NL8100578A - MONOLITIC DIGITAL ANALOGUE CONVERTER. - Google Patents

Description

1.0.29.8261.0.29.826

Monolitische digitaal-analoog omzetter.Monolithic digital-analog converter.

De uitvinding heeft betrekking op een digitaal-analoog omzetter, en heeft meer in het bijzonder betrekking op een monolitische omzetter welke in het bijzonder geschikt is om met microprocessoren gebruikt te worden, zoals deze bij analoge stuurstelsels toegepast 5 kunnen worden.The invention relates to a digital-analog converter, and more particularly relates to a monolithic converter which is particularly suitable for use with microprocessors, such as can be used in analog control systems.

Een brede variëteit van digitaal-analoog omzetters zijn gedurende enige tijd nu ter beschikking. Dergelijke omzetters hebben vaak stroombronnen, die op selectieve wijze overeenkomstig een digitaal ingangssignaal bekrachtigd worden. Het Amerikaanse opnieuw 10 uitgegeven octrooischrift HE. 28.633 toont een zeer succesvol omzetter- ontwerp van dit type. Een meer recent ontwerp is aangegeven in het Amerikaanse octrooischrift 3*961.326. Digitaal-analoog omzetters worden ook toegepast bij de met opvolgende benadering werkende analoog-digitaal omzetters, zoals aangegeven in de Amerikaanse 15 octrooiaanvrage Serial No. 931*960; de laatste omzetter is in het bijzonder voordelig daar hij een transistorschakeling in omgekeerde mode (waarnaar soms met I 1 voor "geïntegreerde injectie logica" verwezen wordt) tezamen met een bipolaire transistorschakeling op dezelfde monolitische chip in zich verenigt.A wide variety of digital-analog converters have been available for some time now. Such converters often have power sources which are selectively energized according to a digital input signal. U.S. Re-issued Patent HE. 28,633 shows a very successful converter design of this type. A more recent design is disclosed in U.S. Patent 3,961,326. Digital-to-analog converters are also used in the subsequent approximation analog-to-digital converters, as disclosed in U.S. Patent Application Serial No. 931 * 960; the latter converter is particularly advantageous in that it combines a reverse mode transistor circuit (sometimes referred to as I 1 for "integrated injection logic") together with a bipolar transistor circuit on the same monolithic chip.

20 Er zijn voorstellen voor speciaal voor gebruik met microproces soren geschikte omzetters gedaan, zoals die bijvoorbeeld beschreven in het artikel van Schoeff getiteld ”A Microprocessor Compatible High-Speed 8-bit DAC" in het "ISSCC Digest of Technical Eapers" van februari 1978? bladzijde 132-133* 25 Ofschoon er vele voorstellen naar voren zijn gebracht heeft er geen enkele een bevredigende omzetter opgeleverd die in staat is de vereiste prestaties te leveren en toch op geschikte manier eenvoudig in ontwerp en economisch te vervaardigen is. In het bijzonder hebben de bekende ontwerpen geen monolitische omzetter opgeleverd die een 30 referentiebron en een versterker om een uitgangsspanning af te geven, heeft die alle door een enkelvoudige voeding, bijvoorbeeld +5 molt, gevoed kunnen worden. De uitvinding beoogt een oplossing te verschaffen voor de bij het bereiken van dat doel ontmoete problemen.20 Proposals have been made for converters especially suitable for use with microprocessors, such as those described, for example, in Schoeff's article entitled "A Microprocessor Compatible High-Speed 8-bit DAC" in the "ISSCC Digest of Technical Eapers" of February 1978? page 132-133 * 25 Although many proposals have been put forward, none have produced a satisfactory converter capable of delivering the required performance yet suitably simple in design and economical manufacture. known designs have not yielded a monolithic converter which has a reference source and an amplifier to output an output voltage, which can all be supplied by a single power supply, for example +5 mol. The invention aims to provide a solution for the achievement of that goal met problems.

Yolgens een belangrijk aspect van de uitvinding wordt in de 35 onderhavige aanvrage een digitaal-analoog omzetter aangegeven die een uitstekende buffer-versterker heeft welke een uitgangsspanning tussen nul en enige nominale waarde kan afgeven terwijl hij vanuit een enkelvoudige voeding gevoed wordt. Yolgens een ander aspect 8100578 2 van de uitvinding wordt een vereenvoudigde uit één transistor be- 2 staande stroombroncel verschaft die rechtstreeks met I 1 schakel logica kan werken teneinde een aanzienlijke reductie in onderdelen van de chip mogelijk te maken. Volgens weer een ander aspect van 5 de uitvinding wordt een omzetter verschaft met een nieuwe vereenvoudigde referentiehron om de versterking van de stroombronnen te reguleren teneinde de uitgangsstroom van de omzetter te stabiliseren. Yolgens weer een ander aspect van de uitvinding wordt een omzetter voor-^stroomnetwerk verschaft met hoog rendement waardoor 10 het vereiste vermogen wordt gereduceerd terwijl toch een uitstekende prestatie wordt verkregen.In accordance with an important aspect of the invention, the present application discloses a digital-to-analog converter having an excellent buffer amplifier which can output an output voltage between zero and any nominal value while powered from a single power supply. In accordance with another aspect of the invention, 8100578 2, a simplified single transistor 2 power source cell is provided which can operate directly with I 1 switching logic to allow for significant reduction in chip components. According to yet another aspect of the invention, a converter is provided with a new simplified reference source to regulate the gain of the current sources in order to stabilize the output current of the converter. In accordance with yet another aspect of the invention, a converter pre-current network is provided with high efficiency, thereby reducing the required power while still obtaining excellent performance.

