Divisor analógico
Descripción general
 Se proporciona un divisor analógico capaz de obtener una tensión de salida proporcional a una relación no solo de una tensión de entrada analógica continua sino también de dos tensiones de entrada analógicas discontinuas. ] La tensión que es inversamente proporcional a la primera tensión de la señal analógica enviada desde la unidad de conversión inversa 1, y genera una tensión en rampa proporcional al tiempo desde el generador de rampa 3, compara los dos comparador 4, la tensión de salida de la unidad de transformación recíproca 1 V3 Es mayor que la tensión V 4 del generador de rampa 3, el transistor MOS de n canales 5 se hace conductor y se suministra una corriente proporcional a la segunda tensión de señal analógica desde la fuente de corriente 2 al condensador 6 Y acumula el voltaje de salida Vout.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un divisor analógico, y más particularmente a un divisor analógico que introduce dos voltajes analógicos V1 y V2 y salidas (kV2) / V1 como un voltaje de salida.
Antecedentes de la técnica
La figura 5 es un diagrama de circuito que muestra un divisor de tensión analógico convencional. En la figura 5, el voltaje V2 se aplica al terminal de entrada en un lado del amplificador operativo 21 a través de la resistencia R1 y el otro terminal de entrada está conectado a tierra. Entre el un terminal de entrada y el terminal de salida del amplificador operacional 21 y un terminal de entrada de un resistor R2 multiplicador 22 están conectados en serie, la tensión V1 analógica se aplica al otro terminal de entrada del multiplicador 22. El divisor analógico mostrado en la figura 5 funciona de la siguiente manera. Es decir, considerados amplificadores operacionales ideales 21, infinita factor de amplificación de los mismos, la resistencia de entrada infinita, suponiendo que la resistencia de salida 0, la corriente que fluye a través de la resistencia R1, R2 y i, el terminal de entrada del amplificador operacional 21 Suponiendo que el voltaje es 0,
V2 VX = i (R1 + R2)
VX = 0 i R2
Dos fórmulas aguantan.
∴VX = (R2 V2) / R1
Por otro lado, con respecto al multiplicador 22, VX = V 1 Vout se mantiene. Por lo tanto,
Vout = VX / V 1
= (R2 V2) / (R1 V1)
= (R2 / R1) (V2 / V1)
. Por lo tanto, el voltaje de salida Vout toma la forma de K (V 2 / V 1), lo que significa que la división es posible.
Tarea de solución
Sin embargo, dado que las resistencias R1 y R2 se usan en el divisor analógico mostrado en la figura 5, es necesario reemplazar el divisor analógico por un circuito de condensador conmutado para realizar el circuito integrado de semiconductor. Esto se debe a que incluso si se forma resistencia de polisilicio o resistencia a la difusión en un circuito integrado de semiconductores, la precisión es inferior y existen muchos problemas en el uso práctico.
Sin embargo, el circuito del condensador conmutado es adecuado para manejar señales analógicas continuas en el tiempo, es decir, señales analógicas siempre generadas, pero en el caso donde no puede predecirse cuando se generan señales analógicas, es necesario controlar los circuitos. Se vuelve difícil No se han realizado muchos estudios sobre un método de realización efectiva para resolver ese problema.
Por lo tanto, un objeto principal de la presente invención es proporcionar un divisor analógico que no solo obtenga voltajes de entrada analógica continuos sino también voltajes de salida proporcionales a sus relaciones a partir de dos voltajes de entrada analógicos discontinuos.
Solución
Un divisor analógico para emitir un voltaje de salida proporcional a una relación de voltajes de señal analógica primero y segundo incluye un medio de conversión de número inverso para emitir un voltaje inversamente proporcional a un primer voltaje de señal analógica, un medio de generación de tensión de rampa para dar salida a una tensión de la lámpara que es proporcional al tiempo, medios de comparación para comparar la tensión de rampa generada a partir de la tensión y la generación de tensión en rampa medios de salida de la conversión inversa significa, proporcional a la tensión de segunda señal analógica una fuente de corriente para hacer fluir una corriente por, hace conductor en respuesta a la salida de los medios de comparación, medios de conmutación para hacer fluir una corriente desde la fuente de corriente, es cargado por la corriente que fluye en respuesta a los medios de conmutación es conductor, almacena la tensión de salida Para lograr el objeto anterior.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, el medio de conversión recíproca del primer aspecto comprende primeros medios de muestra y retención para retener muestras en la primera tensión de señal analógica, primeros medios de retención de muestras para muestrear la primera tensión de señal analógica Un medio de conmutación para conducir de acuerdo con la retención y salida de una señal de muestra, un inversor para invertir una señal de los medios de conmutación, y un segundo medio de retención de muestra para almacenar una salida del inversor.
divisor analógico de acuerdo con la presente invención compara el voltaje de rampa proporcional a la tensión y el tiempo que es inversamente proporcional a la primera tensión de señal analógica, y encender los medios de conmutación de acuerdo con la salida de comparación, la tensión de segunda señal analógica Aplique una corriente proporcional al condensador para acumular la tensión de salida.
