DE4041372A1 - Schaltungsanordnung zum selbstkalibrierenden vervielfachen eines stationaeren referenzstromes, insbesondere in einem monolithischen digital/analog-umsetzer - Google Patents
Schaltungsanordnung zum selbstkalibrierenden vervielfachen eines stationaeren referenzstromes, insbesondere in einem monolithischen digital/analog-umsetzerInfo
- Publication number
- DE4041372A1 DE4041372A1 DE19904041372 DE4041372A DE4041372A1 DE 4041372 A1 DE4041372 A1 DE 4041372A1 DE 19904041372 DE19904041372 DE 19904041372 DE 4041372 A DE4041372 A DE 4041372A DE 4041372 A1 DE4041372 A1 DE 4041372A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- current
- comparison
- circuit
- calibrating
- switch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000007430 reference method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/10—Calibration or testing
- H03M1/1009—Calibration
- H03M1/1033—Calibration over the full range of the converter, e.g. for correcting differential non-linearity
- H03M1/1057—Calibration over the full range of the converter, e.g. for correcting differential non-linearity by trimming, i.e. by individually adjusting at least part of the quantisation value generators or stages to their nominal values
-
- 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
- H03M1/74—Simultaneous conversion
- H03M1/742—Simultaneous conversion using current sources as quantisation value generators
- H03M1/747—Simultaneous conversion using current sources as quantisation value generators with equal currents which are switched by unary decoded digital signals
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung
von höchstwertigen Bitströmen aus einem Referenzstrom,
insbesondere für Digital-Analog-Umsetzer und findet
vorzugsweise in integrierter Schaltungstechnik Anwendung.
Die Erhöhung der Genauigkeit von Digital-Analog-Umsetzern
und deren Kostensenkung erfordern vor allem Lösungen für
das Problem, ein festes Verhältnis von - für die Wandlung
meist genutzten - Teilströmen, die kodeabhängig auf einen
Summenstromleiter geschaltet den Analogwert repräsentieren,
mit geforderter Präzision einzuhalten. Absolute
Genauigkeitsforderungen können durch Referenzverfahren auf
relative reduziert werden.
Der stationäre Teil der
Relativfehler läßt sich - unter anderem durch Verwendung
von Festwertspeichern - weitgehend eliminieren (DE 35 16 005).
Der dynamische Teil der Relativfehler kann durch
wiederkehrenden Abgleich reduziert werden. Hierfür ist neben
relativ langsamen digitalen Korrekturanordnungen (DE 37 36 785)
eine Methode bekannt, die mehrere gleichgewichtete einzeln
steuerbare Feldeffekttransistor-Stromquellen analog durch
wiederkehrendes Einprägen eines Referenzstromes über deren
gespeicherte Gate-Source-Spannung abgleicht (D.Groeneveld
et al., "A Self Calibration Technique for Monolithic High
Resolution D/A Converters", IEEE J-SC 24(1989), pp 1517-1522) .
Nachteilig ist hierbei jedoch, daß der beim Abgleich sich
schaltungsbedingt einstellende Arbeitspunkt sich beim
Aufschalten des Stromes auf einen Summenstromleiter verändert,
wodurch ein Stromfehler entsteht. Die zur Stabilisierung
des Arbeitspunktes vorgeschlagene zusätzliche mehrfache
Wiederholung der Struktur in Kaskodeschaltung mindert diesen
Nachteil, steigert jedoch den Betriebsspannungsbedarf der
Schaltung erheblich. Nachteilig ist weiterhin, daß der
Arbeitspunkt durch den Abgleich auf einen für den
Stromquellenbetrieb ungünstigen Wert festgelegt wird.
Eine weitere Schwierigkeit bei der Anwendung dieser Schaltung
liegt in der hohen Empfindlichkeit des Ausgangsstromes der
Stromquellen gegenüber einer Veränderung der gespeicherten
Sollspannung. Die zur Verringerung der Empfindlichkeit,
vorgesehene Parallelschaltung aus jeweils einer
selbstkalibrierenden und einer weiteren festen Stromquelle
besitzt einen niedrigen Ausgangswiderstand und muß durch
erhöhten Schaltungs- und Betriebsspannungsaufwand gegen
Arbeitspunktänderungen geschützt werden, um die Stromfehler
zu verringern.
Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, eine
Schaltungsanordnung zum selbstkalibrierenden Vervielfachen
eines stationären Referenzstromes, insbesondere für einen
monolithischen Digital-Analog-Umsetzer zu schaffen, die die
Stromfehler, die bei selbsttätigem analogen Abgleich mehrerer
gleichgewichteter Ströme auftreten, bereits durch die
Abgleichschaltung wesentlich verringert, und die weiterhin
vorteilhaft eine Fehlerkorrektur vorhandener auch bipolarer
fest eingestellter Stromquellen - welche mit einer höheren
Grundgenauigkeit gefertigt werden können - ermöglicht.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des
Anspruches angegebenen Maßnahmen. Hierbei wird auf die Methode
gleichgewichteter analog abzugleichender Stromquellen
zurückgegriffen. Deren Abgleich erfolgt jedoch durch Abgleich
der Spannungen über den Stromquellen. Da deren Ansteuerung
vom Abgleich nicht beschränkt wird, kann ein für Stromquellen
günstiger Arbeitspunkt gewählt werden. Die zum Abgleich in
jeder Stromzelle vorgesehene Regelschaltung stabilisiert
den Arbeitspunkt des Stromquellentransistors und trägt damit
wesentlich zur Erhöhung der Genauigkeit des Stromes bei.
Ein Abgleich bipolarer Stromquellentpansistoren ist damit
vorteilhaft möglich. Für jeden den Ausgangsstrom bildenden
Teilstrom ist eine gleichartige Stromzelle vorgesehen, die
außer dem Transistor der abzugleichenden Stromquelle eine
Regelschaltung und Stromschalter enthält.
Die Korrekturgröße für den Abgleich jeder Stromzelle wird
durch aufeinanderfolgendes Schalten eines externen
Referenzstromes und des abzugleichenden Stromes auf eine
geeignete Auswerteschaltung gewonnen. Die dadurch entstehende
Spannungsänderung wird in der Auswerteschaltung in einen
Korrekturstrom umgesetzt, welcher die auf einem Kondensator
in der Stromzelle gespeicherte Sollspannung ändert und somit
die Spannung über dem Stromquellentransistor beeinflußt.
Da diese Spannung nur indirekt über dem Ausgangswiderstand
des Stromquellentransistors auf den abzugleichenden Strom
wirkt, werden an die Genauigkeit der Regelung und Speicherung
dieser Spannung nur geringe Anforderungen gestellt.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel
und anhand der Zeichnung erläutert werden;
In der zugehörigen Zeichnung zeigt die Figur:
- das Blockschaltbild eines Digital-Analog-Umsetzer mit Stromzellen A1 bis An, Auswerteschaltung B und gemeinsamer Ansteuereinheit C
- und die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in einer der gleichen Stromzellen A1 bis An (hervorgehoben).
- das Blockschaltbild eines Digital-Analog-Umsetzer mit Stromzellen A1 bis An, Auswerteschaltung B und gemeinsamer Ansteuereinheit C
- und die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in einer der gleichen Stromzellen A1 bis An (hervorgehoben).
Entsprechend dem Blockschaltbild nach der Figur bilden n
Stromzellen A1 bis An, eine Auswerteschaltung B sowie eine
gemeinsame Ansteuerschaltung die Hauptbestandteile eines
monolithischen m-Bit-Digital-Analog-Umsetzers, wobei n=2m
gilt.
Erfindungsgemäß weist dabei jede Stromzelle einen
Feldeffekttransistor 1 auf, der zur selbsttätigen Kalibrierung
des Konstantstromes der Stromzelle zusätzlich in den Ausgang
der abzugleichenden Stromquelle 2 eingefügt wird. Die
gemeinsame Steuerung aller Stromquellen 2 erfolgt über die
gemeinsame Ansteuerschaltung C derart, daß unter
Berücksichtigung aller Stromfehler der Ausgangsstrom jeder
Stromquelle 2 etwas größer ist als der am Anschluß 3 angelegte
Referenzstrom.
Die Korrektur statischer und dynamischer Fehler des
Ausgangsstromes jeder Stromquelle 2 wird über eine Regelung
der Spannung über der Stromquelle 2 mit der Regelschaltung,
die aus dem Feldeffekttransistor 1, einem Regelverstärker 4
und einem Kondensator 5 besteht, durchgeführt. Dazu wird
das Gate des Feldeffekttransistors 1 vom Ausgang eines
Regelverstärkers 4 gesteuert, dessen nichtinvertierender
Eingang mit einem Kondensator 5 und einem Stromschalter 6
verbunden ist. Die Spannung an diesem Punkt ist die
Sollspannung zum Abgleich der Spannung über der Stromquelle 2.
Daher ist der invertierende Eingang des Regelverstärkers
mit dem Ausgang der Stromquelle 2 und dem Sourceanschluß
des Feldeffekttransistor 1 verbunden. Am Drainanschluß des
Feldeffekttransistor 1 ist der abgeglichene Konstantstrom
verfügbar und kann wie üblich zur Digital-Analog-Umsetzung
mittels Stromsummierung verwendet werden. Beim Abgleich der
Stromzelle wird dieser Strom über den Stromschalter 7 auf
eine Vergleichsstromschiene 8 gelegt, mit der der Eingang 9
einer Auswerteschaltung B, der bis dahin über den
Umschalter 10 mit dem Anschluß 3 für einen externen
stationären Referenzstrom verbunden war, nun über den
Umschalter 10 verbunden ist.
