inputs of the first to fifth switches are coupled to the outputs of a circular register, whose setting inputs are coupled to the first to fifth outputs of the digital decoder and whose clock input is coupled to the pulse generator.

Vstup číslicového dekodéru tvoří současně vstup číslicově analogového převodníku a výstup operačního zesilovače tvoři současně analogový výstup číslicově analogového převodníku. Šestý a sedmý výstup číslicového dekodéru jsou spojeny s řídicími vstupy šestého až sedmého přepínače, jejichž analogové vstupy jsou spojeny přes váhové odpory se vstupem operačního zesilovače a jejichž první analogové vstupy jsou spojeny se zdrojem referenčního napětí a druhé analogové výstupy jsou spojeny se zemí.The input of the digital decoder simultaneously forms the input of the digital-to-analog converter and the output of the operational amplifier simultaneously forms the analog output of the digital-to-analog converter. The sixth and seventh outputs of the digital decoder are coupled to the control inputs of the sixth to seventh switches, whose analog inputs are connected via a weight resistor to the operational amplifier input and whose first analog inputs are connected to a reference voltage source and the second analog outputs are connected to ground.

Předností zapojení číslicově analogového převodníku podle vynálezu je podstatné zvýšení statické přesnosti převodu, nebol bity vstupního číslicového signálu s nejvyššími váhami jsou převáděny metodou cyklické záměny odporů, jež omezuje vliv nepřesnosti a nestability odporů na přesnost převodu. Bity vstupního číslicového signálu s nižšími váhami jsou převáděny metodou paralelního číslicově analogového převodu s váhovou odporovou sítí, Další předností zapojení je vyloučení justáže odporů a možnost {římého navázáni váhové, případně kombinované odporové sítě ke vstupu operačního zesilovače, nebol zpětnovazební odpor operač ního zesilovače má konstantní hodnotu.The advantage of wiring the digital-to-analog converter according to the invention is a substantial increase in the static accuracy of the conversion, since the bits of the input digital signal with the highest weights are converted by the method of cyclic resistivity. The bits of the input digital signal with lower weights are converted by the method of parallel numerical-analog conversion with the weight resistive network. Another advantage of the connection is the elimination of the adjustment of resistors and the possibility value.

Zapojení číslicově analogového převodníku podle vynálezu je blíže objasněno na výkresu a popisem čtyřbitového číslicově analogového převodníku.The wiring of the D / A converter according to the invention is explained in more detail in the drawing and the description of a 4-bit D / A converter.

číslicově analogový převodník se sestává z prvního až pátého odporu 1 až 2, shodné jmenovité hodnoty jež jsou prvním vývodem spojeny se vstupem 81 operačního zesilovače 8 a druhé vývody prvního až pátého odporu 1 až 2 jsou spojeny s analogovými vstupy 111.the digital-to-analog converter consists of the first to fifth resistors 1 to 2, the same nominal values which are connected by the first terminal to the input 81 of the operational amplifier 8 and the second terminals of the first to the fifth resistor 1 to 2 are connected to the analog inputs 111.

121. 131. 141. 151 prvního a pátého přepínače 11 až 12, jejichž první analogové výstupy 112. 122. 132. 142. 152 jsou spojeny se zdrojem 18 referenčního napětí a jejichž druhé analogové výstupy 113. 123. 133. 143. 153 jsou spojeny s výstupem 82 operaěního zesilovače 8. Řídicí vstupy 114. 124. 134. 144. 154 prvního až pátého přepínače 11 až 15 jsou spojeny s výstupy 91 až 2Ž kruhového registru 2, jehož nastavovací vstupy 96 až 100 jsou spojeny s prvním až pátým výstupem 101 až 105 číslicového dekodéru 10 a jehož hodinový vstup 110 je spojen s generátorem 19 impulsů.121. 131. 141. 151 of the first and fifth switches 11-12, whose first analog outputs 112, 122, 132, 142, 152 are connected to a reference voltage source 18, and whose second analog outputs 113, 123, 133, 143, 153 are connected to the output 82 of the operational amplifier 8. The control inputs 114, 124, 134, 144. 154 of the first to fifth switches 11 to 15 are coupled to the outputs 91 to 2 of the ring register 2, whose setting inputs 96 to 100 are coupled to the first to the fifth output. 101 to 105 of the digital decoder 10 and whose clock input 110 is coupled to the pulse generator 19.

