|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] 1. Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), содержащий конвертер (4) с цифровым входом и дифференциальным токовым выходом, отличающийся тем, что токовый выход конвертера (4) соединен каждой из двух своих линий с управляющим входом одного из двух управляемых током усилителей тока (5), общие выходы которых соединены с первым входом питания (16), а силовые выходы - с концами первичной обмотки по крайней мере одного звукового трансформатора (6), причем средняя точка этой обмотки соединена со вторым входом питания (17), при этом концы вторичной обмотки упомянутого трансформатора (6) являются аналоговым выходом ЦАП. 2. Цифроаналоговый преобразователь по п.1, отличающийся тем, что его вход через входной импульсный трансформатор (2) соединен со входом цифрового приемника (3), выход которого соединен с цифровым входом конвертера (4), при этом каждый из усилителей тока (5) выполнен в виде биполярного n-p-n транзистора, база которого является управляющим входом усилителя тока (5), эмиттер - общим выходом, а коллектор - силовым выходом, при этом коллекторы упомянутых транзисторов соединены с концами первичных обмоток двух звуковых трансформаторов (6), а средняя точка этих обмоток соединена со вторым входом питания (17), при этом концы вторичных обмоток трансформаторов (6) являются аналоговыми выходами ЦАП, при этом ЦАП снабжен подстроечным сопротивлением (7), включенным между базами упомянутых транзисторов, ползунок подстроечного сопротивления (7) соединен с первым входом питания (16). 3. Цифроаналоговый преобразователь, содержащий конвертер (4) с цифровым входом и дифференциальным токовым выходом, отличающийся тем, что токовый выход конвертера (4) соединен каждой из двух своих линий с управляющим входом одного из двух управляемых током усилителей тока (5), общие выходы которых через соответствующие датчики тока (8) соединены с первым входом питания (16), а силовые выходы которых вместе со вторым входом питания (17) являются аналоговым выходом ЦАП, при этом выходы датчиков тока (8) соединены с сигнальными входами соответствующих схем слежения (9), управляющие выходы которых соединены с управляющими входами соответствующих усилителей тока (5). 4. Цифроаналоговый преобразователь по п.3, отличающийся тем, что его вход через входной импульсный трансформатор (2) соединен со входом цифрового приемника (3), выход которого соединен с цифровым входом конвертера (4), при этом каждый из усилителей тока (5) выполнен в виде биполярного n-p-n транзистора, база которого является управляющим входом усилителя тока (5), эмиттер - общим выходом, а коллектор - силовым выходом, при этом коллекторы упомянутых транзисторов вместе со вторым входом питания (17) являются аналоговым выходом ЦАП, при этом каждая схема слежения (9) выполнена в виде операционного усилителя (11), у которого инвертирующий вход через резистор соединен с сигнальным входом схемы слежения (9); неинвертирующий вход через резистор соединен с эталонным входом схемы слежения (9); выход через резистор соединен с управляющим выходом схемы слежения (9); выход через конденсатор соединен с неинвертирующим входом. 5. Цифроаналоговый преобразователь, содержащий конвертер (4) с цифровым входом и дифференциальным токовым выходом, отличающийся тем, что токовый выход конвертера (4) соединен каждой из двух своих линий с управляющим входом одного из двух управляемых током усилителей тока (5), общие выходы которых через соответствующие датчики тока (8) соединены с первым входом питания (16), а силовые выходы соединены с силовыми входами соответствующих повторителей тока (15), выходы которых подключены к разным концам звукового трансформатора (6) и являются аналоговыми выходами ЦАП, средняя точка звукового трансформатора (6) соединена со вторым входом питания (17), при этом выходы датчиков тока (8) соединены с сигнальными входами соответствующих схем слежения (9), управляющие выходы которых соединены с управляющими входами соответствующих управляемых источников тока (13), силовой выход каждого источника тока (13) соединен со входом регулирования соответствующего повторителя тока (15) и через резистор (19) соединен со вторым входом питания (17). 6. Цифроаналоговый преобразователь по п.5, отличающийся тем, что его вход через входной импульсный трансформатор (2) соединен со входом цифрового приемника (3), выход которого соединен с цифровым входом конвертера (4), при этом каждый из усилителей тока (5) выполнен в виде биполярного n-p-n транзистора, база которого является управляющим входом усилителя тока (5), эмиттер - общим выходом, а коллектор - силовым выходом, при этом каждая схема слежения (9) выполнена в виде операционного усилителя (11), у которого неинвертирующий вход через резистор соединен с сигнальным входом схемы слежения (9); инвертирующий вход через резистор соединен с эталонным входом схемы слежения (9); выход соединен с управляющим выходом схемы слежения (9); выход через конденсатор соединен с инвертирующим входом; при этом управляемый источник тока (13) выполнен в виде n-p-n транзистора, база которого является управляющим входом, коллектор - силовым выходом, а подключенный к эмиттеру резистор - общим выводом, при этом каждый повторитель тока (15) выполнен каскодным в виде составного транзистора по схеме Шиклаи с полевым транзистором n-типа на входе и несколькими параллельно подключенными биполярными p-n-р транзисторами, причем затвор этого составного транзистора является входом регулирования повторителя тока (15), исток - силовым входом повторителя тока (15), а сток - выходом, при этом коллектор транзистора каждого источника тока (13) соединен с затвором повторителя тока (15) через RC-фильтр (14). 7. Цифроаналоговый преобразователь, содержащий конвертер (4) с цифровым входом и дифференциальным токовым выходом, отличающийся тем, что токовый выход конвертера (4) соединен одной из двух своих линий с управляющим входом управляемого током усилителя тока (5), общий выход которого соединен с первым входом питания (16), а силовой выход является аналоговым выходом ЦАП и соединен с сигнальным входом схемы слежения (9), управляющий выход которой соединен с управляющим входом управляемого источника тока (13), силовой выход которого соединен со входом регулирования управляемого генератора тока (20) и через резистор (19) соединен со вторым входом питания (17), при этом генератор тока (20) включен между вторым входом питания (17) и аналоговым выходом ЦАП. 8. Цифроаналоговый преобразователь по п.7, отличающийся тем, что его вход через входной импульсный трансформатор (2) соединен со входом цифрового приемника (3), выход которого соединен с цифровым входом конвертера (4), при этом усилитель тока (5) выполнен в виде составного транзистора по схеме Дарлингтона, в которой входной биполярный n-p-n транзистор используется для управления проводимостью другого n-p-n транзистора, причем база входного транзистора является управляющим входом усилителя тока (5), соединенные эмиттеры транзисторов схемы Дарлингтона - общим выходом, а соединенные коллекторы - силовым выходом, при этом токовый выход конвертера (4) соединен одной своей линией с базой вышеупомянутого входного транзистора, а другой своей линией - через диод - с первым входом питания (16), при этом схема слежения (9) выполнена в виде операционного усилителя (11), у которого неинвертирующий вход через резистор соединен с эталонным входом схемы слежения (9); инвертирующий вход через последовательную цепь двух резисторов соединен с сигнальным входом схемы слежения (9);выход соединен с управляющим выходом схемы слежения (9); выход через конденсатор соединен с инвертирующим входом; при этом управляемый источник тока (13) выполнен в виде n-p-n транзистора, база которого является управляющим входом, коллектор - силовым выходом, а подключенный к эмиттеру резистор - общим выводом, при этом управляемый генератор тока (20) выполнен в виде составного транзистора по схеме Шиклаи с полевым транзистором р-типа на входе и несколькими параллельно подключенными биполярными n-p-n транзисторами, затвор составного транзистора генератора тока (20) является входом управления генератора тока (20), исток через резистор соединен со вторым входом питания (17), а сток - с аналоговым выходом ЦАП. 9. Цифроаналоговый преобразователь по п.7, отличающийся тем, что его вход через входной импульсный трансформатор (2) соединен со входом цифрового приемника (3), выход которого соединен с цифровым входом конвертера (4), при этом усилитель тока (5) выполнен в виде составного транзистора по схеме Дарлингтона, в которой входной биполярный n-p-n транзистор используется для управления проводимостью другого n-p-n транзистора, причем база входного транзистора является управляющим входом усилителя тока (5), соединенные эмиттеры транзисторов схемы Дарлингтона - общим выходом, а соединенные коллекторы - силовым выходом, при этом токовый выход конвертера (4) соединен одной своей линией с базой вышеупомянутого входного транзистора, а другой своей линией - через диод - с первым входом питания (16), при этом схема слежения (9) выполнена в виде операционного усилителя (11), у которого неинвертирующий вход через резистор соединен с эталонным входом схемы слежения (9); инвертирующий вход через последовательную цепь двух резисторов соединен с сигнальным входом схемы слежения (9), а точка соединения этих резисторов соединена с эталонным входом через цепь параллельно включенных конденсатора и двух диодов, причем один из этих диодов подключен к эталонному входу анодом, а другой - катодом; выход соединен с управляющим выходом схемы слежения (9); выход через конденсатор соединен с инвертирующим входом; при этом управляемый источник тока (13) выполнен в виде n-p-n транзистора, база которого является управляющим входом, коллектор - силовым выходом, а подключенный к эмиттеру резистор - общим выводом, при этом управляемый генератор тока (20) выполнен в виде двух параллельно соединенных биполярных n-p-n транзисторов, коллекторы которых соединены со вторым входом питания (17), а эмиттеры - с аналоговым выходом ЦАП, при этом базы этих транзисторов генератора тока (20) соединены со стоком полевого транзистора р-типа, затвор которого является входом управления генератора тока (20), исток этого полевого транзистора соединен с делителем напряжения, подключенным между вторым входом питания (17) и аналоговым выходом ЦАП. 10. Цифроаналоговый преобразователь, содержащий конвертер (4) с цифровым входом и дифференциальным токовым выходом, отличающийся тем, что токовый выход конвертера (4) соединен каждой из двух своих линий со входом одного из двух повторителей тока (21), общие выводы которых соединены с общим входом питания, выход одного повторителя тока (21) соединен со входом регулирования стабилизатора напряжения (24) и через нагрузочное сопротивление (23) соединен с третьим входом питания (18), а выход другого повторителя тока (21) соединен с управляющим входом управляемого током усилителя тока (5), общий выход которого соединен с первым входом питания (16), а силовой выход которого является аналоговым выходом ЦАП и соединен с силовым входом повторителя напряжения (24), выход которого подключен ко второму входу питания (17), при этом аналоговый выход ЦАП соединен с сигнальным входом схемы слежения (9), эталонный вход которой соединен с общим выводом питания, а управляющий выход которой соединен со входом регулирования повторителя напряжения (24). 11. Цифроаналоговый преобразователь по п.10, отличающийся тем, что его вход через входной импульсный трансформатор (2) соединен со входом цифрового приемника (3), выход которого соединен с цифровым входом конвертера (4), при этом повторители тока (21) выполнены каждый в виде биполярного p-n-р транзистора, коллектор которого является выходом повторителя тока (21), база - общим выводом, а эмиттер - входом повторителя (21), между выходом повторителя тока (21) и нагрузочным сопротивлением (23) включен фильтр, содержащий дроссель и конденсатор, при этом усилитель тока (5) выполнен в виде параллельно соединенных биполярных n-p-n транзисторов, управляющим входом усилителя тока (5) являются соединенные базы транзисторов, общим выходом - подключенные через резистор соединенные эмиттеры транзисторов, а силовым выходом - соединенные коллекторы транзисторов, при этом схема слежения (9) выполнена в виде операционного усилителя (11), у которого неинвертирующий вход через резистор соединен с эталонным входом схемы слежения (9); инвертирующий вход через последовательную цепь двух резисторов соединен с сигнальным входом схемы слежения (9), а точка соединения этих резисторов соединена с эталонным входом через цепь параллельно включенных конденсатора и двух диодов, причем один из этих диодов подключен к эталонному входу анодом, а другой - катодом; выход соединен с управляющим выходом схемы слежения (9); выход через конденсатор соединен с инвертирующим входом; при этом повторитель напряжения (24) выполнен в виде составного транзистора по схеме Шиклаи с полевым транзистором n-типа на входе и несколькими параллельно подключенными биполярными p-n-р транзисторами, затвор составного транзистора повторителя напряжения (24) является входом регулирования повторителя напряжения (24), исток - силовым входом повторителя напряжения (24), а сток - выходом. 