Die Spannungsänderung beim Umschalten vom Referenzstrom auf
den Vergleichsstrom wird in der Auswerteschaltung verstärkt
und in einen Strom am Ausgang 11 gewandelt. Dieser wird über
die Verbindung mit der Korrekturstromschiene 12 und über
den Stromschalter 6 der abzugleichenden Stromzelle zugeführt,
wo über eine Änderung der Sollspannung und damit der Spannung
über der Stromquelle 2 der Konstantstrom solange beeinflußt
werden kann, bis die Spannungsänderung am Eingang 9 der
Auswerteschaltung hinreichend klein geworden ist. Das Ergebnis
des Abgleichs wird im Kondensator 5 bis zum nächsten Abgleich
gespeichert. Die Auswerteschaltung B hat am Eingang 9
zweckmäßigerweise eine Schaltung mit hohem differentiellen
Innenwiderstand,
um auch bei geringen Stromunterschieden am Umschalter 10
eine auswertbare Spannungsdifferenz zu erzeugen. Deren
Verstärkung kann beispielsweise mit einem Transkonduktanz-
Operationsverstärker geschehen, der eine hohe Span
nungsverstärkung und einen Strom als Ausgangsgröße aufweist.
Zweckmäßig wird der Signalweg in der Auswerteschaltung
gemeinsam mit dem Umschalter 10 geschaltet, wodurch die nötige
untere Grenzfrequenz des verstärkenden Teiles erhöht werden
kann.
Damit auch während des Abgleichs einer Stromzelle der volle
Strombereich für die D/A-Wandlung verfügbar ist, kann für
diese Zeit eine zusätzliche Stromzelle ersatzweise
angeschaltet werden. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
erschöpft sich in ihrer Anwendung nicht auf einen Digital-
Analog-Umsetzer, sondern ist auch in einem Analog-Digital-
Umsetzer mit sukzessiver Approximation einsetzbar.
Bei ihrem Einsatz in einem Digital-Analog-Umsetzer werden
wegen des exponentiellen Anwachsens der Zahl nötiger
Stromzellen mit der Umsetzbreite zweckmäßig nur die
höchstwertigen Bitströme auf die beschriebene Art erzeugt,
während für die Bits mit niedrigeren Genauigkeitsanforderungen
eine Realisierung über eine einfachere Schaltung, z. B. über
einen Stromteiler vorgesehen ist.
Claims (1)
- Schaltungsanordnung zum selbstkalibrierenden Vervielfachen eines stationären Referenzstromes, insbesondere in einem monolithischen Digital-Analog-Umsetzer, bestehend aus mehreren Stromzellen, die jeweils eine abzugleichende Stromquelle aufweisen, sowie aus einer Auswerteschaltung, Stromschaltern und einer für alle Stromquellen gemeinsamen Ansteuerschaltung, gekennzeichnet dadurch,
daß jede Stromzelle (A1 bis An) einen Feldeffekttransistor, (1) aufweist, dessen Gate mit einem Regelverstärker (4) verbunden ist
und der nichtinvertierende Signaleingang des Regelverstärkers (4) mit einem Kondensator (5) und der invertierende Eingang mit dem Ausgang einer abzugleichenden Stromquelle (2) sowie mit dem Sourceanschluß des Feldeffekttransistors (1) verbunden sind, dessen Drainanschluß über einen Stromschalter (7) an eine gemeinsame Vergleichsstromschiene (8) geschaltet ist und einen weiteren Stromschalter (6) aufweist, der den nichtinvertierenden Eingang des Regelverstärkers (4) mit einer gemeinsamen Korrekturstromschiene (12) verbindet und diese an den Stromausgang (11) der Auswerteschaltung (B) geschaltet ist
und am Eingang (9) der Auswerteschaltung (B) ein Umschalter (10) angeordnet ist, der die Vergleichsstromschiene (8) und einen Anschluß (3) für einen stationären Referenzstrom mit dem Eingang (9) der Auswerteschaltung (B) verbindet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904041372 DE4041372A1 (de) | 1990-12-20 | 1990-12-20 | Schaltungsanordnung zum selbstkalibrierenden vervielfachen eines stationaeren referenzstromes, insbesondere in einem monolithischen digital/analog-umsetzer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904041372 DE4041372A1 (de) | 1990-12-20 | 1990-12-20 | Schaltungsanordnung zum selbstkalibrierenden vervielfachen eines stationaeren referenzstromes, insbesondere in einem monolithischen digital/analog-umsetzer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4041372A1 true DE4041372A1 (de) | 1992-06-25 |
