DE2812551A1 - Digital-analog-wandler - Google Patents

Digital-analog-wandler

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DE2812551A1
DE2812551A1 DE19782812551 DE2812551A DE2812551A1 DE 2812551 A1 DE2812551 A1 DE 2812551A1 DE 19782812551 DE19782812551 DE 19782812551 DE 2812551 A DE2812551 A DE 2812551A DE 2812551 A1 DE2812551 A1 DE 2812551A1
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DE
Germany
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emitter
digital
analog converter
network
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Withdrawn
Application number
DE19782812551
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English (en)
Inventor
Juergen Dipl Ing Heitmann
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/10Calibration or testing
    • H03M1/1066Mechanical or optical alignment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Description

  • Kurzfassung
  • Es wird ein Digital-Analog-Wandler mit einem R-2R-Leiternetzwerk und einem logischen Schalternetzwerk vorgeschlagen, bei welchem zur Verbesserung der Auflösung am Knotenpunkt für das werthöchste Bit im R-2R-Netzwerk als Abschluß eine Stufe zur Stromauskopplung angeschlossen wird.
  • Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Digital-Analog-Wandler nach der Gattung des Hauptanspruchs. Ein solcher Digital-Analog-Wandler ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 146 119 bekannt. Die Auskopplung derartiger Digital-Analog-Wandler zuf Erhalt einer Analogspannung ist jedoch bei höheren Umwandlungsgeschwindigkeiten problematisch. Aus der Zeitschrift Elektronik", 1976, Heft 1, Seiten 77 und 78, ist es bekannt, zur Auskopplung den Knotenpunkt für das werthöchste Bit in einem R-2R-Leiternetzwerk mit einem Widerstand abzuschlie-Ben und die analoge Spannung über einen Operationsverstärker abzugreifen. Zur Vermeidung von Umwandlungsfehlern soll der Operationsverstärker einen hochohmigen Eingangswiderstand aufweisen und für höhere Umwandlungsgeschwindigkeiten breitbandig sein. Diese Forderungen widersprechen einander, so daß die Umwandlungsgeschwindigkeit bekannter Digital-Analog-Wandler für digitale Signale hoher Bitraten relativ gering ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Digital-Analog-Wandler nach der eingangs genannten Art anzugeben, welcher in sehr schneller Folge parallel eintreffende Digitalwerte eines digitalen Signals in ein entsprechendes analoges Signal fehlerfrei umwandelt.
  • Vorteile der Erfindung Der erfindungsgemäße Digital-Analog-Wandler mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß nunmehr auch höherfrequen:e digitale Signale analog-gewandelt werden können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß aufwendige Maßnahmen zur Beseitigung kurzer Störimpulse (Deglitching), die bisher beim Ubergang von einem Digitalwert auf einem anderen Digitalwert entstehen, entfallen können.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgestellten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Digital-Analog-Wandlers möglich.
  • Zeichnung Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden mit einem Ausführungsbeispiel in einer Zeichnung anhand von Figuren beschrieben und erläutert. Von den Figuren zeigen: Fig.1 einen schematischen Aufbau eines bekannten Digital-Analog-Wandlers, Fig.2 einen Digital-Analog-Wandler nach der Erfindung und Fig.3 eine Stufe zur Stromauskopplung Beschreibung der Erfindung Die Fig.1 zeigt den schematischen Aufbau eines bekannten Digital-Analog-Wandlers mit einem R-2R-Widerstand-Leiternetzwerk. Das R-2R-Leiternetzwerk ist so ausgelegt, daß für jedes Bit im Digitalwort eines digitalen Signals ein Widerstand R und ein Widerstand 2R vorzusehen ist. Die Widerstände R liegen in den Längszweigen des R-2R-Leiternetzwerkes und die Widerstände 2R in den Querzweigen. Eine Umwandlung des digitalen Signals in ein analoges Signal erfolgt in bekannter Weise durch eine Gewichtung von Strömen in dem R-2R-Leiternetzwerk. Dabei werden den Knotenpunkten in dem R-2R-Leiternetzwerk entsprechend der Wertigkeit der Bits in dem digitalen Wort des anliegenden digitalen Signals Ströme Io - 1n über Stromschalter (nicht gezeichnet) zugeführt. Der in jeden Knotenpunkt 1 bis n-1 fließende Strom wird gedrittelt, weil von jedem Knotenpunkt aus nach allen drei Richtungen der Wert der Impedanz gleich 2R beträgt, wenn die abschließenden Endwiderstände gleich R sind. Der in die Knotenpunkte o und n fließende Strom wird dagegen im Verhältnis 2:1 aufgeteilt. Eine Auskopplung des R-2R-Leiternetzwerkes erfolgte bisher dadurch, daß am Knotenpunkt für das werthöchste Bit (WHB) im R-2R-Leiternetzwerk ein Abschlußwiderstand Ra angeschlossen ist und die an diesem Knotenpunkt liegende Spannung mit einem Operationsverstärker OP abgegriffen wird.