De uitvinding zal aan de hand van uitvoeringsvoorbeelden nader toegelicht worden met verwijzing naar de tekeningen, waarin; fig. 1 een blokschema geeft van een voorkeursuitvoering; 15 de fig. 2A en 2B tezamen een gedetailleerd schema geven van de voorkeursuitvoering; fig. 5 een schema geeft van de referentievoedingsschakeling voor de stroombronnen; fig. 4 aspecten toont van de buffer-versterker; 20 de fig. 5 en 6 de werking tonen van het voorstroomnetwerk; en de fig. 7A en. 73 een perspectivisch doorsnede-aanzicht van de structuur van een in de buffer-versterker toegepaste aandrijf-transistor en een schema, geven van de elementen van die transistor.The invention will be further elucidated on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawings, in which; Fig. 1 is a block diagram of a preferred embodiment; Figures 2A and 2B together show a detailed diagram of the preferred embodiment; FIG. 5 is a schematic of the reference power circuit for the power sources; Fig. 4 shows aspects of the buffer amplifier; Figures 5 and 6 show the operation of the pre-flow network; and fig. 7A and. 73 is a perspective sectional view of the structure of a drive transistor used in the buffer amplifier and a schematic of the elements of that transistor.

Met verwijzing naar fig. 1 wordt toegelicht dat de stuursigna-25 len CS en CE van de logische microprocessorschakeling worden toegevoerd aan een poort 20, die de in het algemeen met 22 aangeduide 2 I L gegevens-grendelschakelingen stuurt. De grendelschakelingen zijn voor gegevens op de gegevensbusleiding’ 24 doorlaatbaar wanneer beidde signalen CE en CS zich op logisch "0" niveau bevinden.With reference to Fig. 1, it is explained that the control signals CS and CE of the microprocessor logic circuit are supplied to a gate 20, which controls the 2 I L data latches generally indicated by 22. The latches are transmissive for data on the data bus line 24 when both signals CE and CS are at logic "0" level.

30 De ingangsgegevens worden in de grendelschakelingen opgeslagen wanneer of CE of CS naar logisch "1" niveau overgaat.The input data is stored in the latch circuits when either CE or CS transitions to logic "1" level.

Zoals in fig. 2 is aangegeven bestaan de gegevens-grendelschakelingen 22 uit acht I2L flip-flops G20/G30 - G27/G37 (ofschoon eenvoudigheidshalve alleen de eerste en de achtste zijn aangegeven). 35 Het uitgangssignaal van de stuurpoort 20 dat rond de 1,2 volt zwaait, wordt toegevoerd aan de bases van de acht transistoren Q10-Q17 die samenwerken met de respectiveleijke gege^easingangstransistoren Q0-Q7 teneinde de in het begin buiten werking gestelde I2L poort-paren G0/G1O - G7/G17 te sturen. Afhankelijk van de toestand van de 40 ingangsgegevens wordt de ene of de andere van de twee poortlijnen 4 fS Λ t 3 26, 2S, etc. naar omlaag getrokken teneinde de bijbehorende acht stel/terugstel flip-flops G20/G30 - G27/G37 te sturen. ¥anneer de linker flip-flop sectie (G20-G27) ingeschakeld wordt, zal er een stroom door de bijbehorende collector 30, etc., vloeien welke verbonden is met de emitter van een overeenkomstige PEP stroombron-transistor Q20-Q27. Deze stroom wordt uit de transistor-emitter-keten afgenomen, onderbreekt de stroom door de transistor naar een in het algemeen met 32 aangeduid R/2R laddernetwerk en werkt op de gebruikelijke manier teneinde een met het binaire ingangssignaal op de gegevensbusleiding 24 overeenkomstige, analoge uitgangs-stroom af te geven.As shown in FIG. 2, data latches 22 consist of eight I2L flip-flops G20 / G30 - G27 / G37 (although for simplicity only the first and eighth are shown). The output of control gate 20 which swings about 1.2 volts is applied to the bases of the eight transistors Q10-Q17 which cooperate with the respective input input transistors Q0-Q7 in order to disable the initially disabled I2L gate. send pairs G0 / G1O - G7 / G17. Depending on the state of the 40 input data, one or the other of the two gate lines 4 fS Λ t 3 26, 2S, etc. is pulled down to reveal the corresponding eight set / reset flip-flops G20 / G30 - G27 / G37 send. When the left flip-flop section (G20-G27) is turned on, a current will flow through the associated collector 30, etc., which is connected to the emitter of a corresponding PEP current source transistor Q20-Q27. This current is taken from the transistor-emitter circuit, interrupts the current through the transistor to a R / 2R ladder network generally designated 32 and operates in the usual manner to provide an analog output corresponding to the binary input signal on data bus line 24 current.