Family
ID=6421162
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19904041372 Withdrawn DE4041372A1 (de) | 1990-12-20 | 1990-12-20 | Schaltungsanordnung zum selbstkalibrierenden vervielfachen eines stationaeren referenzstromes, insbesondere in einem monolithischen digital/analog-umsetzer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4041372A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10006507A1 (de) * | 2000-02-15 | 2001-08-30 | Infineon Technologies Ag | Kalibrierbarer Digital-/Analogwandler |
DE19916879B4 (de) * | 1998-04-16 | 2010-11-25 | National Semiconductor Corp.(N.D.Ges.D.Staates Delaware), Santa Clara | Stromgesteuerter, digital selbst-eichender Digital-Analog-Wandler |
DE102008057282B4 (de) * | 2007-11-16 | 2017-05-04 | Intel Deutschland Gmbh | Kompensation einer Nicht-Linearität von nicht differenziellen Digital-Analog-Wandlern |
-
1990
- 1990-12-20 DE DE19904041372 patent/DE4041372A1/de not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19916879B4 (de) * | 1998-04-16 | 2010-11-25 | National Semiconductor Corp.(N.D.Ges.D.Staates Delaware), Santa Clara | Stromgesteuerter, digital selbst-eichender Digital-Analog-Wandler |
DE10006507A1 (de) * | 2000-02-15 | 2001-08-30 | Infineon Technologies Ag | Kalibrierbarer Digital-/Analogwandler |
DE10006507C2 (de) * | 2000-02-15 | 2002-07-18 | Infineon Technologies Ag | Kalibrierbarer Digital-/Analogwandler |
DE102008057282B4 (de) * | 2007-11-16 | 2017-05-04 | Intel Deutschland Gmbh | Kompensation einer Nicht-Linearität von nicht differenziellen Digital-Analog-Wandlern |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE60114051T2 (de) | Selbstangleichende stromquelle und verfahren für einen daw mit geschalteten stromquellen | |
DE4300984B4 (de) | Bootstrap-MOSFET-Abtastschaltstufe | |
DE102004039161B4 (de) | Faltender Analog/Digital-Wandler | |
DE69313619T2 (de) | Schaltungsanordnung zur analog-digital umsetzung | |
DE68913405T2 (de) | Stromquellenschaltung. | |
DE102009005770B4 (de) | SAR-ADC und Verfahren mit INL-Kompensation | |
DE3136813C2 (de) | Kalibrierschaltung | |
DE3826254C2 (de) | Teilbereich-Analog-/Digitalwandler mit gemultiplexter Eingangsverstärker-Isolationsschaltung zwischen Subtraktionsknotenpunkt und LSB-Codierer | |
DE69005755T2 (de) | Strommessschaltung. | |
DE102012100144B4 (de) | Kalibrierungsschaltung und Verfahren zum Kalibrieren einer kapazitiven Kompensation in Digital-Analog-Wandlern | |
DE69528169T2 (de) | Automatische kalibrierungsschaltung mit einer referenzskala für einen digital-analogen wandler | |
DE3104904A1 (de) | Hochgenauer digital/analog-umsetzer und einschwingvorgangs-beseitigungssystem dafuer | |
DE102015101837A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Verbesserung der Gleichtaktunterdrückung | |
DE3628532A1 (de) | Analog-digital-wandler | |
DE69018429T2 (de) | Digital/Analog-Wandler. | |
DE102014020062B3 (de) | Verstärkungssystem mit Digital-Analog-Wandler (DAWs) und Ausgangsstufen der DAWs | |
DE102007044592A1 (de) | Zyklischer Analog-Didital-Wandler | |
DE69221961T2 (de) | Schaltung zur Korrektur von durch dielektrische Relaxation verursachte Fehler für Ladungswiederverteilung-AD-Wandler | |
DE3876199T2 (de) | Einstellbare stromquelle und ein digital-analoger wandler mit automatischer eichung und verwendung einer solchen quelle. | |
DE10117382A1 (de) | Schaltungsanordnung und Sensorvorrichtung | |
DE3306310C2 (de) | ||
DE102009002062B4 (de) | Analog-Digital-Umsetzer mit breitbandigem Eingangsnetzwerk | |
DE69520562T2 (de) | Quadratischer Digital-Analogumsetzer | |
EP0356570A1 (de) | Stromspiegel | |
DE4041372A1 (de) | Schaltungsanordnung zum selbstkalibrierenden vervielfachen eines stationaeren referenzstromes, insbesondere in einem monolithischen digital/analog-umsetzer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: GUSTAT, HANS, O-1054 BERLIN, DE |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |