|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] 1. Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) усилителя, содержащий предварительный конвертер (10), выполненный с возможностью преобразования цифрового кода на входе в ток на выходе, содержащий вводы для подключения к источнику питания постоянного тока с напряжениями V 1 и V 2 , отличающийся тем, что выход предварительного конвертера (10) соединен со входом повторителя тока (11), выход которого является аналоговым выходом ЦАП и через нагрузочное сопротивление (12) имеет ввод для подключения к источнику питания постоянного тока с напряжением V 3 , при этом общий вывод повторителя тока (11) имеет ввод для подключения к источнику питания постоянного тока с напряжением V 2 , причем напряжения питания связаны между собой одним из соотношений V 1 >V 2 >V 3 или V 1 <V 2 <V 3 . 2. ЦАП по п.1, отличающийся тем, что предварительный конвертер (10) выполнен с дифференциальным выходом, при этом его дополнительный выход соединен со входом дополнительного повторителя тока (13), выход которого через дополнительное нагрузочное сопротивление (14) имеет ввод для подключения к источнику питания постоянного тока с напряжением V 3 , при этом общий вывод дополнительного повторителя тока (13) имеет ввод для подключения к источнику питания постоянного тока с напряжением V 2 . 3. ЦАП по п.2, отличающийся тем, что выходы предварительного конвертера (10) соединены со входами повторителей тока (11, 13) через первый синфазный дроссель (15), входы и выходы которого соединены, соответственно, первым (16) и вторым (17) конденсаторами, при этом последовательно входам и выходам синфазного дросселя (15) включены проходные конденсаторы (18, 19, 20, 21), при этом выходы повторителей тока (11, 13) через проходные конденсаторы (24, 25) соединены со входами второго синфазного дросселя (26), входы и выходы которого соединены, соответственно, третьим (27) и четвертым (28) конденсаторами, при этом входы второго синфазного дросселя (26) соединены первым подстроечным сопротивлением (33), при этом выходы второго синфазного дросселя (27) соединены, соответственно, с нагрузочным сопротивлением (12) и дополнительным нагрузочным сопротивлением (14), которые имеют вводы для подключения к источнику питания с напряжением V 3 через второе подстроечное сопротивление (34) и схему установки нуля (35). 4. ЦАП по п.3, отличающийся тем, что схема установки нуля (35) содержит первый биполярный транзистор (36), эмиттер которого соединен со средним выводом второго подстроечного сопротивления (34), а коллектор которого имеет ввод для подключения к источнику питания с напряжением V 3 , при этом база первого биполярного транзистора (36) соединена с его коллектором через параллельно установленные сопротивление (37) и конденсатор (38); с коллектором второго биполярного транзистора (39), эмиттер которого имеет ввод для подключения к источнику питания V 2 через сопротивление (40), а база которого соединена с выходом операционного усилителя (41); при этом неинвертирующий вход усилителя (41) через сопротивление (42) соединен с аналоговым выходом (6) ЦАП, а инвертирующий вход усилителя (41) через сопротивление (43) соединен с общим выводом источника питания; через конденсатор (44) соединен с выходом усилителя (41); при этом входы усилителя (41) соединены между собой конденсатором (45) и диодами (46, 47).