12. Цифроаналоговый преобразователь по п.10, отличающийся тем, что его вход через входной импульсный трансформатор (2) соединен со входом цифрового приемника (3), выход которого соединен с цифровым входом конвертера (4), при этом повторители тока (21) выполнены каждый в виде биполярного p-n-р транзистора, коллектор которого является выходом повторителя тока (21), база - общим выводом, а эмиттер - входом повторителя (21), между выходом повторителя тока (21) и нагрузочным сопротивлением (23) включен фильтр, содержащий дроссель и конденсатор, при этом усилитель тока (5) выполнен двухкаскадным комплементарным, в первом каскаде применен биполярный n-р-n транзистор, а во втором - несколько параллельно соединенных биполярных p-n-р транзисторов, управляющим входом усилителя тока (5) является база транзистора первого каскада, а силовым выходом - соединенные эмиттеры транзисторов второго каскада, при этом схема слежения (9) выполнена в виде операционного усилителя (11), у которого неинвертирующий вход через резистор соединен с эталонным входом схемы слежения (9); инвертирующий вход через последовательную цепь двух резисторов соединен с сигнальным входом схемы слежения (9), а точка соединения этих резисторов соединена с эталонным входом через цепь параллельно включенных конденсатора и двух диодов, причем один из этих диодов подключен к эталонному входу анодом, а другой - катодом; выход соединен с управляющим выходом схемы слежения (9); выход через конденсатор соединен с инвертирующим входом; при этом повторитель напряжения (24) выполнен в виде составного транзистора по схеме Шиклаи с полевым транзистором n-типа на входе и несколькими параллельно подключенными биполярными p-n-р транзисторами, затвор составного транзистора повторителя напряжения (24) является входом регулирования повторителя напряжения (24), исток - силовым входом повторителя напряжения (24), а сток - выходом.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
1. Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), содержащий конвертер (4) с цифровым входом и дифференциальным токовым выходом, отличающийся тем, что токовый выход конвертера (4) соединен каждой из двух своих линий с управляющим входом одного из двух управляемых током усилителей тока (5), общие выходы которых соединены с первым входом питания (16), а силовые выходы - с концами первичной обмотки по крайней мере одного звукового трансформатора (6), причем средняя точка этой обмотки соединена со вторым входом питания (17), при этом концы вторичной обмотки упомянутого трансформатора (6) являются аналоговым выходом ЦАП. 2. Цифроаналоговый преобразователь по п.1, отличающийся тем, что его вход через входной импульсный трансформатор (2) соединен со входом цифрового приемника (3), выход которого соединен с цифровым входом конвертера (4), при этом каждый из усилителей тока (5) выполнен в виде биполярного n-p-n транзистора, база которого является управляющим входом усилителя тока (5), эмиттер - общим выходом, а коллектор - силовым выходом, при этом коллекторы упомянутых транзисторов соединены с концами первичных обмоток двух звуковых трансформаторов (6), а средняя точка этих обмоток соединена со вторым входом питания (17), при этом концы вторичных обмоток трансформаторов (6) являются аналоговыми выходами ЦАП, при этом ЦАП снабжен подстроечным сопротивлением (7), включенным между базами упомянутых транзисторов, ползунок подстроечного сопротивления (7) соединен с первым входом питания (16). 3. Цифроаналоговый преобразователь, содержащий конвертер (4) с цифровым входом и дифференциальным токовым выходом, отличающийся тем, что токовый выход конвертера (4) соединен каждой из двух своих линий с управляющим входом одного из двух управляемых током усилителей тока (5), общие выходы которых через соответствующие датчики тока (8) соединены с первым входом питания (16), а силовые выходы которых вместе со вторым входом питания (17) являются аналоговым выходом ЦАП, при этом выходы датчиков тока (8) соединены с сигнальными входами соответствующих схем слежения (9), управляющие выходы которых соединены с управляющими входами соответствующих усилителей тока (5). 4. Цифроаналоговый преобразователь по п.3, отличающийся тем, что его вход через входной импульсный трансформатор (2) соединен со входом цифрового приемника (3), выход которого соединен с цифровым входом конвертера (4), при этом каждый из усилителей тока (5) выполнен в виде биполярного n-p-n транзистора, база которого является управляющим входом усилителя тока (5), эмиттер - общим выходом, а коллектор - силовым выходом, при этом коллекторы упомянутых транзисторов вместе со вторым входом питания (17) являются аналоговым выходом ЦАП, при этом каждая схема слежения (9) выполнена в виде операционного усилителя (11), у которого инвертирующий вход через резистор соединен с сигнальным входом схемы слежения (9); неинвертирующий вход через резистор соединен с эталонным входом схемы слежения (9); выход через резистор соединен с управляющим выходом схемы слежения (9); выход через конденсатор соединен с неинвертирующим входом. 5. Цифроаналоговый преобразователь, содержащий конвертер (4) с цифровым входом и дифференциальным токовым выходом, отличающийся тем, что токовый выход конвертера (4) соединен каждой из двух своих линий с управляющим входом одного из двух управляемых током усилителей тока (5), общие выходы которых через соответствующие датчики тока (8) соединены с первым входом питания (16), а силовые выходы соединены с силовыми входами соответствующих повторителей тока (15), выходы которых подключены к разным концам звукового трансформатора (6) и являются аналоговыми выходами ЦАП, средняя точка звукового трансформатора (6) соединена со вторым входом питания (17), при этом выходы датчиков тока (8) соединены с сигнальными входами соответствующих схем слежения (9), управляющие выходы которых соединены с управляющими входами соответствующих управляемых источников тока (13), силовой выход каждого источника тока (13) соединен со входом регулирования соответствующего повторителя тока (15) и через резистор (19) соединен со вторым входом питания (17). 6. Цифроаналоговый преобразователь по п.5, отличающийся тем, что его вход через входной импульсный трансформатор (2) соединен со входом цифрового приемника (3), выход которого соединен с цифровым входом конвертера (4), при этом каждый из усилителей тока (5) выполнен в виде биполярного n-p-n транзистора, база которого является управляющим входом усилителя тока (5), эмиттер - общим выходом, а коллектор - силовым выходом, при этом каждая схема слежения (9) выполнена в виде операционного усилителя (11), у которого неинвертирующий вход через резистор соединен с сигнальным входом схемы слежения (9); инвертирующий вход через резистор соединен с эталонным входом схемы слежения (9); выход соединен с управляющим выходом схемы слежения (9); выход через конденсатор соединен с инвертирующим входом; при этом управляемый источник тока (13) выполнен в виде n-p-n транзистора, база которого является управляющим входом, коллектор - силовым выходом, а подключенный к эмиттеру резистор - общим выводом, при этом каждый повторитель тока (15) выполнен каскодным в виде составного транзистора по схеме Шиклаи с полевым транзистором n-типа на входе и несколькими параллельно подключенными биполярными p-n-р транзисторами, причем затвор этого составного транзистора является входом регулирования повторителя тока (15), исток - силовым входом повторителя тока (15), а сток - выходом, при этом коллектор транзистора каждого источника тока (13) соединен с затвором повторителя тока (15) через RC-фильтр (14). 7. Цифроаналоговый преобразователь, содержащий конвертер (4) с цифровым входом и дифференциальным токовым выходом, отличающийся тем, что токовый выход конвертера (4) соединен одной из двух своих линий с управляющим входом управляемого током усилителя тока (5), общий выход которого соединен с первым входом питания (16), а силовой выход является аналоговым выходом ЦАП и соединен с сигнальным входом схемы слежения (9), управляющий выход которой соединен с управляющим входом управляемого источника тока (13), силовой выход которого соединен со входом регулирования управляемого генератора тока (20) и через резистор (19) соединен со вторым входом питания (17), при этом генератор тока (20) включен между вторым входом питания (17) и аналоговым выходом ЦАП. 8. Цифроаналоговый преобразователь по п.7, отличающийся тем, что его вход через входной импульсный трансформатор (2) соединен со входом цифрового приемника (3), выход которого соединен с цифровым входом конвертера (4), при этом усилитель тока (5) выполнен в виде составного транзистора по схеме Дарлингтона, в которой входной биполярный n-p-n транзистор используется для управления проводимостью другого n-p-n транзистора, причем база входного транзистора является управляющим входом усилителя тока (5), соединенные эмиттеры транзисторов схемы Дарлингтона - общим выходом, а соединенные коллекторы - силовым выходом, при этом токовый выход конвертера (4) соединен одной своей линией с базой вышеупомянутого входного транзистора, а другой своей линией - через диод - с первым входом питания (16), при этом схема слежения (9) выполнена в виде операционного усилителя (11), у которого неинвертирующий вход через резистор соединен с эталонным входом схемы слежения (9); инвертирующий вход через последовательную цепь двух резисторов соединен с сигнальным входом схемы слежения (9);выход соединен с управляющим выходом схемы слежения (9); выход через конденсатор соединен с инвертирующим входом; при этом управляемый источник тока (13) выполнен в виде n-p-n транзистора, база которого является управляющим входом, коллектор - силовым выходом, а подключенный к эмиттеру резистор - общим выводом, при этом управляемый генератор тока (20) выполнен в виде составного транзистора по схеме Шиклаи с полевым транзистором р-типа на входе и несколькими параллельно подключенными биполярными n-p-n транзисторами, затвор составного транзистора генератора тока (20) является входом управления генератора тока (20), исток через резистор соединен со вторым входом питания (17), а сток - с аналоговым выходом ЦАП. 9. Цифроаналоговый преобразователь по п.7, отличающийся тем, что его вход через входной импульсный трансформатор (2) соединен со входом цифрового приемника (3), выход которого соединен с цифровым входом конвертера (4), при этом усилитель тока (5) выполнен в виде составного транзистора по схеме Дарлингтона, в которой входной биполярный n-p-n транзистор используется для управления проводимостью другого n-p-n транзистора, причем база входного транзистора является управляющим входом усилителя тока (5), соединенные эмиттеры транзисторов схемы Дарлингтона - общим выходом, а соединенные коллекторы - силовым выходом, при этом токовый выход конвертера (4) соединен одной своей линией с базой вышеупомянутого входного транзистора, а другой своей линией - через диод - с первым входом питания (16), при этом схема слежения (9) выполнена в виде операционного усилителя (11), у которого неинвертирующий вход через резистор соединен с эталонным входом схемы слежения (9); инвертирующий вход через последовательную цепь двух резисторов соединен с сигнальным входом схемы слежения (9), а точка соединения этих резисторов соединена с эталонным входом через цепь параллельно включенных конденсатора и двух диодов, причем один из этих диодов подключен к эталонному входу анодом, а другой - катодом; выход соединен с управляющим выходом схемы слежения (9); выход через конденсатор соединен с инвертирующим входом; при этом управляемый источник тока (13) выполнен в виде n-p-n транзистора, база которого является управляющим входом, коллектор - силовым выходом, а подключенный к эмиттеру резистор - общим выводом, при этом управляемый генератор тока (20) выполнен в виде двух параллельно соединенных биполярных n-p-n транзисторов, коллекторы которых соединены со вторым входом питания (17), а эмиттеры - с аналоговым выходом ЦАП, при этом базы этих транзисторов генератора тока (20) соединены со стоком полевого транзистора р-типа, затвор которого является входом управления генератора тока (20), исток этого полевого транзистора соединен с делителем напряжения, подключенным между вторым входом питания (17) и аналоговым выходом ЦАП. 10. Цифроаналоговый преобразователь, содержащий конвертер (4) с цифровым входом и дифференциальным токовым выходом, отличающийся тем, что токовый выход конвертера (4) соединен каждой из двух своих линий со входом одного из двух повторителей тока (21), общие выводы которых соединены с общим входом питания, выход одного повторителя тока (21) соединен со входом регулирования стабилизатора напряжения (24) и через нагрузочное сопротивление (23) соединен с третьим входом питания (18), а выход другого повторителя тока (21) соединен с управляющим входом управляемого током усилителя тока (5), общий выход которого соединен с первым входом питания (16), а силовой выход которого является аналоговым выходом ЦАП и соединен с силовым входом повторителя напряжения (24), выход которого подключен ко второму входу питания (17), при этом аналоговый выход ЦАП соединен с сигнальным входом схемы слежения (9), эталонный вход которой соединен с общим выводом питания, а управляющий выход которой соединен со входом регулирования повторителя напряжения (24). 11. Цифроаналоговый преобразователь по п.10, отличающийся тем, что его вход через входной импульсный трансформатор (2) соединен со входом цифрового приемника (3), выход которого соединен с цифровым входом конвертера (4), при этом повторители тока (21) выполнены каждый в виде биполярного p-n-р транзистора, коллектор которого является выходом повторителя тока (21), база - общим выводом, а эмиттер - входом повторителя (21), между выходом повторителя тока (21) и нагрузочным сопротивлением (23) включен фильтр, содержащий дроссель и конденсатор, при этом усилитель тока (5) выполнен в виде параллельно соединенных биполярных n-p-n транзисторов, управляющим входом усилителя тока (5) являются соединенные базы транзисторов, общим выходом - подключенные через резистор соединенные эмиттеры транзисторов, а силовым выходом - соединенные коллекторы транзисторов, при этом схема слежения (9) выполнена в виде операционного усилителя (11), у которого неинвертирующий вход через резистор соединен с эталонным входом схемы слежения (9); инвертирующий вход через последовательную цепь двух резисторов соединен с сигнальным входом схемы слежения (9), а точка соединения этих резисторов соединена с эталонным входом через цепь параллельно включенных конденсатора и двух диодов, причем один из этих диодов подключен к эталонному входу анодом, а другой - катодом; выход соединен с управляющим выходом схемы слежения (9); выход через конденсатор соединен с инвертирующим входом; при этом повторитель напряжения (24) выполнен в виде составного транзистора по схеме Шиклаи с полевым транзистором n-типа на входе и несколькими параллельно подключенными биполярными p-n-р транзисторами, затвор составного транзистора повторителя напряжения (24) является входом регулирования повторителя напряжения (24), исток - силовым входом повторителя напряжения (24), а сток - выходом. 12. Цифроаналоговый преобразователь по п.10, отличающийся тем, что его вход через входной импульсный трансформатор (2) соединен со входом цифрового приемника (3), выход которого соединен с цифровым входом конвертера (4), при этом повторители тока (21) выполнены каждый в виде биполярного p-n-р транзистора, коллектор которого является выходом повторителя тока (21), база - общим выводом, а эмиттер - входом повторителя (21), между выходом повторителя тока (21) и нагрузочным сопротивлением (23) включен фильтр, содержащий дроссель и конденсатор, при этом усилитель тока (5) выполнен двухкаскадным комплементарным, в первом каскаде применен биполярный n-р-n транзистор, а во втором - несколько параллельно соединенных биполярных p-n-р транзисторов, управляющим входом усилителя тока (5) является база транзистора первого каскада, а силовым выходом - соединенные эмиттеры транзисторов второго каскада, при этом схема слежения (9) выполнена в виде операционного усилителя (11), у которого неинвертирующий вход через резистор соединен с эталонным входом схемы слежения (9); инвертирующий вход через последовательную цепь двух резисторов соединен с сигнальным входом схемы слежения (9), а точка соединения этих резисторов соединена с эталонным входом через цепь параллельно включенных конденсатора и двух диодов, причем один из этих диодов подключен к эталонному входу анодом, а другой - катодом; выход соединен с управляющим выходом схемы слежения (9); выход через конденсатор соединен с инвертирующим входом; при этом повторитель напряжения (24) выполнен в виде составного транзистора по схеме Шиклаи с полевым транзистором n-типа на входе и несколькими параллельно подключенными биполярными p-n-р транзисторами, затвор составного транзистора повторителя напряжения (24) является входом регулирования повторителя напряжения (24), исток - силовым входом повторителя напряжения (24), а сток - выходом.
Евразийское ои 025998 (13) В1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента (51) Int. Cl. НОЗМ1/66 (2006.01)
2017.02.28
(21) Номер заявки 201400383
(22) Дата подачи заявки
2014.03.31
(54) ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЗВУКОВОЙ (ВАРИАНТЫ)
(43) 2015.10.30
(96) 2014000034 (RU) 2014.03.31 (71)(72)(73) Заявитель, изобретатель и патентовладелец: ФЕДОСОВ ВЛАДИМИР ПЕТРОВИЧ
(RU)
(74) Представитель:
Палий Р.Э. (RU)
(56) US-A-3553684 US-B2-7355541 RU-C1-2089999 RU-C1-2145446
(57) Изобретение относится к звуковым ЦАП. Сокращается аналоговый тракт, снижаются искажения. Варианты 4, 5 исключают параметрический подбор компонентов. Вариант 5 обеспечивает низкое выходное сопротивление. ЦАП содержит конвертер с цифровым входом и дифференциальным токовым выходом. Варианты 1-3: конвертер управляет усилителями тока, общие выходы которых соединены с питанием (в вариантах 2, 3 через датчики тока), а силовые выходы - со звуковым трансформатором (вариант 1) или повторителями тока (вариант 3). Датчики тока посредством схем слежения управляют усилителями (вариант 2) или источниками (вариант 3) тока. Вариант 3: источники тока управляют повторителями тока, подключенными к звуковому трансформатору. Вариант 4: конвертер управляет усилителем тока, выход которого является выходом ЦАП и через схему слежения регулирует генератор тока, соединенный с выходом ЦАП. Вариант 5: конвертер управляет повторителями тока, управляющими соответственно стабилизатором напряжения и усилителем тока, выход которого является выходом ЦАП и соединен с повторителем напряжения и схемой слежения, управляющей повторителем напряжения.
Область техники
Изобретение относится к электронике и радиотехнике, а именно к электронным усилителям, в частности к цифроаналоговым преобразователям звуковой частоты Hi-Fi, Hi End.
Предшествующий уровень техники
В настоящее время цифровые носители являются практически основным источником информации. Появляются новые цифровые форматы с высоким разрешением. Процессы звукозаписи, сведения, мастеринга происходят в цифровой среде. А концепция аналогового усиления была заложена несколько десятилетий назад и не изменялась. До настоящего времени широко используются аналоговые корректоры, эквалайзеры, предварительные усилители, оконечные усилители, операционные усилители непосредственно в DVD- или CD-приводах. Т.е. общий аналоговый тракт звукоусиления до сих пор состоит из многочисленных включенных последовательно электронных деталей: резисторов, транзисторов, конденсаторов, трансформаторов. При этом корректоры, эквалайзеры, предварительные усилители, оконечные усилители соединяются последовательно межблочными соединителями. Это так называемый метод последовательного усиления звуковых сигналов. Он себя явно исчерпал, так как в каждом электронном компоненте происходит потеря частички информации. В итоге существенно искажается микродинамика и обертона. Очевидно, что пришло время изменить идеологию построения всего усилительного тракта.
Из уровня техники известны усилители, преобразователи ток-напряжение, аналоговые фильтры. Эти устройства для достижения высокого качества имеют в своем составе множество электронных компонентов, что является их недостатком.
Известна, например, схема усилителя с использованием цифроаналогового преобразователя РСМ1794, содержащая по три операционных усилителя на каждый выходной канал РСМ1794 (http://www.ti.com/product/pcm1794). Цифровые данные на вход РСМ1794 поступают от источника данных, например, контроллера или цифрового фильтра. Наличие трех операционных усилителей приводит к большим нелинейным искажениям. Наличие обратных связей в операционных усилителях приводит к возникновению динамических искажений. В схеме отсутствует точная балансировка выходного канала ЦАП. Преобразователь ток-напряжение имеет высокое входное сопротивление. Схема не предусматривает устранение высокочастотного дифференциального синфазного шума.
Раскрытие изобретений
Технической задачей, на решение которой направлены заявляемые звуковые цифроаналоговые преобразователи (далее - звуковые ЦАП) по всем вариантам, является повышение качества воспроизведения звука за счет существенного сокращения длины звукового тракта, снижения искажений, вводимых преобразователем.
Техническим результатом, достигаемым заявляемыми техническими решениями по всем вариантам, является сокращение длины аналогового тракта, снижение искажений.
Дополнительным техническим результатом, обеспечиваемым заявленными изобретениями по вариантам 4 и 5, является отсутствие необходимости согласования (подбора) электронных компонентов по параметрам.
Дополнительным техническим результатом, обеспечиваемым заявленным изобретением по варианту 5, является обеспечение низкого выходного сопротивления.
Для достижения технического результата во всех вариантах заявленных изобретений предлагается отказаться от привычного последовательного метода усиления звуковых сигналов и интегрировать микросхему цифроаналогового конвертера непосредственно в оконечный усилитель. Это существенно сократило длину звукового аналогового тракта. При этом все корректировки сигнала целесообразно осуществлять непосредственно в цифровом устройстве до поступления информации на вход устройств по заявленным изобретениям. Предлагается новый метод - мощный преобразователь "цифра - ток - ток - напряжение", который и будет усилителем. Название метода: ИТУЦ - источник тока, управляемый цифрой. При такой концепции усиления устраняется масса ненужных каскадов усиления, цепей обратной связи, а также самый труднореализуемый каскад - аналоговый фазоинвертор.
Сущность звукового ЦАП по варианту 1 состоит в том, что цифроаналоговый преобразователь содержит конвертер с цифровым входом и дифференциальным токовым выходом. Отличается тем, что токовый выход конвертера соединен каждой из двух своих линий с управляющим входом одного из двух управляемых током усилителей тока. Общие выходы усилителей тока соединены с первым входом питания, а силовые выходы - с концами первичной обмотки по крайней мере одного звукового трансформатора. Средняя точка этой обмотки соединена со вторым входом питания. Концы вторичной обмотки этого трансформатора являются аналоговым выходом ЦАП.
Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения по варианту 1, обеспечивающих достижение заявленного технического результата. Короткий выходной аналоговый тракт и отсутствие обратных связей приводят к сокращению искажений в выходном сигнале.
В частных случаях допустимо выполнять техническое решение по варианту 1 следующим образом. Вход ЦАП через входной импульсный трансформатор соединен со входом цифрового приемника, выход которого соединен с цифровым входом конвертера. Каждый из усилителей тока выполнен в виде бипо
лярного П-Р-П транзистора, база которого является управляющим входом усилителя тока, эмиттер - общим выходом, а коллектор - силовым выходом. Коллекторы упомянутых транзисторов соединены с концами первичных обмоток двух звуковых трансформаторов, а средняя точка этих обмоток соединена со вторым входом питания. Концы вторичных обмоток трансформаторов являются аналоговыми выходами ЦАП. ЦАП снабжен подстроечным сопротивлением, включенным между базами упомянутых транзисторов. Ползунок подстроечного сопротивления соединен с первым входом питания.
Сущность звукового ЦАП по варианту 2 состоит в том, что цифроаналоговый преобразователь содержит конвертер с цифровым входом и дифференциальным токовым выходом; отличается тем, что токовый выход конвертера соединен каждой из двух своих линий с управляющим входом одного из двух управляемых током усилителей тока. Общие выходы усилителей тока через соответствующие датчики тока соединены с первым входом питания. Силовые выходы усилителей тока вместе со вторым входом питания являются аналоговым выходом ЦАП. Выходы датчиков тока соединены с сигнальными входами соответствующих схем слежения, управляющие выходы которых соединены с управляющими входами соответствующих усилителей тока.
Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения по варианту 2, обеспечивающих достижение заявленного технического результата. Короткий выходной аналоговый тракт и отсутствие обратных связей приводят к сокращению искажений в выходном сигнале. Отказ от применения звукового трансформатора, как в варианте 1, позволило снизить вес звукового ЦАП. При этом произошло некоторое ограничение назначения звукового ЦАП: с ним может применяться только акустическая система, выполняющая функцию преобразователя ток - напряжение, и содержащая динамики с двумя обмотками.
В частных случаях допустимо выполнять техническое решение по варианту 2 следующим образом, вход ЦАП через входной импульсный трансформатор соединен со входом цифрового приемника, выход которого соединен с цифровым входом конвертера. Каждый из усилителей тока выполнен в виде биполярного П-Р-П транзистора, база которого является управляющим входом усилителя тока, эмиттер - общим выходом, а коллектор - силовым выходом. Коллекторы упомянутых транзисторов вместе со вторым входом питания являются аналоговым выходом ЦАП. Каждая схема слежения выполнена в виде операционного усилителя, у которого
инвертирующий вход через резистор соединен с сигнальным входом схемы слежения;
неинвертирующий вход через резистор соединен с эталонным входом схемы слежения;
выход через резистор соединен с управляющим выходом схемы слежения;
выход через конденсатор соединен с неинвертирующим входом.
Сущность звукового ЦАП по варианту 3 состоит в том, что цифроаналоговый преобразователь содержит конвертер с цифровым входом и дифференциальным токовым выходом. Отличается тем, что токовый выход конвертера соединен каждой из двух своих линий с управляющим входом одного из двух управляемых током усилителей тока. Общие выходы усилителей тока через соответствующие датчики тока соединены с первым входом питания. Силовые выходы усилителей тока соединены с силовыми входами соответствующих повторителей тока. Выходы повторителей тока подключены к разным концам звукового трансформатора и являются аналоговыми выходами ЦАП. Средняя точка звукового трансформатора соединена со вторым входом питания. Выходы датчиков тока соединены с сигнальными входами соответствующих схем слежения, управляющие выходы которых соединены с управляющими входами соответствующих управляемых источников тока. Силовой выход каждого источника тока соединен со входом регулирования соответствующего повторителя тока, и через резистор соединен со вторым входом питания.
Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения по варианту 3, обеспечивающих достижение заявленного технического результата. Короткий выходной аналоговый тракт и отсутствие обратных связей приводят к сокращению искажений в выходном сигнале.
В частных случаях допустимо выполнять техническое решение по варианту 3 следующим образом. Вход ЦАП через входной импульсный трансформатор соединен со входом цифрового приемника, выход которого соединен с цифровым входом конвертера. При этом каждый из усилителей тока выполнен в виде биполярного n-р-п транзистора, база которого является управляющим входом усилителя тока, эмиттер - общим выходом, а коллектор - силовым выходом. Каждая схема слежения выполнена в виде операционного усилителя, у которого
неинвертирующий вход через резистор соединен с сигнальным входом схемы слежения;
инвертирующий вход через резистор соединен с эталонным входом схемы слежения;
выход соединен с управляющим выходом схемы слежения;
выход через конденсатор соединен с инвертирующим входом.
Управляемый источник тока выполнен в виде n-p-n транзистора, база которого является управляющим входом, коллектор - силовым выходом, а подключенный к эмиттеру резистор - общим выводом. Каждый повторитель тока выполнен каскодным в виде составного транзистора по схеме Шиклаи с полевым транзистором n-типа на входе и несколькими параллельно подключенными биполярными p-n-р
транзисторами. Причем затвор этого составного транзистора является входом регулирования повторителя тока, исток - силовым входом повторителя тока, а сток - выходом. При этом коллектор транзистора каждого источника тока соединен с затвором повторителя тока через RC-фильтр.
Сущность звукового ЦАП по варианту 4 состоит в том, что цифроаналоговый преобразователь содержит конвертер с цифровым входом и дифференциальным токовым выходом. Отличается тем, что токовый выход конвертера соединен одной из двух своих линий с управляющим входом управляемого током усилителя тока. Общий выход усилителя тока соединен с первым входом питания, а силовой выход является аналоговым выходом ЦАП и соединен с сигнальным входом схемы слежения. Управляющий выход схемы слежения соединен с управляющим входом управляемого источника тока. Силовой выход источника тока соединен со входом регулирования управляемого генератора тока, и через резистор соединен со вторым входом питания. При этом генератор тока включен между вторым входом питания и аналоговым выходом ЦАП.
Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения по варианту 4, обеспечивающих достижение заявленного технического результата "сокращение длины аналогового тракта, снижение искажений". Короткий выходной аналоговый тракт и отсутствие обратных связей приводят к сокращению искажений в выходном сигнале.
Использование одного усилителя тока, а также регулятора баланса тока, содержащего управляемый генератор тока, источник тока и схему слежения за нулевым потенциалом, позволили исключить необходимость подбора электронных компонент по близости параметров при реализации заявленного технического решения по варианту 4.
Отказ от применения звукового трансформатора, как в варианте 3, позволил снизить вес звукового
ЦАП.
В частных случаях допустимо выполнять техническое решение по варианту 4 следующим образом. Вход ЦАП через входной импульсный трансформатор соединен со входом цифрового приемника, выход которого соединен с цифровым входом конвертера. Усилитель тока выполнен в виде составного транзистора по схеме Дарлингтона, в которой входной биполярный n-p-n транзистор используется для управления проводимостью другого n-p-n транзистора. Причем база входного транзистора является управляющим входом усилителя тока, соединенные эмиттеры транзисторов схемы Дарлингтона - общим выходом, а соединенные коллекторы - силовым выходом. Токовый выход конвертера соединен одной своей линией с базой вышеупомянутого входного транзистора, а другой своей линией - через диод - с первым входом питания. Схема слежения выполнена в виде операционного усилителя, у которого
неинвертирующий вход через резистор соединен с эталонным входом схемы слежения;
инвертирующий вход через последовательную цепь двух резисторов соединен с сигнальным входом схемы слежения;
выход соединен с управляющим выходом схемы слежения;
выход через конденсатор соединен с инвертирующим входом.
Управляемый источник тока выполнен в виде n-p-n транзистора, база которого является управляющим входом, коллектор - силовым выходом, а подключенный к эмиттеру резистор - общим выводом.
Управляемый генератор тока может быть выполнен в виде составного транзистора по схеме Шик-лаи с полевым транзистором р-типа на входе и несколькими параллельно подключенными биполярными n-p-n транзисторами. При этом затвор составного транзистора генератора тока является входом управления генератора тока, исток через резистор соединен со вторым входом питания, а сток - с аналоговым выходом ЦАП.
Управляемый генератор тока также может быть выполнен в виде двух параллельно соединенных биполярных n-p-n транзисторов, коллекторы которых соединены со вторым входом питания, а эмиттеры - с аналоговым выходом ЦАП. При этом базы этих транзисторов генератора тока соединены со стоком полевого транзистора р-типа, затвор которого является входом управления генератора тока, исток этого полевого транзистора соединен с делителем напряжения, подключенным между вторым входом питания и аналоговым выходом ЦАП.
Сущность звукового ЦАП по варианту 5 состоит в том, что цифроаналоговый преобразователь содержит конвертер с цифровым входом и дифференциальным токовым выходом. Отличается тем, что токовый выход конвертера соединен каждой из двух своих линий со входом одного из двух повторителей тока. Общие выводы повторителей тока соединены с общим входом питания. Выход одного повторителя тока соединен со входом регулирования стабилизатора напряжения и через нагрузочное сопротивление соединен с третьим входом питания. Выход другого повторителя тока соединен с управляющим входом управляемого током усилителя тока. Общий выход усилителя тока соединен с первым входом питания. Силовой выход усилителя тока является аналоговым выходом ЦАП и соединен с силовым входом повторителя напряжения. Выход повторителя напряжения подключен ко второму входу питания. Аналоговый выход ЦАП соединен с сигнальным входом схемы слежения, эталонный вход которой соединен с общим выводом питания, а управляющий выход - со входом регулирования повторителя напряжения.
Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения по варианту 5, обеспечивающих достижение заявленного технического результата "со
кращение длины аналогового тракта, снижение искажений". Короткий выходной аналоговый тракт и отсутствие обратных связей приводят к сокращению искажений в выходном сигнале.
Использование одного усилителя тока, а также повторителя напряжения со схемой слежения позволили исключить необходимость подбора электронных компонент по близости параметров при реализации заявленного технического решения по варианту 5.
Низкое выходное сопротивление обеспечивается применением повторителя напряжения.
Отказ от применения звукового трансформатора, как в варианте 3, позволило снизить вес звукового
ЦАП.
В частных случаях допустимо выполнять техническое решение по варианту 5 следующим образом. Вход ЦАП через входной импульсный трансформатор соединен со входом цифрового приемника, выход которого соединен с цифровым входом конвертера. Повторители тока выполнены каждый в виде биполярного p-n-р транзистора, коллектор которого является выходом повторителя тока, база - общим выводом, а эмиттер - входом повторителя. Между выходом повторителя тока и нагрузочным сопротивлением включен фильтр, содержащий дроссель и конденсатор.
Усилитель тока может быть выполнен в виде параллельно соединенных биполярных n-p-n транзисторов. При этом управляющим входом усилителя тока являются соединенные базы транзисторов, общим выходом - подключенные через резистор соединенные эмиттеры транзисторов, а силовым выходом - соединенные коллекторы транзисторов.
Усилитель тока также может быть выполнен двухкаскадным комплементарным. При этом в первом каскаде применен биполярный n-p-n транзистор, а во втором - несколько параллельно соединенных биполярных p-n-р транзистора. Управляющим входом усилителя тока в этом случае является база транзистора первого каскада, а силовым выходом - соединенные эмиттеры транзисторов второго каскада.
Схема слежения выполнена в виде операционного усилителя, у которого
неинвертирующий вход через резистор соединен с эталонным входом схемы слежения;
инвертирующий вход через последовательную цепь двух резисторов соединен с сигнальным входом схемы слежения, а точка соединения этих резисторов соединена с эталонным входом через цепь параллельно включенных конденсатора и двух диодов, причем один из этих диодов подключен к эталонному входу анодом, а другой - катодом;
выход соединен с управляющим выходом схемы слежения;
выход через конденсатор соединен с инвертирующим входом.
Повторитель напряжения выполнен в виде составного транзистора по схеме Шиклаи с полевым транзистором n-типа на входе и несколькими параллельно подключенными биполярными p-n-р транзисторами. Затвор составного транзистора повторителя напряжения является входом регулирования повторителя напряжения, исток - силовым входом повторителя напряжения, а сток - выходом.
Автором технических решений заявленной группы изготовлены опытные образцы этих решений, испытания которых подтвердили достижение указанных технических результатов.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана схема заявляемого звукового ЦАП по варианту 1;
на фиг. 2 - схема звукового ЦАП по примеру 1 варианта 1;
на фиг. 3 - схема звукового ЦАП по варианту 2;
на фиг. 4 - схема звукового ЦАП по примеру 1 варианта 2;
на фиг. 5 - схема звукового ЦАП по варианту 3;
на фиг. 6 - схема звукового ЦАП по примеру 1 варианта 3;
на фиг. 7 - схема звукового ЦАП по варианту 4;
на фиг. 8 - схема звукового ЦАП по примеру 1 варианта 4;
на фиг. 9 - схема звукового ЦАП по примеру 2 варианта 4;
на фиг. 10 - схема звукового ЦАП по варианту 5;
на фиг. 11 - схема звукового ЦАП по примеру 1 варианта 5;
на фиг. 12 - схема звукового ЦАП по примеру 2 варианта 5.
Осуществление звукового ЦАП по варианту 1.