Met verwijzing in meer detail naar de stroombrontransistoren Q20-Q27 wordt toegelicht dat de spanning tussen de gemeenschappelijke basislijn 34 en de emitter-weerstandsrail 3& gestuurd wordt door een op vereenvoudigde _wijze in fig. 3 aangegeven regulatie-referentiebron. Deze uitvoering bevat een band-intervalcel van het in het Amerikaanse octrooischrift 3·887.863 aangegeven type dat twee transistoren Q51 en Q52 met bijbehorende weerstanden R31 en R32 heeft en dat met verschillende stroomdichtheden werkt. Zoals in dit octrooischrift is aangegeven worden de collectorstromen van de beide transistoren door een foutversterker 58 afgetast. In de onderhavige uitvoering echter wordt het uitgangssignaal van de versterker toegevoerd aan de emitter-weerstandsrail 38 waarop een referentieweerstand R8 en een referentietransistor Q50 is aangesloten. Deze elementen tezamen met een andere weerstand R30 verschaffen de terugkoppeling naar de bases van de transistoren Q51 en Q52 en sturen de rail 38 naar een spanning die via R8 een terug-koppelstroom oplevert welke over de weerstand R30 een spanning ontwikkelt gelijk aan de band-intervalspanning (T ), bijvoorbeeld in wezen 1,205 volt voor silicium. Hierdoor wordt de .stroom door de transistor Q50 en alle acht DAC PEP's op een temperatuur onafhankelijke stroom van 100yuA ingesteld.With reference in more detail to the current source transistors Q20-Q27, it is explained that the voltage between the common base line 34 and the emitter resistor rail 3 & is driven by a regulation reference source shown in a simplified manner in Figure 3. This embodiment includes a band-interval cell of the type disclosed in U.S. Patent 3,887,863 which has two transistors Q51 and Q52 with associated resistors R31 and R32 and which operates at different current densities. As indicated in this patent, the collector currents of the two transistors are sensed by an error amplifier 58. However, in the present embodiment, the output of the amplifier is applied to the emitter resistor rail 38 to which a reference resistor R8 and a reference transistor Q50 are connected. These elements, together with another resistor R30, provide feedback to the bases of transistors Q51 and Q52 and drive rail 38 to a voltage which produces a feedback current through R8 which develops a voltage equal to the band interval voltage across resistor R30. (T), for example essentially 1.205 volts for silicon. This sets the current through transistor Q50 and all eight DAC PEPs to a temperature independent current of 100yuA.

Bij de in fig. 2 aangegeven bijzondere uitvoering bestaat de foutverschilversterker uit de transistoren Q53 en Q54 en een ge-meenschappelijke-emitteruitgangsversterker Q58. De voedingsrejectie van de lus wordt door de via Q56 gevoerde terugkoppeling in gemeenschappelijke mode verhoogd waardoor de collector-basisspanning van Q51 en Q52 vastgelegd en de foutversterker gebalanceerd wordt.In the particular embodiment shown in FIG. 2, the error differential amplifier consists of transistors Q53 and Q54 and a common emitter output amplifier Q58. The loop's power rejection is increased by the common mode feedback fed through Q56, capturing the collector base voltage of Q51 and Q52 and balancing the error amplifier.

Een in het algemeen met 39 aangeduide shunt-regulator van bekend ontwerp spant de gemeenschappelijke basisrail 34 op een spanning 81 0 0 57 8 4 van 1,2 volt voor.A shunt regulator of known design, generally designated 39, biases the common base rail 34 to a voltage of 1.2 volts 81 0 0 57 8 4.

Met verwijzing naar fig. 4 in samenhang met fig. 2 wordt toegelicht dat het uitgangssignaal van de R/2R ladder 30 via de leiding 40 wordt toegevoerd aan de in het algemeen met 42 aangeduide 5 uitgangsbuffer-versterker die speciale kenmerken heeft om tegemoet te komen aan de unipolaire, op aardreferentie betrokken uitgangs-zwaai van de R/2R ladder. Deze veisfcerker bevat een verticaal DEP ingangsverschilpaar transistoren Q43/Q44, waarbij Q44 ervoor dient om een met de versterker uitgangsspanning overeenkomstig terug-10 koppelsignaal te verschaffen. Het laddersignaal wordt door Q43 via een unieke EPE stroomspiegelschakeling met de transistoren Q34-Q39 omhoog gekoppeld. Het signaal gaat van Q36 en Q34 naar Q37 die de transistoren Q35/Q39 aandrijft welke Q40 sturen, een speciale aandrijftransistor voor de uitgangs-emittervolger Q41 die aan de 15 (kracht) pen een uitgangsspanning afgeeft. Deze pen is verbonden met de (aftast) pen en met de afstandskeuze-pen voor een bereik van 2,56 volt. Ook kan de afstandskeuze-pen verbonden zijn de analoge gemeenschappelijke leiding om een 10 volt bereik te verschaffen. De uitgangsspanning wordt aan de basis van de transistor 20 Q44 toegevoerd, die het signaal van de R/2R ladder moet balanceren.With reference to Fig. 4 in conjunction with Fig. 2, it is explained that the output of the R / 2R ladder 30 is supplied through line 40 to the output buffer amplifier generally designated 42 which has special features to accommodate to the unipolar ground swing output swing of the R / 2R ladder. This fiber marker contains a vertical DEP input difference pair transistors Q43 / Q44, where Q44 serves to provide a feedback signal corresponding to the amplifier output voltage. The ladder signal is coupled up by the Q43 via a unique EPE current mirror circuit to the transistors Q34-Q39. The signal goes from Q36 and Q34 to Q37 which drives the transistors Q35 / Q39 which drive Q40, a special drive transistor for the output emitter follower Q41 that supplies an output voltage to the 15 (power) pins. This pin is connected to the (scanning) pin and to the remote selection pin for a range of 2.56 volts. The remote selection pins may also be connected to the analog common line to provide a 10 volt range. The output voltage is applied to the base of transistor Q44, which must balance the signal from the R / 2R ladder.

Eén van de hoofdproblemen bij het bereiken van een op aardreferentie betrokken uitgangsspanningszwaai bij een omzetter met enkelvoudige voeding volgt uit de verzadiging in de uitgangstrap wanneer het DAC signaal-niveau erg klein wordt, dat wil zeggen nul 25 benadert, waardoor het vermogen van de uitgangstrap om de uitgangsspanning tot dicht bij nul te sturen beperkt wordt. Bij een normale versterker heeft de daaropvolgende onbalans in de terugkoppeling tot gevolg dat de versterker de neiging heeft om over te sturen waardoor het verzadigingsprobleem verder geïntensiveerd wordt.One of the main problems in achieving a ground-based output voltage swing in a single-supply converter results from saturation in the output stage when the DAC signal level becomes very small, i.e., approaching zero, causing the output stage's power to the output voltage is limited to close to zero. In a normal amplifier, the subsequent unbalance in the feedback results in the amplifier tending to overdrive further intensifying the saturation problem.

30 Dit probleem is opgelost met behulp van een speciale schakeling welke nu toegelicht zal worden.This problem has been solved with the help of a special circuit which will now be explained.

Met verwijzing ook naar fig. 7 wordt toegelicht dat de uit- gangsaandrijftransistor Q40 de gebruikelijke epitaxiale laag, eun collector (n+) en een basis (p) met een emitter E (n+) heeft.Referring also to Fig. 7, it is explained that the output drive transistor Q40 has the usual epitaxial layer, a collector (n +) and a base (p) with an emitter E (n +).

35 ^ Daarenboven is de basis uitgevoerd met een met C-, aangeduide, 5 tweede n+ elektrode die als tweede emitter in de schema's van de fig. 2 en 4 is aangegeven. Dit element is uitwendig met de basis van Q35 verbonden. Uormaal is dit element niet negatief ten opzichte van de basis van Q40 zodat geen stroom zal vloeien. Wanneer echter 40 de uitgangsspanning van de versterker dicht tot nul nadert, begint 81 0 0 57 8 5 dit element te werken als een omgekeerde-modecollector (derhalve met aangeduid) en verzamelt stroom teneinde de hasisaandrijving bij Q35 te beperken. Dit verhindert de verzadiging van Q40 en stuurt dus de evenwichtspunten van de hij 035 behorende, andere 5 transistoren. In feite detecteert de extra collector het begin van de verzadiging in Q40, en werkt zodanig via een inwendige koppel-lus omvattende^fransistoren 055/039 dat een verdere significante verzadiging verhinderd wordt terwijl het juiste uitgangssignaal toch ontwikkeld wordt. Het resultaat is dat een overbelas-10 ting van de gehele versterker vermeden wordt en de uitgangsspanning tot dichtbij nul gestuurd kan worden zelfs al wordt alleen een enkelvoudige voedingsspanning toegepast.In addition, the base is constructed with a second, n + electrode, designated C, which is indicated as the second emitter in the diagrams of FIGS. 2 and 4. This element is externally connected to the base of Q35. Normally this element is not negative with respect to the base of Q40 so that no current will flow. However, as 40 approaches the output voltage of the amplifier close to zero, this element begins to act as an inverse mode collector (therefore indicated by) and collects current to limit the hasis drive at Q35. This prevents the saturation of Q40 and thus controls the equilibrium points of the other 5 transistors he 035. In fact, the additional collector detects the onset of saturation in Q40, and operates through an internal torque loop comprising French resistors 055/039 that further significant saturation is prevented while still developing the proper output signal. The result is that an overload of the entire amplifier is avoided and the output voltage can be controlled close to zero even if only a single supply voltage is applied.