La figura 1 es un diagrama de circuito eléctrico de una realización de la presente invención. En la figura 1, se aplica una primera tensión analógica V1 a una unidad de conversión de número inverso 1 que es un medio de conversión recíproco, y se aplica una segunda tensión analógica V2 a una fuente de corriente 2. El convertidor de número inverso 1 genera una tensión V3 inversamente proporcional a la primera tensión analógica V1 y la suministra al terminal de entrada lateral positivo (terminal de entrada de comparación) del comparador 4 que es un medio de comparación. La fuente de corriente 2 genera una corriente de salida I = k 2 V 2 proporcional a la segunda tensión analógica V 2. En el terminal de entrada negativo (terminal de entrada de referencia) del comparador 4, el voltaje de salida V = 0 en el momento t = 0 desde el generador de rampa 3 como el medio generador de la tensión de rampa y el voltaje de salida se convierte en V = KT (K es una constante proporcional). Cuando el comparador 4 es el voltaje de entrada del lado positivo mayor que el voltaje de entrada negativo, la tensión de salida se convierte en la tensión de alimentación VDD, la tensión de entrada positiva es la tensión de salida se convierte en cero cuando menos de la tensión de entrada negativa. El voltaje de salida Vg del comparador 4 se aplica a la compuerta del transistor 5 de MOS de canal n que es un medio de conmutación. Se suministra una corriente desde la fuente 2 de corriente al drenaje del transistor 5 MOS de canal n, y se conecta un condensador 6 entre la fuente y la tierra. El condensador 6 genera la tensión (It) / C como la tensión de salida cuando la corriente I fluye durante un tiempo t. Un transistor 7 de MOS de canal n está conectado en paralelo al condensador 6, y se aplica una señal de inicialización INIT a su puerta. Cuando esta señal de inicialización INIT se aplica a la puerta del transistor MOS de canal n 7, se vuelve conductora y las cargas almacenadas en el condensador 6 se descargan.
La figura 2 es un diagrama de circuito eléctrico específico de la unidad de conversión recíproca mostrada en la FIG. En la figura 2, la tensión analógica V1 se suministra al primer circuito de muestreo y retención 11 que es el primer medio de muestreo y retención y que se mantiene en la muestra. Cuando el circuito de retención de muestras 11 muestrea y retiene la tensión analógica V1, la señal de control SW se convierte en el nivel 'H'. La señal SW de control se aplica a la puerta del transistor M1 MOS de canal n M y se invierte mediante el inversor INV 1 y se aplica a las puertas de los transistores MOS M de canal p M 2 y M 3. Por lo tanto, de canal n MOS transistor M1 y un p-canal de los transistores MOS M2 y M3 está conectado eléctricamente a la SW señal de control es de nivel 'H', la señal de salida de la bodega de muestra de circuito 11 se compone de un canal p MOS transistor M4 y un canal n MOS transistor M5 Se aplica a un inversor e invertido, y se emite un voltaje de salida Vinv. Cuando se determina el voltaje de salida Vinv, la tensión de salida Vinv por el circuito de segundo y retención de la muestra 12 es un segundo de retención de muestras significa salidas de la tensión de salida V3 se muestrea y se llevó a cabo, la señal SW último control es de nivel 'L' .
3 es un diagrama que muestra el inversor mostrado en la figura 2 y sus características de tensión de entrada / salida. La figura como se muestra en 3 (b), el inversor de la relación entre la tensión de salida Vout y la tensión de entrada Vin, las tensiones de entrada y de salida del inversor igual o inferior a la tensión Va arriba y Vb es la tensión de entrada Vin es inversamente proporcionales entre sí Resulta que sí lo es. Dicha relación proporcional inversa se puede realizar ajustando la longitud de la puerta y el ancho de la puerta del transistor MOS de canal p M4 y el transistor M5 de canal n. En consecuencia, la parte de conversión recíproca 1 mostrada en la figura 2 obtiene una tensión de salida de V3 = k3 / V1 bajo la condición de que Va ≦ V1 ≦ Vb.
4 (a) y 4 (b) son diagramas que muestran las características del voltaje de entrada / salida del comparador mostrado en la figura 1. A continuación, se describirá el funcionamiento del divisor analógico mostrado en la figura 1. Se introduce una tensión analógica V1 en el convertidor recíproco 1 y se aplica una tensión analógica V2 a la fuente de corriente 2. Como se describe con referencia a la figura 2, la unidad de conversión recíproca 1 aplica la tensión V3 inversamente proporcional a la tensión analógica V1 al terminal de entrada positiva del comparador 4. Cuando la señal de inicio del generador de rampa 3 se activa, se inicia el funcionamiento del generador de rampa 3. Deje que el tiempo en este momento sea t = 0. la relación entre los voltajes de entrada y de salida del comparador 4 desde t = 0 es como se muestra en las Figuras 4 (a) y 4 (b). Es decir, como se muestra en la Fig. 4 (a), la tensión de salida V3 de la unidad de transformación recíproca 1 se mantiene toma un valor constante, la tensión V4 de salida del generador de rampa 3 toma un valor representado por V4 = k4 t. Estos serán la entrada del comparador 4, la salida del comparador 4, como se muestra en la Fig. 4 (b), la salida Vg se convierte en la tensión V4 VDD y el comparador 4 para el tiempo t1 hasta V3 son iguales, a partir de entonces 0 . Tiempo t 1 es
k4 t1 = V3
más,
t1 = V3 / k4
. Entonces, el transistor 5 de MOS de canal se enciende durante el tiempo t1, y después se corta.