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
1. Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) усилителя, содержащий предварительный конвертер (10), выполненный с возможностью преобразования цифрового кода на входе в ток на выходе, содержащий вводы для подключения к источнику питания постоянного тока с напряжениями V 1 и V 2 , отличающийся тем, что выход предварительного конвертера (10) соединен со входом повторителя тока (11), выход которого является аналоговым выходом ЦАП и через нагрузочное сопротивление (12) имеет ввод для подключения к источнику питания постоянного тока с напряжением V 3 , при этом общий вывод повторителя тока (11) имеет ввод для подключения к источнику питания постоянного тока с напряжением V 2 , причем напряжения питания связаны между собой одним из соотношений V 1 >V 2 >V 3 или V 1 <V 2 <V 3 . 2. ЦАП по п.1, отличающийся тем, что предварительный конвертер (10) выполнен с дифференциальным выходом, при этом его дополнительный выход соединен со входом дополнительного повторителя тока (13), выход которого через дополнительное нагрузочное сопротивление (14) имеет ввод для подключения к источнику питания постоянного тока с напряжением V 3 , при этом общий вывод дополнительного повторителя тока (13) имеет ввод для подключения к источнику питания постоянного тока с напряжением V 2 . 3. ЦАП по п.2, отличающийся тем, что выходы предварительного конвертера (10) соединены со входами повторителей тока (11, 13) через первый синфазный дроссель (15), входы и выходы которого соединены, соответственно, первым (16) и вторым (17) конденсаторами, при этом последовательно входам и выходам синфазного дросселя (15) включены проходные конденсаторы (18, 19, 20, 21), при этом выходы повторителей тока (11, 13) через проходные конденсаторы (24, 25) соединены со входами второго синфазного дросселя (26), входы и выходы которого соединены, соответственно, третьим (27) и четвертым (28) конденсаторами, при этом входы второго синфазного дросселя (26) соединены первым подстроечным сопротивлением (33), при этом выходы второго синфазного дросселя (27) соединены, соответственно, с нагрузочным сопротивлением (12) и дополнительным нагрузочным сопротивлением (14), которые имеют вводы для подключения к источнику питания с напряжением V 3 через второе подстроечное сопротивление (34) и схему установки нуля (35). 4. ЦАП по п.3, отличающийся тем, что схема установки нуля (35) содержит первый биполярный транзистор (36), эмиттер которого соединен со средним выводом второго подстроечного сопротивления (34), а коллектор которого имеет ввод для подключения к источнику питания с напряжением V 3 , при этом база первого биполярного транзистора (36) соединена с его коллектором через параллельно установленные сопротивление (37) и конденсатор (38); с коллектором второго биполярного транзистора (39), эмиттер которого имеет ввод для подключения к источнику питания V 2 через сопротивление (40), а база которого соединена с выходом операционного усилителя (41); при этом неинвертирующий вход усилителя (41) через сопротивление (42) соединен с аналоговым выходом (6) ЦАП, а инвертирующий вход усилителя (41) через сопротивление (43) соединен с общим выводом источника питания; через конденсатор (44) соединен с выходом усилителя (41); при этом входы усилителя (41) соединены между собой конденсатором (45) и диодами (46, 47).
(19)
Евразийское
патентное
ведомство
028383
(13) B1
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.11.30
(21) Номер заявки 201501016
(22) Дата подачи заявки 2013.04.08
(51) Int. Cl.
H03F 3/10 (2006.01) H03M 3/00 (2006.01)
(54)
ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОДНОТАКТНОГО УСИЛИТЕЛЯ С ЦИФРОВЫМ ВХОДОМ
(56) US-A1-20110115565 RU-C1-2089999 RU-C1-2349023 RU-C1-2321156 RU-C1-2289199
(43) 2016.02.29
(62) 201300368; 2013.04.08
(71)(72)(73) Заявитель, изобретатель и патентовладелец: ФЕДОСОВ ВЛАДИМИР ПЕТРОВИЧ (RU)
(74) Представитель:
Палий Р.Э. (RU)
(57) Заявляемое изобретение относится к электронике и радиотехнике, а именно к цифро-аналоговым преобразователям (ЦАП) электронных усилителей, в частности усилителей звуковой частоты Hi-Fi, Hi End. Достигается получение любого масштабного коэффициента преобразования и сдвига; устранение эффекта Миллера; устранение фазового сдвига; устранение динамических искажений; устранение общих обратных связей; устранение интермодуляционных искажений. ЦАП содержит предварительный конвертер, выполненный с возможностью преобразования цифрового кода на входе в ток на выходе, питание которого осуществляется от вводов питания постоянного тока с напряжениями V1 и V2. При этом выход предварительного конвертера соединен со входом повторителя тока, выход которого является аналоговым выходом ЦАП и через нагрузочное сопротивление соединен с вводом питания постоянным током с напряжением V3. При этом общий вывод повторителя тока соединен с вводом питания постоянным током с напряжением V2.