  • Wie eingangs erwähnt, ist diese Art der Auskopplung des analogen Signals bei höherer Umwandlungsgeschwindigkeit problematisch, weil die an den Operationsverstärker OP zu stellenden Forderungen hinsichtlich Hochohmigkeit und Breitbandigkeit widersprüchlich sind.
  • In der Fig.2 ist ein Digital-Analog-Wandler gemäß der Erfindung dargestellt. Im oberen Teil der Schaltungsanordnung des erfindungsgemäßen Digital-Analog-Wandlers ist das R-2R-Widerstands-Leiternetzwerk gezeichnet. An die Knotenpunkte des R-2RLeiternetzwerkes sind Stromschalter 10, 1', 1", 1n 1 und 1n angeschlossen. Jeder der Stromschalter besteht aus zwei emittergekoppelten Transistoren 2 und 3, in deren gemeinsamer Emitterzuleitung eine mit einem Transistor 4 und einem Widerstand 5 aufgebaute Konstantstromquelle liegt. Die auch als Stromverteilungschaltung bezeichneten Stromschalter werden von ECL-Flipflops 6 gesteuert.
  • ECL-Flipflops enthalten emittergekoppelte Stufen in sogenannter ungesättigter Logik. Da Logikbausteine in ECL-Technik nicht ohne weiteres von digitalen Signalen einer TTL-Logik ansteuerbar sind, können TTL-ECL-Konverter 7 vorgesehen werden, welche digitale Signale mit TTL-Pegel an den Klemmen 80 bis 8n in ECL-Pegel für die ECL-Flipflops 6 umwandeln. ECL-Fliflops und TTL-ECL-Konverter sind beispielsweise aus dem VALVO-Handbuch "Signetics Integrierte Schaltungen 1976" bekannt.
  • An einem Knotenpunkt für das werthöchste Bit WHB (Klemme 9) im R-2R-Leiternetzwerk des erfindungsgemäßen Digital-Analog-Wandlers wird das Digital-Analog-gewandelte Signal mit einer Stufe 10 zur Stromauskopplung ausgekoppelt. Gegenüber dem in der Fig.1 dargestellten Digital-Analog-Wandler entfällt bei dem erfindungsgemäßen Digital-Analog-Wandler der Abschlußwiderstand Ra Es läßt sich mathemaitsch nachweisen, daß durch eine Stromauskopplung das Digital-Analog-gewandelte Signal nicht nur nicht verfälscht, sondern auch mit einer größeren Stromamplitude an der Klemme 9 abnehmbar ist, da eine Stromverteilung über den Abschlußwiderstand Ra entfällt.
  • In dem Ausführungsbeispiel der Fig.2 besteht die Stufe 10 zur Stromauskopplung aus einem Transitor 11 in Basisgrundschaltung. Die Emitterelektrode des Transistors 11 ist mit er Klemme 9 verbunden; ferner liegt die Emitterelektrode über einen Widerstand 12 an einem negativen Potential. Die Basiselektrode liegt in diesem Ausführungsbeispiel am Abgriff eines aus Widerständen 13'und 13"gebildeten Spannungsteilers. Die Kollektorelektrode des Transistors 11 ist über einen Lastwiderstand 14 mit einem positiven Potential verbunden. Da durch den fehlenden Abschlußwiderstand Ra ein größerer Strom an der Klemme 9 abgreifbar ist, kann über die Emitter-Kollektor-Strecke und den Lastwiderstand 14 ein entsprechend größerer Strom geführt werden. Dies führt an der Kollektorelektrode (Klemme 15) zu einer größeren Spannungsamplitude - selbst wenn der Lastwiderstand 14 gleich dem Abschlußwiderstand R gewählt würde - des so erhaltenen Strom-Spannungs-gewandelten Signals Etwaige Wandluntsfehler im werthöchsten Bit können durch einen Feinabgleich in der Stromverteilungsschaltung 10 vollständig korrigiert werden. Ein Feinabgleich kann beispielsweise in der Schaltsignalzuführung zur Basiselektrode des Transistors 20 mit einem Trimmpotentiometer 18 erfolgen. Bei einem anderen Feinabgleich wird die Größe des Emitterwiderstandes 5° durch die Parallelschaltung eines Trimmpotentiometers 19 beeinfluß.
  • Dadurch wird der Ausgangsstrom der Konstantstromquelle verändert. Die in Abhängigkeit vom Strom sich einstellende Spannung über den Widerständen 5° und 19 wird mit einer Referenzspannung, die mittels einer temperaturstabilen Zener Diode 20 und einen Widerstand 21 abgeleitet wird, in einem Operationsverstärker 22 zur Ableitung einer Regelspannung für die B asiselektroden der Transistoren 40 - 4n der Konstandstromquellen verglichen. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß wärmeabhängige Stromänderungen in den einzelnen Stromübernahmeschaltungen 1" bis 1n gleich bewertet und damit Wandlungsfehler vermieden werden.
  • Die Fig.3 zeigt eine Variante der Stufe 10 zur Stromauskopplung. Dabei sind Bestandteile gleicher Funktion mit gleichen Bezugszeichen versehen. Anstelle des Emitterwiderstandes tritt bei dieser Variante eine Stromquelle 23,um den Innenwiderstand dieser Basisgrundschaltung weiter abzusenken.
  • Leerseite