Заявляемый звуковой ЦАП (фиг. 1) имеет цифровой вход (1), который через входной импульсный трансформатор (2) соединен со входом цифрового приемника (3). Выход цифрового приемника (3) соединен с цифровым входом конвертера (4). Дифференциальный токовый выход конвертера (4) соединен каждой из двух своих линий с управляющим входом одного из двух управляемых током усилителей тока (5). Общие выходы усилителей тока (5) соединены и через измерительный резистор подключены к первому входу питания (16) постоянным током с напряжением V1. Силовые выходы усилителей (5) соединены с концами первичных обмоток двух звуковых трансформаторов (6). Средняя точка этих обмоток соединена со вторым входом питания (17) постоянным током с напряжением V2.
Вторичная обмотка одного звукового трансформатора (6) через параллельно подключенный конденсатор соединена с аналоговым выходом низких частот звукового ЦАП.
Вторичная обмотка другого звукового трансформатора (6) соединена с аналоговым выходом высоких частот звукового ЦАП. Первичная обмотка этого трансформатора (6) соединена с силовым выходом
одного из усилителей тока (5) через последовательно включенный конденсатор.
Входной импульсный трансформатор (2) предназначен для передачи прямоугольных импульсов цифровых данных и одновременной гальванической развязки цифрового входа (1) от остальных элементов звукового ЦАП.
Цифровой приемник (3) предназначен для получения входных данных и передачи их в конвертер
(4) , предпочтительно в формате I2S. Питание цифрового приемника (3) и конвертера (4) осуществляется от источника питания (не показан), подключенного к первому (16) и второму (17) входам питания.
Конвертер (4) предназначен для преобразования цифровой последовательности данных о переменном сигнале на его цифровом входе в ток на своем дифференциальном выходе.
С целью балансировки токов звуковой ЦАП может быть снабжен подстроечным сопротивлением (7), включенным между управляющими входами усилителей тока (5). Ползунок сопротивления (7) соединен с первым входом питания (16).
Примеры конкретного выполнения звукового ЦАП по варианту 1.
Пример 1.
V1 = 0 В, V2 = +12 В. Цифровой приемник (3) выполнен в виде S/PDIF цифрового преобразователя интерфейса WM8804 производства компании "Wolfson Microelectronics", Великобритания (http://www.wolfsonmicro.com). Конвертер (4) выполнен в виде цифроаналогового преобразователя РСМ1794А производства компании "Texas Instruments Incorporated", США (www.ti.com), включенного по схеме работы в режиме MONO для большей отдачи тока (фиг. 2). Каждый из усилителей тока (5) выполнен в виде биполярного n-p-n транзистора 2SA5200 производства компании Toshiba Semiconductor, Япония (http://www.semicon.toshiba.co.jp/eng). Управляющим входом усилителя (5) является база транзистора, общим выходом - эмиттер, а силовым выходом - коллектор. При изготовлении звукового ЦАП по этому примеру для обеспечения наибольшего баланса токов покоя (токов в отсутствие сигнала на цифровом входе (1)) необходимо для усилителей (5) использовать транзисторы с наиболее близкими параметрами. Транзисторы устанавливаются на индивидуальный радиатор. При этом учитывается, что чем меньше греется устройство, тем точнее и надежнее оно работает. В особенности это касается упомянутых транзисторов.
Описание работы звукового ЦАП по варианту 1.
Перед началом работы цифровой вход (1) подключают к источнику потока закодированной информации о звуке, а аналоговые выходы - к динамикам (электродинамическим громкоговорителям).
Цифровой сигнал со входа (1) через входной импульсный трансформатор (2) поступает на цифровой приемник (3), в котором преобразуется и также в цифровом виде поступает в цифровой вход конвертера (4). Соответствующий цифровому сигналу ток проходит через линии выхода конвертера (4) и управляющие цепи усилителей тока (5).
Усиленные (балансные) токи проходят через звуковые трансформаторы (6), где происходит их суммирование. Обмотки звуковых трансформаторов (6) и динамики одновременно выполняют функцию фильтра шумов квантования. При балансе токов подавляется вторая гармоника. Это подавление тем больше, чем точнее установлен баланс токов покоя.
Таким образом, преобразователем ток - напряжение служат сами динамики. Наличие трансформаторов (6) препятствует появлению постоянного напряжения на клеммах динамиков в режиме отсутствия сигнала.
Осуществление звукового ЦАП по варианту 2.
Заявляемый звуковой ЦАП по варианту 2 (фиг. 3) предназначен для использования совместно с динамиками, по крайней мере один из которых снабжен двумя обмотками.
Звуковой ЦАП по варианту 2 имеет цифровой вход (1), который через входной импульсный трансформатор (2) соединен со входом цифрового приемника (3). Входной импульсный трансформатор (2) предназначен для передачи прямоугольных импульсов цифровых данных и одновременной гальванической развязки цифрового входа (1) от остальных элементов звукового ЦАП.
Выход цифрового приемника (3) соединен с цифровым входом конвертера (4). Цифровой приемник (3) предназначен для получения входных данных и передачи их в конвертер (4), предпочтительно, в формате I2S. Питание цифрового приемника (3) и конвертера (4) осуществляется от источника питания (не показан), подключенного к первому (16) и второму (17) входам питания постоянного тока с напряжениями соответственно V1 и V2.
Конвертер (4) предназначен для преобразования цифровой последовательности данных о переменном сигнале на его цифровом входе в ток на своем дифференциальном выходе.
Дифференциальный токовый выход конвертера (4) соединен каждой из двух своих линий с управляющим входом одного из двух управляемых током усилителей тока (5). Общие выходы усилителей тока
(5) через соответствующие датчики тока (8) соединены с первым входом питания (16). Датчики тока (8) предназначены для измерения тока в цепи общих выводов усилителей тока (5).
Выходы датчиков тока (8) соединены с сигнальными входами соответствующих схем слежения (9), эталонные входы которых соединены с источником опорного напряжения (10). Источник опорного напряжения выполнен согласованным с датчиками тока (8) и обеспечивающим на своем выходе значение
напряжения, равное уровню сигнала с датчика тока (8) при соответствии коэффициента усиления по току для усилителя (5) конструктивно заданному значению в случае, когда конвертер (4) выдает ток при отсутствии информации о звуковом сигнале на своем цифровом входе (ток покоя).
Управляющие выходы схем слежения (9) соединены с управляющими входами соответствующих усилителей тока (5). При этом управляющий выход схемы слежения (9) соединен с управляющим входом того усилителя тока (5), сигнал о токе в цепи общего выхода которого поступает на вход этой схемы слежения (9). Схемы слежения (9) предназначены для обеспечения баланса токов в цепях силовых выходов усилителей токов (5) (ток в цепи силового выхода усилителя тока (5) совпадает с током в цепи общего выхода этого усилителя (5)).
Соединенные конденсатором силовые выходы усилителей (5) вместе со вторым входом питания (17) являются тремя линиями аналогового выхода звукового ЦАП. При этом линия аналогового выхода, соединенная со вторым входом питания, предназначена для подключения к точке соединения двух обмоток динамика, а две другие линии, соединенные с силовыми выходами усилителей (5), предназначены для подключения свободных концов двух вышеупомянутых обмоток динамика.
Примеры конкретного выполнения звукового ЦАП по варианту 2.
Пример 1.
V1 = 0 В, V2 = +40 В. Цифровой приемник (3) выполнен в виде S/PDIF цифрового преобразователя интерфейса WM8804 производства компании "Wolfson Microelectronics", Великобритания (http://www.wolfsonmicro.com). Конвертер (4) выполнен в виде цифроаналогового преобразователя РСМ1794А производства компании "Texas Instruments Incorporated", США (www.ti.com), включенного по схеме работы в режиме MONO для большей отдачи тока (фиг. 4). Каждый из усилителей тока (5) выполнен в виде шести параллельно соединенных биполярных n-p-n транзисторов 2SA5200 производства компании Toshiba Semiconductor, Япония (http://www.semicon.toshiba.co.jp/eng). Управляющим входом усилителя (5) являются соединенные базы транзисторов, общим выходом - эмиттеры, а силовым выходом -коллекторы. При изготовлении звукового ЦАП по этому примеру для обеспечения точного баланса токов покоя (токов в отсутствие сигнала на цифровом входе (1)) необходимо для усилителей (5) использовать транзисторы с наиболее близкими параметрами. Транзисторы устанавливаются на один общий радиатор. При этом учитывается, что чем меньше греется устройство, тем точнее и надежнее оно работает. В особенности это касается упомянутых транзисторов.
Датчики тока (8) выполнены в виде сопротивлений соответствующей рассеиваемой мощности с минимально возможными допустимыми отклонениями и/или индивидуально подобранными близкими значениями электрического сопротивления. Если датчики тока (8) имеют неодинаковые параметры, то следует применять разные источники опорного напряжения (10) для разных схем слежения (9).
Каждая схема слежения (9) выполнена в виде операционного усилителя (11), у которого
инвертирующий вход через резистор соединен с сигнальным входом схемы слежения (9);
неинвертирующий вход через резистор соединен с эталонным входом схемы слежения (9);
выход через резистор соединен с управляющим выходом схемы слежения (9);
выход через конденсатор соединен с неинвертирующим входом.
Источник опорного напряжения (10) может быть выполнен содержащим подстроечный резистор
(12).
Описание работы звукового ЦАП по варианту 2.
Перед началом работы цифровой вход (1) подключают к источнику потока закодированной информации о звуке, а аналоговые выходы - к динамику (электродинамическому громкоговорителю).
Цифровой сигнал со входа (1) через входной импульсный трансформатор (2) поступает на цифровой приемник (3), в котором преобразуется и также в цифровом виде поступает в цифровой вход конвертера (4). Соответствующий цифровому сигналу ток проходит через выходы конвертера (4) и управляющие цепи усилителей тока (5). Через управляющие цепи усилителей тока (5) также проходит ток регулирования, текущий через схемы слежения (9). Управляющие входы усилителей (5) являются при этом сумматором тока.
Усиленные (балансные) токи проходят через обмотки динамика, где происходит их суммирование. Обмотки динамика одновременно выполняют функцию фильтра шумов квантования. Точная балансировка обеспечивается схемами слежения (9), что также препятствует появлению постоянного напряжения на клеммах динамика в режиме отсутствия сигнала. Таким образом, преобразователем ток - напряжение служит сам динамик.
Схема слежения (9) работает следующим образом. Если коэффициент усиления по току усилителя (5) будет несколько больше, то после включения питания на выходе соответствующего датчика тока (8) появится напряжение, превышающее опорное, выдаваемое источником (10). На управляющем выходе схемы слежения (9) ток уменьшится. Это приведет к уменьшению тока через управляющие цепи усилителя (5), что вызовет уменьшение усиленного тока. Таким образом, усилитель тока (5) будет выдавать конструктивно заданный ток и баланс токов будет поддержан.
Осуществление звукового ЦАП по варианту 3.
Заявляемый звуковой ЦАП по варианту 3 (фиг. 5) имеет цифровой вход (1), который через входной
импульсный трансформатор (2) соединен со входом цифрового приемника (3). Входной импульсный трансформатор (2) предназначен для передачи прямоугольных импульсов цифровых данных и одновременной гальванической развязки цифрового входа (1) от остальных элементов звукового ЦАП.
Выход цифрового приемника (3) соединен с цифровым входом конвертера (4). Цифровой приемник (3) предназначен для получения входных данных и передачи их в конвертер (4), предпочтительно, в формате I2S. Питание цифрового приемника (3) и конвертера (4) осуществляется от источника питания (не показан), подключенного к первому (16) и второму (17) входам питания постоянного тока с напряжениями соответственно V1 и V2.
Конвертер (4) предназначен для преобразования цифровой последовательности данных о переменном сигнале на его цифровом входе в ток на своем дифференциальном выходе.
Дифференциальный токовый выход конвертера (4) соединен каждой из двух своих линий с управляющим входом одного из двух управляемых током усилителей тока (5). Общие выходы усилителей тока (5) через соответствующие датчики тока (8) соединены с первым входом питания (16). Датчики тока (8) предназначены для измерения тока в цепи общих выводов усилителей тока (5).