Область техники
Заявляемое изобретение относится к электронике и радиотехнике, а именно к цифро-аналоговым преобразователям (ЦАП) электронных усилителей, в частности, усилителей звуковой частоты Hi-Fi, Hi End.
Предшествующий уровень техники
Из уровня техники известны усилители и их ЦАП, преобразователи ток-напряжение, аналоговые фильтры. Эти устройства для достижения высокого качества имеют в своем составе множество электронных компонентов, что является их недостатком.
Известен, например, ЦАП PCM1794 (http://www.ti.com/product/pcm1794). Цифровые данные на вход PCM1794 поступают от контроллера. Схема усилителя с использованием этого ЦАП содержит по три операционных усилителя на каждый выходной канал PCM1794. 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 изобретения
Технической задачей, на решение которой направлен заявляемый цифроаналоговый преобразователь однотактного усилителя с цифровым входом, является обеспечение широких значений масштабного коэффициента преобразования и сдвига, устранение динамических искажений, устранение интермодуляционных искажений, устранение эффекта Миллера.
Техническим результатом, достигаемым заявляемым цифроаналоговым преобразователем усилителя, является
получение любого масштабного коэффициента преобразования и сдвига; устранение эффекта Миллера; устранение фазового сдвига; устранение динамических искажений; устранение интермодуляционных искажений.
Сущность цифроаналогового преобразователя усилителя состоит в том, что он содержит предварительный конвертер, выполненный с возможностью преобразования цифрового кода на входе в ток на выходе, питание которого осуществляется от вводов питания постоянного тока с напряжениями V1 и V2. Отличается тем, что выход предварительного конвертера соединен со входом повторителя тока, выход которого является аналоговым выходом ЦАП и через нагрузочное сопротивление соединен с вводом питания постоянным током с напряжением V3. При этом общий вывод повторителя тока соединен с вводом питания постоянным током с напряжением V2. Причем напряжения питания связаны между собой одним из соотношений V1> V2> V3 или V1 Предпочтительно выполнять предварительный конвертер с дифференциальным выходом. При этом дополнительный выход предварительного конвертера соединен со входом дополнительного повторителя тока, выход которого через дополнительное нагрузочное сопротивление соединен с вводом питания постоянным током с напряжением V3. При этом общий вывод дополнительного повторителя тока соединен с вводом питания постоянным током с напряжением V2.
Целесообразно выходы предварительного конвертера соединять со входами обоих повторителей тока через первый синфазный дроссель, входы и выходы которого соединены, соответственно, первым и вторым конденсаторами. При этом последовательно входам и выходам синфазного дросселя включены четыре проходных конденсатора. При этом выходы обоих повторителей тока через два проходных конденсатора соединены со входами второго синфазного дросселя, входы и выходы которого соединены, соответственно, третьим и четвертым конденсаторами. При этом входы второго синфазного дросселя соединены между собой первым подстроечным сопротивлением. При этом выходы второго синфазного дросселя соединены, соответственно, с нагрузочным сопротивлением и дополнительным нагрузочным сопротивлением, которые соединены со входом питания с напряжением V3 через второе подстроечное сопротивление и схему установки нуля.
Схема установки нуля может содержать первый биполярный транзистор, эмиттер которого соединен со средним выводом второго подстроечного сопротивления, а коллектор которого соединен с вводом питания с напряжением V3, при этом база первого биполярного транзистора соединена
с его коллектором через параллельно установленные сопротивление и конденсатор;
с коллектором второго биполярного транзистора, эмиттер которого через сопротивление соединен с вводом питания V2, а база которого соединена с выходом операционного усилителя;
при этом неинвертирующий вход операционного усилителя через сопротивление соединен с аналоговым выходом ЦАП.