Claims (8)

  1. Digital-Analog-Wandler Patentansprüche :1, Digital-Analog-Wandler mit einem R-2R-Leiternetzwerk und einem logischen Schalternetzwerk, bei welchem einzelne mit bestimmten Knotenpunkten des R-2R-Leiternetzwerks verbundene Schalter des logischen Schalternetzwerks aus zwei emittergekoppelten Transistoren bestehen, in deren gemeinsamer Emitterzuleitung eine Konstantstromquelle liegt, und bei welchem das R-2R-Leiternetzwerk in Abhängigkeit eines an den Basiselektroden der emittergekoppelten Transistoren liegenden digitalen Signals steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Knotenpunkt (Klemme 9) für das werthöchste Bit (WHB) im R-2R-Leiternetzwerk als Abschluß eine Stufe (10) zur Stromauskopplun; angeschlossen ist, an deren Ausgang (Klemme 5) das analoge Signal abnehmbar ist.
  2. 2. Digital-Analog-Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe (10) zur Stromauskopplung eine Transistorstufe (11) in Basisgrundschaltung ist.
  3. 3. Digital-Analog-Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zuführung der Emitter-Elektrode der Transistorstufe (11) in Basisgrundschaltung eine Konstandstromquelle (23) geschaltet ist. -
  4. 4. Digital-Analog-Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom, der in der Emitterzuleitung der zwei emittergekoppelten Transistoren (2 und 3) liegenden Konstantstromquelle (4 und 5) für den Knotenpunkt der höchstwertigsten Bits im R-2R-Leiternetzwerkt einstellbar ist.
  5. 5. Digital-Analog-Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisvorspannung der emittergekoppelten Transistoren (2 und 3) am Knotenpunkt des werthöchsten Bits (WHB) im R-2R-Leiternetzwerk einstellbar ist.
  6. 6. Digital-Analog-Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils aus zwei emittergekoppelten Transistoren (2 und 3) bestehenden Schalter des Schalter netzwerks mit den zueinander inversen Ausgängen von ECL-Flipflops (6) verbunden sind, deren Eingängen parallel das digitale Signal zugeführt ist.
  7. 7. Digital-Analog-Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Emitter-Zuleitungen der emitter gekoppelten Transistoren (2 und 3) liegenden Konstantstromquellen (4) bezüglich der Ausgangsströme parallel regelbar sind.
  8. 8. Digital-Analog-Wandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die in den gemeinsamen Emitterzuleitungen der emittergekoppelten Transistoren liegenden Konstantstromquellen in an sich bekannter Weise aus je einem Transistor (4) mit Emitterwiderstand (5) bestehen und daß die Basiselektroden dieser Transistoren parallel mit dem Ausgang eines Operationsverstärkers (22) verbunden sind, dessen invertierender Eingang an der Emitterelektrode des Transistors für das werthöchste Bit angeschlossen ist und dessen nichtinvertierenden Eingang eine temperaturstabibsierte Referenzspannung zugeführt ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0043536A2 (de) * 1980-07-04 1982-01-13 Deutsche ITT Industries GmbH Regelsystem zum Einstellen einer physikalischen Grösse
DE102018107960A1 (de) 2017-04-05 2018-10-11 Preh Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum gleichzeitigen Abtasten mehrerer Taster oder Sensoren unter Verwendung eines einzigen analogen Eingangs einer Mikrosteuerung

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0043536A2 (de) * 1980-07-04 1982-01-13 Deutsche ITT Industries GmbH Regelsystem zum Einstellen einer physikalischen Grösse
EP0043536A3 (de) * 1980-07-04 1982-11-03 Deutsche ITT Industries GmbH Regelsystem zum Einstellen einer physikalischen Grösse
DE102018107960A1 (de) 2017-04-05 2018-10-11 Preh Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum gleichzeitigen Abtasten mehrerer Taster oder Sensoren unter Verwendung eines einzigen analogen Eingangs einer Mikrosteuerung
DE102018107960B4 (de) 2017-04-05 2022-08-18 Preh Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum gleichzeitigen Abtasten mehrerer Taster oder Sensoren unter Verwendung eines einzigen analogen Eingangs einer Mikrosteuerung

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