Силовые выходы усилителей (5) соединены с силовыми входами соответствующих каскодных повторителей тока (15). Повторители тока (15) предназначены для установки баланса токов. Выходы двух повторителей тока (15) подключены к разным концам звукового трансформатора (6) и являются аналоговыми выходами заявляемого звукового ЦАП. Средняя точка этого трансформатора (6) соединена со вторым входом питания (17).
Выходы датчиков тока (8) соединены с сигнальными входами соответствующих схем слежения (9), эталонные входы которых соединены с источником опорного напряжения (10). Источник опорного напряжения выполнен согласованным с датчиками тока (8) и обеспечивающим на своем выходе значение напряжения, равное уровню сигнала с датчика тока (8) при соответствии коэффициента усиления по току для усилителя (5) конструктивно заданному значению в случае, когда конвертер (4) выдает ток при отсутствии информации о звуковом сигнале на своем цифровом входе (ток покоя). Схемы слежения (9) предназначены для обеспечения баланса токов в цепях силовых выходов усилителей токов (5) (ток в цепи силового выхода усилителя тока (5) совпадает с током в цепи общего выхода этого усилителя (5)).
Управляющие выходы схем слежения (9) соединены с управляющими входами соответствующих управляемых источников тока (13). Общие выходы источников тока (13) соединены и подключены к третьему входу питания (18) постоянным током с напряжением V3. Силовой выход каждого источника тока (13) через отдельный фильтр (14) соединен со входом регулирования соответствующего повторителя тока (15), и через резистор (19) соединен со вторым входом питания (17). При этом управляющий выход схемы слежения (9) соединен через фильтр (14) с повторителем тока (15), соединенным с тем усилителем тока (5), сигнал о токе в цепи общего выхода которого поступает на вход этой схемы слежения (9).
Примеры конкретного выполнения звукового ЦАП по варианту 3.
Пример 1.
V1 = -74 В, V2 = 0 В, V3 = -89 В. Цифровой приемник (3) выполнен в виде S/PDIF цифрового преобразователя интерфейса WM8804 производства компании "Wolfson Microelectronics", Великобритания (http://www.wolfsonmicro.com). Конвертер (4) выполнен в виде цифроаналогового преобразователя РСМ1794А производства компании "Texas Instruments Incorporated", США (www.ti.com), включенного по известной схеме работы (фиг. 6). Каждый из усилителей тока (5) выполнен в виде биполярного n-p-n транзистора 2SA5200 производства компании Toshiba Semiconductor, Япония (http://www.semicon.toshiba.co.jp/eng). Управляющим входом усилителя (5) является база транзистора, общим выходом - эмиттер, а силовым выходом - коллектор. При изготовлении звукового ЦАП по этому примеру для обеспечения наибольшего баланса токов покоя (токов в отсутствие сигнала на цифровом входе (1)) необходимо для усилителей (5) использовать транзисторы с наиболее близкими параметрами. Транзисторы устанавливаются на индивидуальный радиатор. При этом учитывается, что чем меньше греется устройство, тем точнее и надежнее оно работает. В особенности это касается упомянутых транзисторов.
Датчики тока (8) выполнены в виде сопротивлений соответствующей рассеиваемой мощности с минимально возможными допустимыми отклонениями и/или индивидуально подобранными близкими значениями электрического сопротивления. Если датчики тока (8) имеют неодинаковые параметры, то следует применять разные источники опорного напряжения (10) для разных схем слежения (9).
Каждая схема слежения (9) выполнена в виде операционного усилителя (11), у которого
неинвертирующий вход через резистор соединен с сигнальным входом схемы слежения (9);
инвертирующий вход через резистор соединен с эталонным входом схемы слежения (9);
выход соединен с управляющим выходом схемы слежения (9);
выход через конденсатор соединен с инвертирующим входом.
Источник опорного напряжения (10) может быть выполнен содержащим подстроечный резистор
(12).
Управляемый источник тока (13) выполнен в виде n-p-n транзистора, база которого является управляющим входом, коллектор - силовым выходом, а подключенный к эмиттеру резистор - общим выводом.
Фильтр (14) выполнен в виде RC-фильтра.
Каскодный повторитель тока (15) выполнен в виде составного транзистора по схеме Шиклаи с полевым транзистором n-типа (например, IRF240) на входе и четырьмя параллельно подключенными биполярными p-n-р транзисторами. Затвор этого составного транзистора является входом регулирования повторителя тока (15), исток - силовым входом повторителя тока (15), а сток - выходом. Составной транзистор включен по схеме с общим затвором, что устраняет эффект Миллера в каскоде и повышает его линейность и рабочую частоту.
Для существенного увеличения качества звука питание цифровой части звукового ЦАП желательно выполнять от индивидуальной аккумуляторной батареи.
Пример 2.
Для подключения к звуковому ЦАП высокоомной нагрузки (изостатической акустической системы) повторители тока (15) выполнены в виде биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT транзисторов), включенных по схеме с общим затвором аналогично примеру 1.
Описание работы звукового ЦАП по варианту 3.
Перед началом работы цифровой вход (1) подключают к источнику потока закодированной информации о звуке, а аналоговые выходы - к динамику (электродинамическому громкоговорителю).
Цифровой сигнал со входа (1) через входной импульсный трансформатор (2) поступает на цифровой приемник (3), в котором преобразуется и также в цифровом виде поступает в цифровой вход конвертера (4). Соответствующий цифровому сигналу ток проходит через выходы конвертера (4) и управляющие цепи усилителей тока (5).
Усиленные (балансные) токи проходят через повторители тока (15) и обмотку звукового трансформатора (6). Суммирование токов происходит непосредственно в динамике. Обмотка звукового трансформатора (6) и динамик одновременно выполняют функцию фильтра шумов квантования. При балансе токов подавляется вторая гармоника. Это подавление тем больше, чем точнее установлен баланс токов покоя. Точная балансировка обеспечивается схемами слежения (9). Обмотка звукового трансформатора (6) препятствует появлению постоянного напряжения на клеммах динамика в режиме отсутствия сигнала. Таким образом, преобразователем ток - напряжение служит сам динамик.
Схема слежения (9) работает следующим образом. Если коэффициент усиления по току усилителя (5) будет несколько больше, то после включения питания на выходе соответствующего датчика тока (8) появится напряжение, превышающее опорное, выдаваемое источником (10). На управляющем выходе схемы слежения (9) напряжение также увеличится, что приведет к росту напряжения на управляющем входе источника тока (13). Последнее приведет к увеличению тока в силовом выходе источника тока (13). Напряжение на резисторе (19) уменьшится и будет через фильтр (14) приложено ко входу регулирования повторителя тока (15). Это приведет к уменьшению напряжения на силовом входе повторителя тока (15), что приведет к уменьшению тока через усилитель тока (5). Таким образом, обеспечится расчетное значение усиления и баланс токов через усилители тока (5) будет поддержан.
Осуществление звукового ЦАП по варианту 4.
Заявляемый звуковой ЦАП по варианту 4 (фиг. 7) является упрощением звукового ЦАП варианта 3 и имеет цифровой вход (1), который через входной импульсный трансформатор (2) соединен со входом цифрового приемника (3). Входной импульсный трансформатор (2) предназначен для передачи прямоугольных импульсов цифровых данных и одновременной гальванической развязки цифрового входа (1) от остальных элементов звукового ЦАП.
Выход цифрового приемника (3) соединен с цифровым входом конвертера (4). Цифровой приемник (3) предназначен для получения входных данных и передачи их в конвертер (4), предпочтительно в формате I2S. Питание цифрового приемника (3) и конвертера (4) осуществляется от источника питания (не показан), подключенного к первому (16) и второму (17) входам питания постоянного тока с напряжениями соответственно V1 и V2.
Конвертер (4) предназначен для преобразования цифровой последовательности данных о переменном сигнале на его цифровом входе в ток на своем дифференциальном выходе.
Одна линия дифференциального токового выхода конвертера (4) через диод соединена с первым вводом питания (16). Другая линия этого выхода конвертера (4) соединена с управляющим входом управляемого током усилителя тока (5). Общий выход усилителя тока (5) соединен с первым входом питания (16).
Силовой выход усилителя (5) является аналоговым выходом заявляемого звукового ЦАП.
Звуковой ЦАП также содержит управляемый генератор тока (20), включенный между вторым входом питания (17) и аналоговым выходом звукового ЦАП. Генератор тока (20) представляет собой нагрузку для токового выхода. При равенстве токов через усилитель тока (5) и генератор тока (20) на аналоговом выходе будет установлен общий (нулевой) потенциал.
Управление генератором тока (20) осуществляется схемой слежения (9) через источник тока (13). При этом аналоговый выход соединен с сигнальным входом схемы слежения (9), эталонный вход которой соединен с общим выводом источника питания. Схема слежения за нулевым потенциалом (9) предназначена для обеспечения баланса токов в цепях усилителя тока (5) и генератора тока (20).
Управляющий выход схемы слежения (9) соединен с управляющим входом управляемого источника тока (13). Общий выход источника тока (13) подключен к третьему входу питания (18) постоянным током с напряжением V3. Силовой выход источника тока (13) через фильтр (14) соединен со входом управления генератора тока (20), и через резистор (19) соединен со вторым входом питания (17).
Примеры конкретного выполнения звукового ЦАП по варианту 4.
Пример 1.
V1 = -27 В, V2 = +27 В, V3 = -15 В. Цифровой приемник (3) выполнен в виде S/PDIF цифрового преобразователя интерфейса WM8804 производства компании "Wolfson Microelectronics", Великобритания (http://www.wolfsonmicro.com). Конвертер (4) выполнен в виде цифроаналогового преобразователя РСМ1794А производства компании "Texas Instruments Incorporated", США (www.ti.com), включенного по известной схеме работы (фиг. 8). Усилитель тока (5) выполнен в виде составного транзистора по схеме Дарлингтона, в которой входной биполярный n-p-n транзистор используется для управления проводимостью одного или нескольких параллельно включенных других n-p-n транзисторов (на фиг. 8 показан один "другой" транзистор в схеме Дарлингтона). Управляющим входом усилителя (5) является база входного транзистора, общим выходом - эмиттеры "других" транзисторов, через измерительный резистор соединенные с эмиттером входного транзистора, а силовым выходом - соединенные коллекторы транзисторов схемы Дарлингтона.
Схема слежения (9) выполнена в виде операционного усилителя (11), у которого
неинвертирующий вход через резистор соединен с эталонным входом схемы слежения (9);
инвертирующий вход через последовательную цепь двух резисторов соединен с сигнальным входом схемы слежения (9). Точка соединения упомянутых резисторов соединена с эталонным входом через цепь параллельно включенных конденсатора и двух диодов, причем один из этих диодов подключен к эталонному входу анодом, а другой - катодом;
выход соединен с управляющим выходом схемы слежения (9);
выход через конденсатор соединен с инвертирующим входом.
Управляемый источник тока (13) выполнен в виде биполярного n-p-n транзистора, база которого является управляющим входом, коллектор - силовым выходом, а подключенный к эмиттеру резистор -общим выводом.
Фильтр (14) выполнен в виде конденсатора, соединяющего вход и выход фильтра со вторым входом питания (17).
Управляемый генератор тока (20) выполнен в виде составного транзистора по схеме Шиклаи с полевым транзистором р-типа на входе и двумя параллельно подключенными биполярными n-p-n транзисторами. Затвор этого составного транзистора является входом управления генератора тока (20), исток через резистор соединен со вторым входом питания (17), а сток - с аналоговым выходом звукового ЦАП.
Пример 2.