Инвертирующий вход операционного усилителя
через сопротивление соединен с общим выводом источника питания;
через конденсатор соединен с выходом усилителя.
При этом входы операционного усилителя соединены между собой конденсатором и двумя диодами.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана схема ЦАП усилителя;
на фиг. 2 - схема ЦАП по примеру 2;
на фиг. 3 - схема ЦАП по примеру 6;
на фиг. 4 - схема ЦАП по примеру 8;
на фиг. 5 - схема ЦАП по примеру 9;
на фиг. 6 - схема ЦАП по примеру 10.
Варианты осуществления ЦАП усилителя
ЦАП (5) усилителя предназначен для преобразования цифровой последовательности данных о переменном сигнале на его цифровом входе (4) в напряжение на аналоговом выходе (6) (фиг. 1).
ЦАП (5) снабжен входами питания постоянным током с напряжениями V1, V2 и V3, связанными между собой соотношениями V1> V2> V3 или V1 ЦАП (5) содержит предварительный конвертер (10), преобразующий цифровые данные на своем входе в ток на выходе. При этом цифровой вход (4) ЦАП (5) является входом предварительного конвертера (10). Питание предварительного конвертера (10) осуществляется от входов питания постоянным током с напряжениями V1, V2. Таким образом токи цифровых схем текут между входами питания с напряжениями V1, V2.
Выход предварительного конвертера (10) соединен со входом повторителя тока (11), выход которого является аналоговым выходом ЦАП (5) и через нагрузочное сопротивление (12) соединен со входом питания постоянным током с напряжением V3. Общий вывод повторителя тока (11) соединен со входом питания постоянным током с напряжением V2. Повторитель тока (11) является преобразователем имми-танса, имеет низкое входное и высокое выходное сопротивления.
Предпочтительно выполнять предварительный конвертер (10) с дифференциальным выходом. При этом его дополнительный выход соединен со входом дополнительного повторителя тока (13), выход которого через дополнительное нагрузочное сопротивление (14) соединен со входом питания постоянным током с напряжением V3. Общий вывод дополнительного повторителя тока (13) соединен со входом питания постоянным током с напряжением V2.
Примеры конкретного выполнения ЦАП усилителя
Пример 1.
Предварительный конвертер (10) выполнен с дифференциальным выходом в виде преобразователя AD1853 производства Analog Devices, Inc., http://www.analog.com/static/imported-files/Data_Sheets/AD1853.pdf. Выходной ток втекает в предварительный конвертер (10). При этом V1 Пример 2.
Аналогичен примеру 1. При этом повторитель тока (11) и дополнительный повторитель тока (13) выполнены каждый в виде биполярного транзистора n-p-n типа, включенного по схеме с общей базой (фиг. 2). При этом входом повторителей тока (11, 13) является эмиттер, выходом - коллектор, а общим выводом - база.
Пример 3.
Аналогичен примеру 1. При этом повторитель тока (11) и дополнительный повторитель тока (13) выполнены каждый в виде полевого транзистора с каналом n-типа, включенного по схеме с общим затвором. При этом входом повторителей тока (11, 13) является исток, выходом - сток, а общим выводом -затвор, подключенный через схему смещения.
Пример 4.
Предварительный конвертер (10) выполнен с дифференциальным выходом в виде преобразователя PCM1794 производства Texas Instruments Incorporated, http://www.ti.com/product/pcm1794. Выходной ток вытекает из предварительного конвертера (10).
Пример 5.
Аналогичен примеру 4. При этом V1> V2> V3, причем V1 = +48 В, V2 = +40 В, а V3 = -60 В. То есть предварительный конвертер (10) приподнят относительно потенциала земли, его шины земли имеют положительный потенциал.