Yolgens een verder aspect van de uitvinding wordt het uitgangssignaal van Q40 bij voorkeur uit een afzonderlijke collector die 15 in een diepe naar beneden in de begraven laag uitstekende n+ plug gevormd is, ontwikkeld. Deze Kelvin verbinding vermijdt de Invloeden van de spanningsval over de' inwendige weerstand tussen de gebruikelijke collector en de begraven laag.According to a further aspect of the invention, the output signal of Q40 is preferably developed from a separate collector formed in a deep n + plug protruding down into the buried layer. This Kelvin connection avoids the influences of the voltage drop across the internal resistance between the usual collector and the buried layer.

Met verwijzing nu naar de fig. 5 en 6 evenals naar de boven 20 linkerhoek van fig. 2A wordt toegelicht dat de versterker volgens de uitvinding een uniek zeer efficiënt voorspan-netwerk heeft die laterale PHP's heeft welke de stromen van betrekkelijk hoog niveau 2 ontwikkelen die nodig zijn voor de I 1 schakeling, de ECL stuurpoort 20 en de referentievoeding voor de stroombronnen Q20-Q27· 25 De enkelvoudige voorspanningsvoeding transistor 075 is met gespleten collectoren uitgevoerd die afgemeten zijn voor de respectievelijke vereiste voorstromen, en wordt opzettelijk met injectie van hoog niveau bedreven. Onder deze omstandigheden vormen β en IQ (totaal) een constant produkt, dat wil zeggen β = K.Referring now to Figs. 5 and 6 as well as to the top left corner of Fig. 2A, it is explained that the amplifier of the invention has a unique highly efficient biasing network that has lateral PHPs that develop the relatively high level 2 currents required for the I 1 circuit, the ECL control gate 20 and the reference power supply for the power sources Q20-Q27 · 25 The single bias power supply transistor 075 is split-collector sized for the respective pre-currents required, and is intentionally injected with high level adept. Under these conditions, β and IQ (total) form a constant product, that is, β = K.

30 Een collector 60 is verbonden met een stroomspiegel 62 die eveneens verbonden is met de basis van 075- In meer detail zoals aangegeven in fig. 6 is de collector 60 verbonden met de basis van een terug-koppeltransistor 073 waarvan de collector verbonden is met de basis van 075· De collector 60 en de emitter van 075 zijn verbonden met 35 een paar transistoren Q76 en 077 die emitters hebben met een opper-vlakverhouding van 1,25:1 teneinde die verhouding van stromen daar-door vast te leggen. De gecombineerde stroom wordt aan de I IA collector 60 is connected to a current mirror 62 which is also connected to the base of 075. In more detail as shown in Fig. 6, the collector 60 is connected to the base of a feedback transistor 073 whose collector is connected to the base of 075 · The collector 60 and the emitter of 075 are connected to a pair of transistors Q76 and 077 having emitters with an area ratio of 1.25: 1 to record that ratio of currents therethrough. The combined current is connected to the I I.

hoofd-injectierail toegevoerd. Deze rail Is de meer positieve van de 2 40 twee voedingsverbindingen voor de I L schakeling, en Is verbonden 2 met alle I L elementen die schematisch als halve-pijl emitters zijn 81 0 0 57 8 6 aangegeven; de meer negatieve klem is de begraven laag.main injection rail supplied. This rail is the more positive of the 2 40 two power connections for the I L circuit, and is connected 2 to all I L elements schematically indicated as half-arrow emitters 81 0 0 57 8 6; the more negative clamp is the buried layer.