Выполнен аналогично примеру 1, за исключением конструкции управляемого генератора тока (20), которая изменена с целью увеличения отдачи переменного тока в нагрузку (динамик, подключенный к аналоговому выходу звукового ЦАП) (фиг. 9). Управляемый генератор тока (20) выполнен в виде двух параллельно соединенных биполярных n-p-n транзисторов, коллекторы которых соединены со вторым входом питания (17), а эмиттеры - с аналоговым выходом звукового ЦАП. Базы этих транзисторов соединены со стоком полевого транзистора р-типа, затвор которого является входом управления генератора тока (20). Исток этого полевого транзистора соединен с делителем напряжения на двух резисторах, подключенным между вторым входом питания (17) и аналоговым выходом звукового ЦАП.
Описание работы звукового ЦАП по варианту 4.
Перед началом работы цифровой вход (1) подключают к источнику потока закодированной информации о звуке, а аналоговый выход - к динамику (электродинамическому громкоговорителю).
Цифровой сигнал со входа (1) через входной импульсный трансформатор (2) поступает на цифровой приемник (3), в котором преобразуется и также в цифровом виде поступает в цифровой вход конвертера (4). Соответствующий цифровому сигналу ток проходит через выходы конвертера (4) и управляющую цепь усилителя тока (5).
При равенстве вытекающего тока из управляемого генератора тока (20) и втекающего тока в усилитель тока (5) на аналоговом выходе звукового ЦАП установится общий (нулевой) потенциал. Баланс токов обеспечивается схемой слежения (9), источником тока (13) и генератором тока (20).
Схема слежения (9) работает следующим образом. Если на аналоговом выходе звукового ЦАП появился положительный потенциал, то на управляющем выходе схемы слежения (9) напряжение уменьшится, что приведет к уменьшению напряжения на управляющем входе источника тока (13). Последнее приведет к уменьшению тока в силовом выходе источника тока (13). Напряжение на резисторе (19) уменьшится и будет через фильтр (14) приложено ко входу управления генератора тока (20). Это приведет к уменьшению тока на выходе генератора тока (20), что приведет к балансу токов и установлению общего (нулевого) потенциала на аналоговом выходе звукового ЦАП.
Осуществление звукового ЦАП по варианту 5.
Заявляемый звуковой ЦАП по варианту 5 (фиг. 10) имеет цифровой вход (1), который через вход
ной импульсный трансформатор (2) соединен со входом цифрового приемника (3). Входной импульсный трансформатор (2) предназначен для передачи прямоугольных импульсов цифровых данных и одновременной гальванической развязки цифрового входа (1) от остальных элементов звукового ЦАП.
Выход цифрового приемника (3) соединен с цифровым входом конвертера (4). Цифровой приемник (3) предназначен для получения входных данных и передачи их в конвертер (4), предпочтительно, в формате I2S. Питание цифрового приемника (3) и конвертера (4) осуществляется от источника питания (не показан), подключенного ко второму (17) входу питания постоянного тока с напряжением V2 и общему входу (нулю) питания.
Конвертер (4) предназначен для преобразования цифровой последовательности данных о переменном сигнале на его цифровом входе в ток на своем дифференциальном выходе.
Дифференциальный токовый выход конвертера (4) соединен каждой из двух своих линий со входом одного из двух повторителей тока (21). Выход одного повторителя тока (21) через конденсатор (22) соединен со входом регулирования стабилизатора напряжения (24) и через нагрузочное сопротивление (23) соединен с третьим входом питания (18) постоянным током с напряжением V3. Выход другого повторителя (21) соединен с управляющим входом управляемого током усилителя тока (5). Общий выход усилителя тока (5) соединен с первым входом питания (16) постоянного тока с напряжением V1. Общие выходы повторителей тока (21) соединены с общим входом (нулем) питания. Повторители тока (21) имеют низкое входное и высокое выходное сопротивления.
Нагрузочное сопротивления (23) одновременно выполняет функции преобразователя ток - напряжение и регулятора громкости. Можно использовать лестничный регулятор уровня, тонкомпенсирован-ный регулятор громкости или комбинированный пассивный узел регулировок громкости и тембра. Возможно применение дистанционно управляемого переменного сопротивления - "робота".
Силовой выход усилителя (5) является аналоговым выходом заявляемого звукового ЦАП и также соединен с силовым входом повторителя напряжения (24). Повторитель напряжения (24) обеспечивает усиление переменного напряжения по току. Выход повторителя напряжения (24) подключен ко второму входу питания (17). В точке соединения усилителя тока (5) и повторителя напряжения (24) имеется низкое выходное сопротивление. Такое построение выходного каскада уменьшает нелинейные искажения, повышает выходную мощность и КПД.
Установка общего напряжения (нуля) на аналоговом выходе звукового ЦАП обеспечивается схемой слежения (9). При этом аналоговый выход соединен с сигнальным входом схемы слежения (9), эталонный вход которой соединен с общим выводом источника питания. Схема слежения (9) предназначена для установки общего (нулевого) потенциала в точке соединения усилителя тока (5) и повторителя напряжения (24).
Управляющий выход схемы слежения (9) соединен со входом регулирования повторителя напряжения (24).
Примеры конкретного выполнения звукового ЦАП по варианту 5. Пример 1.
V1 = -27 В, V2 = +27 В, V3 = -59 В. Цифровой приемник (3) выполнен в виде S/PDIF цифрового преобразователя интерфейса WM8804 производства компании "Wolfson Microelectronics", Великобритания (http://www.wolfsonmicro.com). Конвертер (4) выполнен в виде цифроаналогового преобразователя РСМ1794А производства компании "Texas Instruments Incorporated", США (www.ti.com), включенного по схеме работы в режиме MONO для большей отдачи тока (фиг. 11). Повторители тока (21) выполнены каждый в виде биполярного p-n-р транзистора, коллектор которого является выходом повторителя тока (21), база - общим выводом, а эмиттер - входом повторителя (21). Для подавления шумов квантования между выходом повторителя тока (21) и нагрузочным сопротивлением (23) включен фильтр, содержащий дроссель и конденсатор.
Усилитель тока (5) выполнен в виде двух параллельно соединенных биполярных n-p-n транзисторов. Управляющим входом усилителя (5) являются соединенные базы транзисторов, общим выходом -подключенные через измерительный резистор соединенные эмиттеры транзисторов, а силовым выходом - соединенные коллекторы транзисторов.
Схема слежения (9) выполнена в виде операционного усилителя (11), у которого
неинвертирующий вход через резистор соединен с эталонным входом схемы слежения (9);
инвертирующий вход через последовательную цепь двух резисторов соединен с сигнальным входом схемы слежения (9). Точка соединения упомянутых резисторов соединена с эталонным входом через цепь параллельно включенных конденсатора и двух диодов, причем один из этих диодов подключен к эталонному входу анодом, а другой - катодом;
выход соединен с управляющим выходом схемы слежения (9);
выход через конденсатор соединен с инвертирующим входом.
Повторитель напряжения (24) выполнен в виде составного транзистора по схеме Шиклаи с полевым транзистором n-типа на входе и двумя параллельно подключенными биполярными p-n-р транзисторами. Затвор этого составного транзистора является входом регулирования повторителя напряжения (24), исток - силовым входом повторителя напряжения (24), а сток - выходом. Составной транзистор включен по
схеме с общим затвором, что устраняет эффект Миллера в каскоде и повышает его линейность и рабочую частоту. Такое выполнение повторителя напряжения (24) имеет следующие достоинства: высокое входное сопротивление, малые нелинейные искажения, низкое выходное сопротивление.
В качестве источника питания использованы 12 штук 12-вольтовых аккумуляторных батарей. Каждая батарея имеет свой контроллер заряда - разряда. В этом случае шум очень мал. Эта конфигурация наиболее подходит для создания контрольного студийного звукового ЦАП.
Пример 2.
Выполнен аналогично примеру 1, за исключением конструкции усилителя тока (5), которая изменена с целью повышения выходной мощности (фиг. 12).
Усилитель тока (5) выполнен двухкаскадным комплементарным. В первом каскаде применен биполярный n-p-n транзистор, а во втором - два параллельно соединенных биполярных p-n-р транзистора. При этом эмиттер транзистора первого каскада соединен с первым входом питания через термовыключатель (25). Учитывая, что коллекторы транзисторов второго каскада усилителя (5) подключены не к нагрузке, а к шине питания, то в усилителе (5) отсутствует эффект Миллера.
Описание работы звукового ЦАП по варианту 5.
Перед началом работы цифровой вход (1) подключают к источнику потока закодированной информации о звуке, а аналоговый выход - к динамику (электродинамическому громкоговорителю).
Цифровой сигнал со входа (1) через входной импульсный трансформатор (2) поступает на цифровой приемник (3), в котором преобразуется и также в цифровом виде поступает в цифровой вход конвертера (4). Соответствующий цифровому сигналу ток проходит через выходы конвертера (4) и повторители тока (21).
Один повторитель тока (21) создает переменное напряжение звуковой частоты на нагрузочном сопротивлении (23). Ток другого повторителя тока (21) поступает в управляющую цепь усилителя тока (5). Усиленный в усилителе (5) ток проходит через стабилизатор напряжения (15).
Схема слежения (9) работает следующим образом. Если на аналоговом выходе звукового ЦАП появился положительный потенциал, то на управляющем выходе схемы слежения (9) напряжение уменьшится и будет приложено ко входу регулирования повторителя напряжения (24). Это приведет к уменьшению напряжения на силовом входе повторителя напряжения (24), то есть к уменьшению напряжения на аналоговом выходе. В итоге это приведет к установлению общего (нулевого) потенциала на аналоговом выходе.
Промышленная применимость
Заявляемые изобретения реализованы с применением промышленно выпускаемых устройств и материалов, могут быть собраны на любом радиотехническом предприятии и найдут широкое применение в радиотехнике.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), содержащий конвертер (4) с цифровым входом и дифференциальным токовым выходом, отличающийся тем, что токовый выход конвертера (4) соединен каждой из двух своих линий с управляющим входом одного из двух управляемых током усилителей тока (5), общие выходы которых соединены с первым входом питания (16), а силовые выходы - с концами первичной обмотки по крайней мере одного звукового трансформатора (6), причем средняя точка этой обмотки соединена со вторым входом питания (17), при этом концы вторичной обмотки упомянутого трансформатора (6) являются аналоговым выходом ЦАП.
2. Цифроаналоговый преобразователь по п.1, отличающийся тем, что его вход через входной импульсный трансформатор (2) соединен со входом цифрового приемника (3), выход которого соединен с цифровым входом конвертера (4), при этом каждый из усилителей тока (5) выполнен в виде биполярного n-p-n транзистора, база которого является управляющим входом усилителя тока (5), эмиттер - общим выходом, а коллектор - силовым выходом, при этом коллекторы упомянутых транзисторов соединены с концами первичных обмоток двух звуковых трансформаторов (6), а средняя точка этих обмоток соединена со вторым входом питания (17), при этом концы вторичных обмоток трансформаторов (6) являются аналоговыми выходами ЦАП, при этом ЦАП снабжен подстроечным сопротивлением (7), включенным между базами упомянутых транзисторов, ползунок подстроечного сопротивления (7) соединен с первым входом питания (16).
3. Цифроаналоговый преобразователь, содержащий конвертер (4) с цифровым входом и дифференциальным токовым выходом, отличающийся тем, что токовый выход конвертера (4) соединен каждой из двух своих линий с управляющим входом одного из двух управляемых током усилителей тока (5), общие выходы которых через соответствующие датчики тока (8) соединены с первым входом питания (16), а силовые выходы которых вместе со вторым входом питания (17) являются аналоговым выходом ЦАП, при этом выходы датчиков тока (8) соединены с сигнальными входами соответствующих схем слежения (9), управляющие выходы которых соединены с управляющими входами соответствующих усилителей тока (5).
1.