Пример 6.
Аналогичен примеру 4. При этом повторитель тока (11) и дополнительный повторитель тока (13) выполнены каждый в виде биполярного транзистора p-n-p типа, включенного по схеме с общей базой (фиг. 3). При этом входом повторителей тока (11, 13) является эмиттер, выходом - коллектор, а общим выводом - база.
Пример 7.
Аналогичен примеру 5. При этом повторитель тока (11) и дополнительный повторитель тока (13) выполнены каждый в виде полевого транзистора с каналом p-типа, включенного по схеме с общим затвором. При этом входом повторителей тока (11, 13) является исток, выходом - сток, а общим выводом -затвор, подключенный через схему смещения.
Пример 8.
Аналогичен примеру 4. При этом выходы предварительного конвертера (10) соединены со входами повторителей тока (11, 13) через первый синфазный дроссель (15), входы и выходы которого соединены, соответственно, первым (16) и вторым (17) конденсаторами (фиг. 4). Синфазный дроссель (15) предназначен для подавления синфазной помехи и существенного подавления шумов квантования. Первый (16) и второй (17) конденсаторы предназначены для замыкания дифференциальной помехи.
Подавление синфазной помехи может быть усилено последовательным включением со входами и выходами синфазного дросселя (15) проходных конденсаторов (18, 19, 20, 21), а также соединением с помощью конденсаторов (22, 23) входов синфазного дросселя (15) со входом питания с напряжением V2.
Выходы повторителей тока (11, 13) через проходные конденсаторы (24, 25) соединены со входами второго синфазного дросселя (26), входы и выходы которого соединены, соответственно, третьим (27) и четвертым (28) конденсаторами. Второй синфазный дроссель (26), как и первый (15), предназначен для подавления синфазной помехи и подавления шумов квантования. Третий (27) и четвертый (28) конденсаторы предназначены для замыкания оставшейся дифференциальной помехи.
Подавление синфазной помехи может быть усилено соединением с помощью конденсаторов (29, 30, 31, 32) входов и выходов второго синфазного дросселя (26) с общим входом питания, которым дополнительно снабжен ЦАП (5).
Для увеличения подавления синфазной помехи возможно каскадировать не только синфазные дроссели (15, 26), но и проходные конденсаторы.
С целью регулировки амплитуды сигнала на выходе ЦАП (5) входы второго синфазного дросселя (27) соединены первым подстроечным сопротивлением (33).
Выходы второго синфазного дросселя (27) соединены, соответственно, с нагрузочным сопротивлением (12) и дополнительным нагрузочным сопротивлением (14), которые соединены со входом питания с напряжением V3 через второе подстроенное сопротивление (34) и схему установки нуля (35).
Второе подстроечное сопротивление (34) предназначено для точной балансировки вышеописанной дифференциальной системы, начало которой находится внутри предварительного конвертера (10) (его выходной дифференциальный каскад). При точной балансировке всей дифференциальной системы резко уменьшаются, в том числе, квадратичные искажения выходного каскада предварительного конвертера
(10) . Таким образом, и параметры самого предварительного конвертера (10) существенно улучшаются.
При этом второе подстроечное сопротивление (34) также является и нагрузочным для предварительного конвертера (10). Пример 9.
Аналогичен примерам 5 и 8. При этом для целей реализации маломощного усилителя V1 = +24 В, V2 = +12 В, a V3 = -24 В (фиг. 5).
При этом схема установки нуля (35) предназначена для поддержания потенциала нуля на выходе ЦАП пример 1.(5) и выполнена следующим образом. Средний вывод второго подстроечного сопротивления (34) соединен с эмиттером первого биполярного транзистора (36) p-n-p типа схемы установки нуля (35), коллектор которого соединен с вводом питания с напряжением V3. База первого транзистора (36) соединена с его коллектором через параллельно установленные сопротивление (37) и конденсатор (38).