Por otra parte, la fuente de corriente 2 se le da una corriente correspondiente a la tensión analógica V2 a la n-transistor MOS de canal 5, el n-transistor MOS de canal 5 es conductor, la carga se almacena en el t1 condensador 6 es I, y la tensión de salida Vout,
Vout = (It 1) / C
= {K 2 V 2 (V 3 / k 4)} / C
= (K 2 V 2 V 3) / (k 4 C)
= {K 2 V 2 (k 3 / V 1)} / (k 4 C)
= (K 2 V 2 k 3) / (k 4 C V 1)
= {(K 2 k 3) / (k 4 C)} (V 2 / V 1)
Por lo tanto, el voltaje de salida Vout toma la forma de (k V 2) / V 1, lo que significa que se puede realizar un divisor.
Como se describió anteriormente, la operación de división se completa para una entrada analógica dos tensiones V1, V2, entonces INIT va nivel 'H', n transistor MOS de canal 7 se hace conductor, se descarga la carga eléctrica del condensador 6 se restablece . Como resultado, el siguiente cálculo es posible.
Tenga en cuenta que los voltajes de entrada analógica V 1 y V 2 son valores de 0 12 (V) o 0 5 (V), y el tiempo t 1 es un valor típico de varios nseg varios cientos de nseg.
Efecto de la invención
Como se ha descrito anteriormente, de acuerdo con la presente invención, en comparación con la tensión de rampa proporcional a la tensión y el tiempo que es inversamente proporcional a la primera tensión de señal analógica, una corriente proporcional a la segunda tensión de la señal analógica de acuerdo con la salida de comparación Y almacena la tensión de salida en un condensador para que sea posible realizar fácilmente un circuito aritmético que realiza la división de dos voltajes de entrada analógicos. Además, el divisor analógico de la presente invención se puede aplicar no solo a señales analógicas continuas sino también a señales analógicas discontinuas.
La figura 1 es un diagrama de circuito eléctrico de una realización de la presente invención.
La figura 2 es un diagrama de circuito eléctrico específico de la unidad de conversión de número inverso que se muestra en la figura 1.
La figura 3 es un diagrama que muestra el inversor y sus características de entrada-salida mostradas en la figura 2.
La figura 4 es un diagrama que muestra las características de entrada / salida del comparador mostrado en la figura 1.
La figura 5 es un diagrama de circuito eléctrico que muestra un divisor analógico convencional.
1 unidad de conversión de número inverso
2 Fuente actual
3 generador de rampa
4 comparador
Transistores MOS 5, 7, M 1, M 5 n
6 condensador
11, 12 Circuito de espera de muestra
Transistores MOS M2, M3, M4 p channel
Reclamo
En divisor analógico para la salida de la reivindicación 1 primero y salida de voltaje proporcional a la relación de la segunda tensión de la señal analógica, los medios de conversión recíproca para dar salida a un voltaje que es inversamente proporcional a la primera tensión de señal analógica, la lámpara en proporción al tiempo medios de generación de tensión en rampa para dar salida a un voltaje, medios de comparación para comparar la tensión de rampa generada a partir de la tensión y la generación de tensión en rampa medios de salida de dichos medios de conversión inversa, el suministro de una corriente proporcional a la tensión de segunda señal analógica Una fuente de corriente; medios de conmutación para conducir de acuerdo con la salida de dichos medios de comparación y para conducir una corriente desde dicha fuente de corriente, y medios para cargarse cargados por la corriente que fluye en respuesta a la conducción de dichos medios de conmutación, Un divisor analógico con un condensador.
2. Aparato según la reivindicación 1, en el que dichos medios de conversión recíprocos comprenden: primeros medios de retención de muestra para contener la muestra de dicha primera tensión de señal analógica; primeros medios de retención de muestra para muestrear y mantener dicha primera tensión de señal analógica; conducción y medios de conmutación para la salida de una señal de retención de muestras, el inversor invierte la señal de los medios de conmutación, y una segunda de muestreo y retención medios para el muestreo y la celebración de la salida de dicho convertidor, divisor analógico de la reivindicación 1.
Dibujo :
Application number :1997-016698
Inventors :住友金属工業株式会社
Original Assignee :稲田洋文