Met de aangegeven stroomspiegelterugkoppeling zal de basis-stroom I^-voor Q75 gelijk zijn aan cc . M, waarin α het aandeel van de totale collectorstroom in de collector 60 is, en M de 5 stroomspiegelverhouding is. Daar β gedefinieerd is als » kan hieruit afgeleid worden dat aM = I^/E, waarbij E de eerder beschreven constante is resulterend uit de karakteristieken van het oorspronkelijke ontwerp van de inrichting.Door op de juiste wijze α en M derhalve in te stellen met verwijzing naar de eisen van de ver-10 schillende schakelingssecties voor voorstromen, dat wil zeggen door de betreffende oppervlakken van de emitters van Q76 en Q.77 *fc s en van de gespleten collectoren van Q75 vast-leggen kunnen er voor de afzonderlijke schakelingssecties stabiele voorstromen verkregen worden. Zoals bovendien uit fig. 5 blijkt, gebruikt de schakelings-15 uitvoering alle stroom voor voorspanningsdoeleinden zonder verliezen. De schakeling in feite herwint zowel de basisstroom als de collectorstroom van de terugkoppelcollector teneinde als stroombron voor voorspandoeleinden gebruikt te worden. Eig. 6 is naast fig. 5 opgenomen om een gemakkelijke vergelijking van de blokschema-20 weergave met de feitelijke schakeling mogelijk te maken.With the indicated current mirror feedback, the base current I ^ for Q75 will be cc. M, where α is the proportion of the total collector current in the collector 60, and M is the current mirror ratio. Since β is defined as »it can be deduced from this that aM = I ^ / E, where E is the constant described earlier resulting from the characteristics of the original design of the device. Therefore, by correctly setting α and M with reference to the requirements of the different circuit sections for pre-current flow, ie by specifying the respective surfaces of the emitters of Q76 and Q.77 * fc s and of the split collectors of Q75, there can be stable for the individual circuit sections pre-flows are obtained. Moreover, as shown in FIG. 5, the circuit 15 embodiment uses all current for biasing purposes without losses. The circuit actually recovers both the base current and the collector current from the feedback collector to be used as a current source for biasing purposes. Owner. 6 is included next to FIG. 5 to allow easy comparison of the block diagram representation with the actual circuit.

Ofschoon een voorkeursuitvoering van de uitvinding in detail is toegelicht zal het voor de deskundige duidelijk zijn dat vele wijzigingen en aanvullingen binnen het kader van de uitvinding mogelijk zijn.Although a preferred embodiment of the invention has been explained in detail, it will be apparent to those skilled in the art that many modifications and additions are possible within the scope of the invention.

810057810057

Claims (10)