База первого транзистора (36) также соединена с коллектором второго биполярного транзистора (39) p-n-p типа схемы установки нуля (35). Эмиттер этого транзистора (39) через сопротивление (40) соединен с вводом питания V2.
Напряжение на базе второго транзистора (39) задается сигналом рассогласования на выходе операционного усилителя (41). Неинвертирующий вход усилителя (41) через сопротивление (42) соединен с аналоговым выходом (6) ЦАП (5). Инвертирующий вход усилителя (41) через сопротивление (43) соединен с нулем питания. Инвертирующий вход усилителя (41) также соединен с выходом усилителя (41) через конденсатор (44).
Входы усилителя (41) соединены между собой конденсатором (45) и диодами (46, 47).
На выходе (6) ЦАП (5) размещен выходной каскад, содержащий генератор тока, построенный на транзисторе (48), коллектор которого является аналоговым выходом (6) ЦАП (5), и полевой транзистор (50), затвор которого соединен с выходом повторителя тока (11).
Пример 10.
Аналогичен примеру 7 и 8 (фиг. 6). При этом для целей реализации маломощного усилителя V1 = +12 В, V2 = 0 В, V6 = -12 В, a V3 = -24 В. При этом для сдвига напряжения на выходе повторителя тока
(11) в область положительных напряжений перед подачей его на выход (6) ЦАП (5) используют генератор тока, построенный на транзисторе (48), коллектор которого является аналоговым выходом (6) ЦАП (5), цепь последовательно включенных светодиодов (49), полевой транзистор (50), затвор которого соединен с выходом повторителя тока (11).
При этом схема установки нуля (35) предназначена для поддержания потенциала V2 (нуля) на выходе ЦАП (5) и выполнена следующим образом. Средний вывод второго подстроечного сопротивления (34) соединен с эмиттером первого биполярного транзистора (36) p-n-p типа схемы установки нуля (35), коллектор которого соединен с вводом питания с напряжением V3. База первого транзистора (36) соеди
нена с его коллектором через параллельно установленные сопротивление (37) и конденсатор (38).
База первого транзистора (36) также соединена с коллектором второго биполярного транзистора (39) p-n-p типа схемы установки нуля (35). Эмиттер этого транзистора (39) через сопротивление (40) соединен с вводом питания V1.
Напряжение на базе второго транзистора (39) задается сигналом рассогласования на выходе операционного усилителя (41). Неинвертирующий вход усилителя (41) через сопротивление (42) соединен с аналоговым выходом (6) ЦАП (5). Инвертирующий вход усилителя (41) через сопротивление (43) соединен с вводом питания с напряжением V2. Инвертирующий вход усилителя (41) также соединен с выходом усилителя (41) через конденсатор (44).
Входы усилителя (41) соединены между собой конденсатором (45) и диодами (46, 47).
Реализация конструктивных элементов заявляемого ЦАП не ограничивается приведенными выше примерами.
Описание работы ЦАП усилителя
Цифровой сигнал со входа (4) поступает на предварительный конвертер (10).
Соответствующий цифровому сигналу ток проходит через выход или выходы предварительного конвертера (10), повторитель тока (11) и, если есть, дополнительный повторитель тока (13). Вытекающий ток с выходов повторителей (11, 13) является током предварительного конвертера (10). Таким образом налицо возникновение токовой обратной связи, связывающей выходы повторителей (11, 13) с выходным каскадом предварительного конвертера (10). Такая внутренняя обратная связь повышает точность преобразования ток-напряжение заявляемого ЦАП (5).
Ввиду того, что повторители тока (11, 13) не усиливают ток, а являются только дублерами, на них не возникают дополнительные нелинейные искажения. Преобразование тока предварительного конвертера (10) в напряжение происходит без применения каскадов усиления. При таком преобразовании, а фактически - усилении, не возникают и динамические искажения, так как нет общей отрицательной обратной связи в данном устройстве.