První a druhý váhový odpor 6 a 2 jsou jedním vývodem spojeny s vstupem 81 operačního zesilovače a druhým vývodem jsou spojeny s analogovými vstupy 161. 171 šestého a sedmého přepínače 16, 17. jejichž první analogové výstupy 162. 172 jsou spojeny se zdrojem 18 referenčního napětí a jejichž druhé analogové výstupy 163. 173 jsou spojeny se zemí 20, přičemž jejich řídicí vstupy 164. H4 jsou spojeny s šestým a sedmým výstupem 126, 107 číslicového dekodéru 10.The first and second weight resistors 6 and 2 are connected to an operational amplifier input 81 by one terminal, and the second terminals are connected to analog inputs 161, 171 of the sixth and seventh switches 16, 17 whose first analog outputs 162. 172 are connected to a reference voltage source 18. and whose second analog outputs 163. 173 are coupled to ground 20, and their control inputs 164. H4 are coupled to the sixth and seventh outputs 126, 107 of the digital decoder 10.

Vstup 108 číslicového dekodéru 10 je vytvořen současnš jako číslicový vstup 21 číslicově analogového převodníku a výstup 82 operačního zesilovače 8 je vytvořen současně jako analogový výstup 22 číslicově analogového převodníku.The input 108 of the digital decoder 10 is provided simultaneously as the digital input 21 of the digital-to-analog converter, and the output 82 of the operational amplifier 8 is formed simultaneously as an analog output 22 of the digital-to-analog converter.

2.110842.11084

Číslicově analogový převodník podle vynálezu pracuje tak, že prvé dva bity s nejvyšší váhou číslicového signálu jsou dekódovány v číslicovém dekodéru 10 na pětibitový signál, jehož poměr úrovní log. 0 a log. 1 určuje poměr počtu prvního až pátého odporu J. až 2> napojených v přímé a zpětnovazební větvi operačního zesilovače 8. Tímto signálem je nastavován kruhový registr £, řízený generátorem 19 impulsů. Výstupní signály kruhového registru 2 řídí první až pátý přepínač 11 až 15. které synchronně cyklicky přepínají první až pátý odpor J, až £ ke zdroji 18 referenčního napětí nebo k výstupu operačního zesilovače 8. Střední hodnota výstupního napětí operačního zesilovače 8 je pak určena referenčním napětím a poměrem přepínaných odporů 1 až £. Ostatní bity číslicového signálu řídi šestý a sedmý přepínač 16 a 12, které přepínají váhové odpory 6, 2 ke zdroji 18 referenčního napětí nebo k zemi 20.The digital-to-analog converter according to the invention operates in such a way that the first two bits with the highest weight of the digital signal are decoded in the digital decoder 10 to a 5-bit signal whose ratio of log levels. 0 and log. 1 determines the ratio of the number of the first to the fifth resistors 1 to 2 connected in the direct and feedback branches of the operational amplifier 8. This signal is used to set the circular register 8, controlled by the pulse generator 19. The output signals of the ring register 2 are controlled by the first to fifth switches 11 to 15. which synchronously cyclically switch the first to fifth resistors J to the reference voltage source 18 or the output of the operational amplifier 8. The mean value of the output voltage of the operational amplifier 8 is then determined by the reference voltage. and a switching resistor ratio of 1 to 6. The other bits of the digital signal control the sixth and seventh switches 16 and 12, which switch the weight resistors 6, 2 to the reference voltage source 18 or to the ground 20.

Číslicově analogový převodník podle vynálezu lze užít při konstrukci přesných analogově číslicových, číslicově analogových převodníků a kalibrátorů napětí s vysokou statickou přesností.The digital-to-analog converter according to the invention can be used in the construction of precision analog-to-digital, digital-to-analogue converters and voltage calibrators with high static accuracy.

Claims

A digital to analogue converter, characterized in that it consists of a first to a fifth resistor (1 to 5), the first terminals of which are connected to an input (81) of the operational amplifier (8), and the second terminals of the resistor are connected to analog inputs (111, 121). , 131, '41, 151) of the first to fifth switches (11 to 15), the first analog outputs (112, 122, 132, 142, 152) of which are connected to a reference voltage source (18) and whose second analog outputs (, 13i) 123, 33, 143 and 153) are coupled to the output (82) of the operational amplifier (8), while the control inputs (114, 124, 134, 144, 154) of the first to fifth switches (11 to 15) are coupled to the outputs ( 91 to 95) of a ring register (9), whose setting inputs (96 to 100) are connected to the first to fifth inputs (101 to 105) of the digital decoder (10) and whose clock input (110) is connected to the pulse generator (19) .

A digital to analog converter according to claim 1, characterized in that the sixth and seventh outputs (106 and 107) of the digital decoder (10) are connected to the control inputs (164 and 174) of the sixth and seventh switches (16 and 17). (161 and 171) are connected via a first and a second weight resistor (6 and 7) to an input (81) of an operational amplifier (8) whose first analog outputs (162 and 172) are connected to a reference voltage source (18) and the second analog outputs (163 and 173) are coupled to ground (20).