1. Digitaal-analoog omzetter van het IC type omvattende een voedingsbron die een unipolaire gelijkspanning ten opzichte van de referentiepotentiaal van een referentieklem afgeeft; een aantal stroombronnen die in een met een toegevoerd digitaal signaal overkomend patroon geactiveerd moeten worden en die voeding van de voedingsbron ontvangen; met de stroombronnen gekoppelde middelen om uit de stromen daarvan een unipolair analoog signaal ten opzichte van de referentiepotentiaal te ontwikkelen dat in grootte overeenkomt met het activatiepatroon van de bronnen; en een door de voedingsbron bekrachtigde buffer-versterker die een ingangsketen heeft welke het analoge signaal .ontvangt en een uitgangsketen om overeenkomstig het analoge signaal een uitgangsspanning ten opzichte van de referentiepotentiaal af te geven; waarbij de buffer-versterker een schakeling heeft om het uitgangssignaal in wezen over het volle bereik tussen de referentiepotentiaal en een tweede potentiaal te ontwikkelen.An IC-type analog-to-digital converter comprising a power source that outputs a unipolar DC voltage to the reference potential of a reference terminal; a plurality of power sources to be activated in a pattern corresponding to a supplied digital signal and receiving power from the power source; means coupled to the current sources for developing from the currents thereof a unipolar analog signal with respect to the reference potential which corresponds in magnitude to the activation pattern of the sources; and a buffer amplifier powered by the power source having an input circuit which receives the analog signal and an output circuit for outputting an output voltage relative to the reference potential in accordance with the analog signal; the buffer amplifier having a circuit for developing the output signal essentially over the full range between the reference potential and a second potential. 2. Digitaal-analoog omzetter volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de schakeling een aandrijftransistor en aftastmiddelen heeft om het begin van verzadiging daarin te detecteren en om een overeenkomstig verzadigingssignaal op te wekken; en met de aftastmiddelen gekoppelde terugkoppelmiddelen die in reactie op het verzadigingssignaal het niveau van het aan de aandrijf- transistor toegevoerde signaal te reduceren wanneer verzadiging om te begint op te treden enveen uitgangsspanning ontwikkelen met niveaus in wezen op het referentiepotentiaal wanneer het analoge signaal in wezen gelijk is aan nul.2. A digital-to-analog converter according to claim 1, characterized in that the circuit has a driving transistor and sensing means to detect the onset of saturation therein and to generate a corresponding saturation signal; and feedback means coupled to the sensing means which, in response to the saturation signal, reduce the level of the signal applied to the driving transistor when saturation begins to occur and develop an output voltage at levels substantially at the reference potential when the analog signal is substantially equal is at zero. 3. Digitaal-analoog omzetter volgens conclusie 2, m e t het kenmerk, dat de referentiepotentiaal aarde is.3. Digital-analog converter according to claim 2, characterized in that the reference potential is earth. 4. Digitaal-analoog omzetter volgens conclusie 3, m e t het kenmerk, dat de aftastmiddelen een tweede emitter in de aandrijftransistor hebben die normaal niet geleidend is maar stroom begint te trekken wanneer zijn potentiaal de transistor-basispotentiaal nadert wanneer het toegevoerde signaal nul nadert.Digital-to-analog converter according to claim 3, characterized in that the scanning means have a second emitter in the driving transistor which is normally non-conductive but starts to draw current when its potential approaches the transistor base potential when the applied signal approaches zero. 5. Digitaal-analoog omzetter volgens conclusie 4> gekenmerkt door een basis-gestuurde transistor die een uitgangssignaal afgeeft welke toegevoerd wordt aan de ingang van de aandrijftransistor, en middelen die de tweede emitter verbinden met de basis van de basis-gestuurde transistor om de basisstroom daarvan te beperken wanneer verzadiging wordt benaderd, waardoor dienovereenkomstigA digital-to-analog converter according to claim 4, characterized by a base-driven transistor outputting an output applied to the input of the driving transistor, and means connecting the second emitter to the base of the base-driven transistor to provide the base current limit that when saturation is approached, making accordingly 8 het aan de aandrijftransistor toegevoerde signaal beperkt wordt.8 the signal applied to the drive transistor is limited. 6. Digitaal-analoog omzetter volgens conclusie 3> m e t het kenmerk, dat de aandrijftransistor heeft een met stroom gevoede eerste collector, en een tweede collector die in een diepe naar beneden in de begraven laag van de transistor uittekende n+-plug gediffundeerd is, en dat middelen aangesloten op de tweede collector een uitgangssignaal voor de versterker afgeven.Digital-to-analog converter according to claim 3, characterized in that the drive transistor has a current-fed first collector, and a second collector diffused into a deep n + plug protruding into the buried layer of the transistor, and that means connected to the second collector provide an output signal for the amplifier. 7. Digitaal-analoog omzetter volgens conclusie 3> gekenmerkt door een verschilpaar van transistoren, middelen die het analoge signaal aan één van het verschilpaar transistoren toevoeren, en middelen die een signaal aan de andere van het verschilpaar transistoren afgeven als de uitgangsspanning van de versterker.Digital-to-analog converter according to claim 3, characterized by a difference pair of transistors, means which supply the analog signal to one of the difference pair transistors, and means which output a signal to the other of the difference pair transistors as the output voltage of the amplifier. 