Известно, что проходные конденсаторы эффективно подавляют высокочастотные помехи, также известно, что радикальным средством уменьшения помех является их подавление в месте возникновения. На токовых выходах предварительного конвертера (10) имеются высокочастотные синфазные помехи с частотой его тактирования. При наличии синфазных дросселей (15, 26), подключенных к входам и выходам повторителей тока (11, 13) через проходные конденсаторы (18, 19, 20, 21, 24, 25), происходит не только подавление синфазной помехи, но и за счет рециркуляции энергии в моменты переключения ключей предварительного конвертера (10) сглаживаются микроступеньки на сигнале, что фактически повышает разрядность самого предварительного конвертера (10), и увеличивает точность преобразования ток-напряжение.
При прохождении синфазных помех через каждый из синфазных дросселей (15, 26) магнитные потоки двух синфазных сигналов складываются в ферритовом сердечнике дросселей (15, 26) и импенданс дросселей (15, 26) увеличивается, что и приводит к значительному подавлению синфазного сигнала. Полезный дифференциальный сигнал в полосе пропускания синфазных дросселей (15, 26) и проходных конденсаторов (18, 19, 20, 21, 24, 25) не ослабляется.
Изменяя величину нагрузочных сопротивлений (12, 14) можно устанавливать требуемый коэффициент преобразования ток-напряжение ЦАП (5) (коэффициент усиления).
При наличии первого подстроечного сопротивления (33) возможно выполнить регулировку уровня сигнала на аналоговом выходе (6) ЦАП (5).
При наличии второго подстроечного сопротивления (34) возможно выполнить компенсацию дисбаланса ЦАП (5), а именно:
компенсацию технологического дисбаланса внутренних модуляторов предварительного конвертера
(10);
компенсацию технологического разброса сопротивлений (12) и (14).
Точной балансировкой достигается высокая степень симметрии и минимальные искажения предварительного конвертера (10), отсутствующие в прототипе. Любое различие между двумя сигналами на выходе предварительного конвертера (10) приводит к тому, что небольшая часть дифференциального сигнала преобразуется в синфазный сигнал, то есть к повышению шума в полезном сигнале.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что в заявляемом ЦАП усилителя заявляемый технический результат: "получение любого масштабного коэффициента преобразования и сдвига; устранение эффекта Миллера; устранение фазового сдвига; устранение динамических искажений; устранение интермодуляционных искажений" достигается за счет того, что ЦАП содержит предварительный конвертер, выполненный с возможностью преобразования цифрового кода на входе в ток на выходе, питание которого осуществляется от вводов питания постоянного тока с напряжениями V1 и V2. При этом выход предварительного конвертера соединен со входом повторителя тока, выход которого является аналоговым выходом ЦАП и через нагрузочное сопротивление соединен с вводом питания постоянным током с напряжением V3. При этом общий вывод повторителя тока соединен с вводом питания постоянным током с напряжением V2. Причем напряжения питания связаны между собой одним из соотношений
V1> V2> V3 или V1 Из предшествующего уровня техники известно, что синфазные и дифференциальные помехи, содержащиеся в выходных сигналах ЦАП сразу поступают на нагрузочный резистор или на входы в операционный усилитель, либо в иное усилительное устройство. Из предшествующего уровня техники известно, что нагрузочный резистор ЦАП является началом усилительного тракта и этот тракт имеет многочисленные каскады усиления, в которых вышеупомянутые синфазные и дифференциальные помехи усиливаются и преобразуются так, что качество сигнала ухудшается, а фильтрация помех усложняется.
Между тем, в данном изобретении нагрузочный резистор (12) является выходом усилительного тракта ЦАП (5).
В прототипе противофазные высокочастотные помехи большого уровня и синфазная высокочастотная помеха втекают в балансные входы операционных усилителей преобразователя I/V и перегружают дифференциальный каскад и каскад усиления, что приводит к появлению существенных динамических и интермодуляционных искажений в выходном полезном сигнале. Переходя из одного каскада в другой эти искажения еще больше возрастают.