4. Цифроаналоговый преобразователь по п.3, отличающийся тем, что его вход через входной импульсный трансформатор (2) соединен со входом цифрового приемника (3), выход которого соединен с цифровым входом конвертера (4), при этом каждый из усилителей тока (5) выполнен в виде биполярного n-p-n транзистора, база которого является управляющим входом усилителя тока (5), эмиттер - общим выходом, а коллектор - силовым выходом, при этом коллекторы упомянутых транзисторов вместе со вторым входом питания (17) являются аналоговым выходом ЦАП, при этом каждая схема слежения (9) выполнена в виде операционного усилителя (11), у которого
инвертирующий вход через резистор соединен с сигнальным входом схемы слежения (9); неинвертирующий вход через резистор соединен с эталонным входом схемы слежения (9); выход через резистор соединен с управляющим выходом схемы слежения (9); выход через конденсатор соединен с неинвертирующим входом.
5. Цифроаналоговый преобразователь, содержащий конвертер (4) с цифровым входом и дифференциальным токовым выходом, отличающийся тем, что токовый выход конвертера (4) соединен каждой из двух своих линий с управляющим входом одного из двух управляемых током усилителей тока (5), общие выходы которых через соответствующие датчики тока (8) соединены с первым входом питания (16), а силовые выходы соединены с силовыми входами соответствующих повторителей тока (15), выходы которых подключены к разным концам звукового трансформатора (6) и являются аналоговыми выходами ЦАП, средняя точка звукового трансформатора (6) соединена со вторым входом питания (17), при этом выходы датчиков тока (8) соединены с сигнальными входами соответствующих схем слежения (9), управляющие выходы которых соединены с управляющими входами соответствующих управляемых источников тока (13), силовой выход каждого источника тока (13) соединен со входом регулирования соответствующего повторителя тока (15) и через резистор (19) соединен со вторым входом питания (17).
6. Цифроаналоговый преобразователь по п.5, отличающийся тем, что его вход через входной импульсный трансформатор (2) соединен со входом цифрового приемника (3), выход которого соединен с цифровым входом конвертера (4), при этом каждый из усилителей тока (5) выполнен в виде биполярного n-p-n транзистора, база которого является управляющим входом усилителя тока (5), эмиттер - общим выходом, а коллектор - силовым выходом, при этом каждая схема слежения (9) выполнена в виде операционного усилителя (11), у которого
неинвертирующий вход через резистор соединен с сигнальным входом схемы слежения (9); инвертирующий вход через резистор соединен с эталонным входом схемы слежения (9); выход соединен с управляющим выходом схемы слежения (9); выход через конденсатор соединен с инвертирующим входом;
при этом управляемый источник тока (13) выполнен в виде n-p-n транзистора, база которого является управляющим входом, коллектор - силовым выходом, а подключенный к эмиттеру резистор - общим выводом, при этом каждый повторитель тока (15) выполнен каскодным в виде составного транзистора по схеме Шиклаи с полевым транзистором n-типа на входе и несколькими параллельно подключенными биполярными p-n-р транзисторами, причем затвор этого составного транзистора является входом регулирования повторителя тока (15), исток - силовым входом повторителя тока (15), а сток - выходом, при этом коллектор транзистора каждого источника тока (13) соединен с затвором повторителя тока (15) через RC-фильтр (14).
7. Цифроаналоговый преобразователь, содержащий конвертер (4) с цифровым входом и дифференциальным токовым выходом, отличающийся тем, что токовый выход конвертера (4) соединен одной из двух своих линий с управляющим входом управляемого током усилителя тока (5), общий выход которого соединен с первым входом питания (16), а силовой выход является аналоговым выходом ЦАП и соединен с сигнальным входом схемы слежения (9), управляющий выход которой соединен с управляющим входом управляемого источника тока (13), силовой выход которого соединен со входом регулирования управляемого генератора тока (20) и через резистор (19) соединен со вторым входом питания (17), при этом генератор тока (20) включен между вторым входом питания (17) и аналоговым выходом ЦАП.
8. Цифроаналоговый преобразователь по п.7, отличающийся тем, что его вход через входной импульсный трансформатор (2) соединен со входом цифрового приемника (3), выход которого соединен с цифровым входом конвертера (4), при этом усилитель тока (5) выполнен в виде составного транзистора по схеме Дарлингтона, в которой входной биполярный n-p-n транзистор используется для управления проводимостью другого n-p-n транзистора, причем база входного транзистора является управляющим входом усилителя тока (5), соединенные эмиттеры транзисторов схемы Дарлингтона - общим выходом, а соединенные коллекторы - силовым выходом, при этом токовый выход конвертера (4) соединен одной своей линией с базой вышеупомянутого входного транзистора, а другой своей линией - через диод - с первым входом питания (16), при этом схема слежения (9) выполнена в виде операционного усилителя (11), у которого
неинвертирующий вход через резистор соединен с эталонным входом схемы слежения (9); инвертирующий вход через последовательную цепь двух резисторов соединен с сигнальным входом схемы слежения (9);
выход соединен с управляющим выходом схемы слежения (9);
выход через конденсатор соединен с инвертирующим входом;
при этом управляемый источник тока (13) выполнен в виде n-p-n транзистора, база которого является управляющим входом, коллектор - силовым выходом, а подключенный к эмиттеру резистор - общим выводом, при этом управляемый генератор тока (20) выполнен в виде составного транзистора по схеме Шиклаи с полевым транзистором р-типа на входе и несколькими параллельно подключенными биполярными n-p-n транзисторами, затвор составного транзистора генератора тока (20) является входом управления генератора тока (20), исток через резистор соединен со вторым входом питания (17), а сток - с аналоговым выходом ЦАП.
9. Цифроаналоговый преобразователь по п.7, отличающийся тем, что его вход через входной им-
пульсный трансформатор (2) соединен со входом цифрового приемника (3), выход которого соединен с
цифровым входом конвертера (4), при этом усилитель тока (5) выполнен в виде составного транзистора
по схеме Дарлингтона, в которой входной биполярный n-p-n транзистор используется для управления
проводимостью другого n-p-n транзистора, причем база входного транзистора является управляющим
входом усилителя тока (5), соединенные эмиттеры транзисторов схемы Дарлингтона - общим выходом, а
соединенные коллекторы - силовым выходом, при этом токовый выход конвертера (4) соединен одной
своей линией с базой вышеупомянутого входного транзистора, а другой своей линией - через диод - с
первым входом питания (16), при этом схема слежения (9) выполнена в виде операционного усилителя
(11), у которого
неинвертирующий вход через резистор соединен с эталонным входом схемы слежения (9);
инвертирующий вход через последовательную цепь двух резисторов соединен с сигнальным входом схемы слежения (9), а точка соединения этих резисторов соединена с эталонным входом через цепь параллельно включенных конденсатора и двух диодов, причем один из этих диодов подключен к эталонному входу анодом, а другой - катодом;
выход соединен с управляющим выходом схемы слежения (9);
выход через конденсатор соединен с инвертирующим входом;
при этом управляемый источник тока (13) выполнен в виде n-p-n транзистора, база которого является управляющим входом, коллектор - силовым выходом, а подключенный к эмиттеру резистор - общим выводом, при этом управляемый генератор тока (20) выполнен в виде двух параллельно соединенных биполярных n-p-n транзисторов, коллекторы которых соединены со вторым входом питания (17), а эмиттеры - с аналоговым выходом ЦАП, при этом базы этих транзисторов генератора тока (20) соединены со стоком полевого транзистора р-типа, затвор которого является входом управления генератора тока (20), исток этого полевого транзистора соединен с делителем напряжения, подключенным между вторым входом питания (17) и аналоговым выходом ЦАП.
10. Цифроаналоговый преобразователь, содержащий конвертер (4) с цифровым входом и дифференциальным токовым выходом, отличающийся тем, что токовый выход конвертера (4) соединен каждой из двух своих линий со входом одного из двух повторителей тока (21), общие выводы которых соединены с общим входом питания, выход одного повторителя тока (21) соединен со входом регулирования стабилизатора напряжения (24) и через нагрузочное сопротивление (23) соединен с третьим входом питания (18), а выход другого повторителя тока (21) соединен с управляющим входом управляемого током усилителя тока (5), общий выход которого соединен с первым входом питания (16), а силовой выход которого является аналоговым выходом ЦАП и соединен с силовым входом повторителя напряжения (24), выход которого подключен ко второму входу питания (17), при этом аналоговый выход ЦАП соединен с сигнальным входом схемы слежения (9), эталонный вход которой соединен с общим выводом питания, а управляющий выход которой соединен со входом регулирования повторителя напряжения (24).
11. Цифроаналоговый преобразователь по п.10, отличающийся тем, что его вход через входной импульсный трансформатор (2) соединен со входом цифрового приемника (3), выход которого соединен с цифровым входом конвертера (4), при этом повторители тока (21) выполнены каждый в виде биполярного p-n-р транзистора, коллектор которого является выходом повторителя тока (21), база - общим выводом, а эмиттер - входом повторителя (21), между выходом повторителя тока (21) и нагрузочным сопротивлением (23) включен фильтр, содержащий дроссель и конденсатор, при этом усилитель тока (5) выполнен в виде параллельно соединенных биполярных n-p-n транзисторов, управляющим входом усилителя тока (5) являются соединенные базы транзисторов, общим выходом - подключенные через резистор соединенные эмиттеры транзисторов, а силовым выходом - соединенные коллекторы транзисторов, при этом схема слежения (9) выполнена в виде операционного усилителя (11), у которого
неинвертирующий вход через резистор соединен с эталонным входом схемы слежения (9);
инвертирующий вход через последовательную цепь двух резисторов соединен с сигнальным входом схемы слежения (9), а точка соединения этих резисторов соединена с эталонным входом через цепь параллельно включенных конденсатора и двух диодов, причем один из этих диодов подключен к эталонному входу анодом, а другой - катодом;
выход соединен с управляющим выходом схемы слежения (9);
выход через конденсатор соединен с инвертирующим входом;
при этом повторитель напряжения (24) выполнен в виде составного транзистора по схеме Шиклаи с
полевым транзистором n-типа на входе и несколькими параллельно подключенными биполярными p-n-р транзисторами, затвор составного транзистора повторителя напряжения (24) является входом регулирования повторителя напряжения (24), исток - силовым входом повторителя напряжения (24), а сток - выходом.
12. Цифроаналоговый преобразователь по п.10, отличающийся тем, что его вход через входной импульсный трансформатор (2) соединен со входом цифрового приемника (3), выход которого соединен с цифровым входом конвертера (4), при этом повторители тока (21) выполнены каждый в виде биполярного p-n-р транзистора, коллектор которого является выходом повторителя тока (21), база - общим выводом, а эмиттер - входом повторителя (21), между выходом повторителя тока (21) и нагрузочным сопротивлением (23) включен фильтр, содержащий дроссель и конденсатор, при этом усилитель тока (5) выполнен двухкаскадным комплементарным, в первом каскаде применен биполярный n-р-п транзистор, а во втором - несколько параллельно соединенных биполярных p-n-р транзисторов, управляющим входом усилителя тока (5) является база транзистора первого каскада, а силовым выходом - соединенные эмиттеры транзисторов второго каскада, при этом схема слежения (9) выполнена в виде операционного усилителя (11), у которого
неинвертирующий вход через резистор соединен с эталонным входом схемы слежения (9);
инвертирующий вход через последовательную цепь двух резисторов соединен с сигнальным входом схемы слежения (9), а точка соединения этих резисторов соединена с эталонным входом через цепь параллельно включенных конденсатора и двух диодов, причем один из этих диодов подключен к эталонному входу анодом, а другой - катодом;
выход соединен с управляющим выходом схемы слежения (9);
выход через конденсатор соединен с инвертирующим входом;
1 .16
Фиг. 1
при этом повторитель напряжения (24) выполнен в виде составного транзистора по схеме Шиклаи с полевым транзистором n-типа на входе и несколькими параллельно подключенными биполярными p-n-р транзисторами, затвор составного транзистора повторителя напряжения (24) является входом регулирования повторителя напряжения (24), исток - силовым входом повторителя напряжения (24), а сток - выходом.
• 16
Фиг. 7
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
025998
- 1 -
025998
- 1 -
025998
- 1 -
025998
- 1 -
025998
- 4 -
025998
- 16 -
025998
- 18 -
|