8. Digitaal-analoog omzetter van het IC type voorzien van een aantal bipolaire stroombrontransistoren, een aantal met de emitters van de transistoren verbonden weerstanden die respectievelijk de stroomdoorgang daardoor instellen overeenkomstig de weerstandswaarde van de weerstand en de spanning tussen de transistorbasis en het van de emitter weg gelegen uiteinde van de bijbehorende weerstand, een aantal in omgekeerde mode werkende transistorschakelingen die elk een met de emitter van een respectievelijke transistor van de bipolaire stroombrontransistoren verbonden collector hebben, een aantal stuurschakelingen die elk in reactie op een bit van een binair ingangssignaal een overeenkomstig stuursignaal afgeven aan een overeenkomstige schakeling van de in omgekeerde mode werkende transistorschakelingen wanneer de respectievelijke bit een voorafbepaalde binaire status heeft, waarbij de in omgekeerde mode werkende transistorschakelingen middelen hebben die in reactie op het stuursignaal de bijbehorende collector van de collectoren activeren om de normaal door de emitter van de bipolaire transistor vloeiende stroom op te zamelen, waardoor de doorgang van een dergelijke stroom in de Collector van de overeenkomstige stroombrontransistor verhinderd wordt,8. An IC-type digital-to-analog converter comprising a number of bipolar current source transistors, a number of resistors connected to the emitters of the transistors, which respectively adjust the current passage therethrough according to the resistance value of the resistor and the voltage between the transistor base and the emitter remote end of the associated resistor, a plurality of reverse mode transistor circuits each having a collector connected to the emitter of a respective transistor of the bipolar current source transistors, a plurality of control circuits each of which has a corresponding control signal in response to a bit of a binary input signal supplying to a corresponding circuit of the reverse mode transistor circuits when the respective bit has a predetermined binary status, the reverse mode transistor circuits having means which react in response to the control signal activate the associated collector of the collectors to collect the current normally flowing through the emitter of the bipolar transistor, thereby preventing the passage of such current into the Collector of the corresponding current source transistor, 9. Digitaal-analoog omzetterjvan het IC type voorzien van een aantal transistor-stroombronnen die elk een emitterweerstand hebben om het stroomniveau daardoor in te stellen, een gemeenschappelijke emitter-weerstandrail die de van de transistoren weggelegen uiteinden van de weerstanden verbindt, een gemeenschappelijke basisrail voor de transistoren, een band-interval referentievoeding welke ten minste twee op verschillende stroomdichtheden bedreven voedings- 8100578 transistoren "bevat die een band-intervalreferentiespanning ontwikkelen welke ten minste in wezen niet door temperatuurveranderingen "beïnvloed wordt, middelen om een aan de referentiespanning evenredige referentiestroom op te wekken, een aan de transistor-5 stroombronnen aangepaste referentietransistor, een tussen de emitter van de referentietransistor en de emitterweerstandsrail opgenomen weerstand, middelen die de basis van de referentietransistor verbinden met de basisrail, en een versterker om de stroom door de referentietransistor te vergelijken met de referentiestroom en om 10 de spanning van ten minste een van de rails in te stellen teneinde de vergeleken stromen gelijk te houden waardoor de stromen door de stroombrontransistoren gestabiliseerd worden.9. An IC-type digital-to-analog converter provided with a number of transistor current sources each having an emitter resistor to adjust the current level therethrough, a common emitter resistor rail connecting the ends of the resistors remote from the transistors, a common base rail for the transistors, a band-interval reference power supply containing at least two power-supplying 8100578 transistors "developing a band-interval reference voltage which is at least substantially unaffected by temperature changes", means to generate a reference current proportional to the reference voltage a reference transistor adapted to the transistor-5 current sources, a resistor included between the emitter of the reference transistor and the emitter resistor rail, means connecting the base of the reference transistor to the base rail, and an amplifier to transmit the current through the references comparison transistor to the reference current and to adjust the voltage of at least one of the rails so as to keep the compared currents equal, thereby stabilizing the currents through the current source transistors. 10. Bigitaal-analoog omzetter van het IC type voorzien op een zelfde chip van een uitgangsbufferversterker om een met het MG 15 uitgangssignaal overeenkomstige spanning op te wekken, welke versterker bevat een ingangsketen met een verschil-stel van transistoren, waarvan de ene een ingangstransistor is die het analoge DAC uitgangssignaal ontvangt, en waarvan de ander een terugkoppel-transistor is om een met de versterker-uitgangsspanning evenredig 20 balanceer-terugkoppelsignaal te ontvangen, een uitgangsketen om de uitgangsspanning af te geven en een ÏÏPN stroomspiegel met een eerste paar transistoren waarvan de bases onderling verbonden zijn, waarbij van een transistor van het eerste paar transistoren de emitter verbonden is met de ingangstransitor, waarbij van de andere van het 25 eerste paar transistoren de emitter verbonden is met de terugkoppel-transistor, een vijfde transistor die de collector van de eerste transistor van het paar transistoren met de gemeenschappelijke bases daarvan verbindt, een zesde transistor waarvan de basis door de tweede transistor van het eerste paar transistoren wordt aange-50 dreven, een tweede paar transistoren waarvan de basis onderling verbonden zijn, waarbij van een transistor van het tweede paar transistoren de collector verbonden is met de gemeenschappelijke bases van het eerste paar transistoren, waarbij van de andere transistor van het tweede paar transistoren de collector verbonden 35 is met de basis daarvan en met de emitter van de zesde transistor, en middelen die de emitter van de andere transistor van het tweede paar transistoren verbinden met de uitgangsketen teneinde de uit-gangsspanning overeenkomstig het DAC uitgangssignaal te sturen. 8 1 0 0 57 810. IC type digital analogue converter provided on the same chip with an output buffer amplifier to generate a voltage corresponding to the MG 15 output signal, said amplifier comprising an input circuit having a difference set of transistors, one of which is an input transistor which receives the analog DAC output signal, the other of which is a feedback transistor to receive a balancing feedback signal proportional to the amplifier output voltage, an output circuit for outputting the output voltage and an IC current mirror with a first pair of transistors whose bases are interconnected, of a transistor of the first pair of transistors the emitter is connected to the input transitor, of the other of the first pair of transistors the emitter is connected to the feedback transistor, a fifth transistor which is the collector of the first transistor of the pair of transistors with the common bases there van connects, a sixth transistor whose base is driven by the second transistor of the first pair of transistors, a second pair of transistors whose bases are interconnected, the collector of a transistor of the second pair of transistors being connected to the common bases of the first pair of transistors, of the other transistor of the second pair of transistors, the collector is connected to its base and to the emitter of the sixth transistor, and means that the emitter of the other transistor of the second pair of transistors connect to the output circuit to control the output voltage according to the DAC output signal. 8 1 0 0 57 8