Промышленная применимость
Автором изготовлены опытные образцы заявленных устройств, испытания которых подтвердили достижение технического результата.
Заявляемое изобретение реализовано с применением промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть собрано на любом радиотехническом предприятии и найдет широкое применение в радиотехнике.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) усилителя, содержащий предварительный конвертер (10), выполненный с возможностью преобразования цифрового кода на входе в ток на выходе, содержащий вводы для подключения к источнику питания постоянного тока с напряжениями V1 и V2, отличающийся тем, что выход предварительного конвертера (10) соединен со входом повторителя тока (11), выход которого является аналоговым выходом ЦАП и через нагрузочное сопротивление (12) имеет ввод для подключения к источнику питания постоянного тока с напряжением V3, при этом общий вывод повторителя тока (11) имеет ввод для подключения к источнику питания постоянного тока с напряжением V2, причем напряжения питания связаны между собой одним из соотношений V1 > V2> V3 или V1 2. ЦАП по п.1, отличающийся тем, что предварительный конвертер (10) выполнен с дифференциальным выходом, при этом его дополнительный выход соединен со входом дополнительного повторителя тока (13), выход которого через дополнительное нагрузочное сопротивление (14) имеет ввод для подключения к источнику питания постоянного тока с напряжением V3, при этом общий вывод дополнительного повторителя тока (13) имеет ввод для подключения к источнику питания постоянного тока с напряжением V2.
3. ЦАП по п.2, отличающийся тем, что выходы предварительного конвертера (10) соединены со входами повторителей тока (11, 13) через первый синфазный дроссель (15), входы и выходы которого соединены, соответственно, первым (16) и вторым (17) конденсаторами, при этом последовательно входам и выходам синфазного дросселя (15) включены проходные конденсаторы (18, 19, 20, 21), при этом выходы повторителей тока (11, 13) через проходные конденсаторы (24, 25) соединены со входами второго синфазного дросселя (26), входы и выходы которого соединены, соответственно, третьим (27) и четвертым (28) конденсаторами, при этом входы второго синфазного дросселя (26) соединены первым под-строечным сопротивлением (33), при этом выходы второго синфазного дросселя (27) соединены, соответственно, с нагрузочным сопротивлением (12) и дополнительным нагрузочным сопротивлением (14), которые имеют вводы для подключения к источнику питания с напряжением V3 через второе подстроеч-ное сопротивление (34) и схему установки нуля (35).
4. ЦАП по п.3, отличающийся тем, что схема установки нуля (35) содержит первый биполярный транзистор (36), эмиттер которого соединен со средним выводом второго подстроечного сопротивления (34), а коллектор которого имеет ввод для подключения к источнику питания с напряжением V3, при этом база первого биполярного транзистора (36) соединена
с его коллектором через параллельно установленные сопротивление (37) и конденсатор (38);
с коллектором второго биполярного транзистора (39), эмиттер которого имеет ввод для подключения к источнику питания V2 через сопротивление (40), а база которого соединена с выходом операционного усилителя (41);
при этом неинвертирующий вход усилителя (41) через сопротивление (42) соединен с аналоговым выходом (6) ЦАП, а инвертирующий вход усилителя (41)
через сопротивление (43) соединен с общим выводом источника питания; через конденсатор (44) соединен с выходом усилителя (41);
при этом входы усилителя (41) соединены между собой конденсатором (45) и диодами (46, 47).
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
028383
028383
- 1 -
- 1 -
028383
028383
- 1 -
- 1 -
028383
028383
- 1 -
- 1 -
028383
028383
- 1 -
- 1 -
028383
028383
- 4 -
- 3 -
028383
028383
- 5 -
028383
028383
- 5 -
028383
028383
- 8 -
- 8 -
|
