[其他]數—模轉換器的線性控制電路

無效

• 申請號: 88101063
• 申請日: 1988-02-26
• 公開（公告）號: CN88101063A
• 公開（公告）日: 1988-09-07
• 發明（設計）人: 拉里·埃·埃克爾斯通;約翰·卡·埃默里
• 申請（專利權）人: 約翰弗蘭克制造公司
• 主分類號: G01R15/00
• 分類號: G01R15/00;G01D3/02;H03M1/10
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 李先春,許新根

本發明是關于數-模轉換器（DAC），更具體地說，是關于電測量儀器所用的轉換器。更詳細地說，本發明是關于因輸入電壓源之間的阻抗不匹配而出現在眾所周知的數-模轉換器中的非線性問題的校正。

在現有技術的電測量儀器中，大家都知道，可采用較為固定的頻率（約在15赫到10千赫的范圍之間）和占空因數可調節的開關信號。這種信號經過濾波，最后得出模擬直流電壓，再經過緩沖就可用于儀表的輸出端。現有技術中采用了各式各樣的方法來調制、轉換和過濾脈沖寬度調制信號。但眾所周知，使用面較廣的一些方法都帶來了線性問題。

這些方法中有一種是采用脈沖寬度調制器（PWM）產生PWM信號，信號在輸入端經濾波之后加到一個不倒相放大器上。但眾所周知，不倒相放大器也存在非線性問題。

周知的減小非線性度的一種方法是在DAC中采用倒相放大器。但這種線路顯然更為復雜，而且比起使用不倒相放大器在性能方面要求得更嚴格得多。

舉例說，為使輸出信號具有正確的極性，需要有一個第二倒相級。此外，為采用靈敏的零檢測和校準法轉換測量儀器中的信號，需要帶有精確放大器的精確電路。增設的這樣線路給諸信號帶來了干擾，從而對測量儀器的精確度有不利的影響。

在DAC的輸入端采用倒相放大器還有另一個缺點，即必須在采用倒相放大器的線路的環路中，而不是在放大器的輸入端上設濾波電路。這種濾波電路，特別是多極濾波器可能會引起嚴重的穩定問題，而這些問題還得以進一步修改線路來解決。

再有，由于濾波器需要裝設在倒相放大器的反饋回路中，因而加到放大器上的信號是一些高頻信號。因此為滿足回路在增益上的要求，就要求倒相放大器具有精確、穩定的高頻特性。也就是說，用倒相放大器校正非線性問題時需要一些高頻放大器。

這樣，在現有技術中就需要對給DAC提供PWM信號的各輸入電路中出現的線性度進行補償。更具體地說，需要解決DAC輸入電路中出現的非線性問題，但同時不應給電路帶來另一些難題，也不需更復雜更昂貴的線路。

另一種周知的減小非線性度的方法是利用軟件控制，測定諸串聯和并聯開關的失配電阻值，這種方法仍然使用不倒相放大器，但避免了采用倒相放大器有關的種種困難。于是由軟件計算出預期的因這種失配所產生的非線性度，再用一些計算方法校正所測出的輸出電壓的假定的非線性度。

然而，軟件校正法本來就不能實時進行，而且顯然在實際利用這個方法之前需要花很大代價對輸出信號進行處理。

因此目前在現有技術中需要有一個能實時校正從PWM經由串并聯電路加到DAC的信號的線性度而無需進行另外的計算步驟來估算和/或校正非線性度的方法。

因此本發明的首要目的是解決現有技術中的上述難題，更具體地說，是提供一種接收PWM輸入信號的DAC電路用的線性度校正裝置。

本發明更具體的一個目的是提供一種克服給一個輸入放大器提供兩種電壓電平的兩個開關裝置之間阻抗不匹配而引起的非線性度的線性度校正裝置。

本發明的又一個目的是校正給DAC的輸入放大器提供兩種電壓電平的若干輸入開關因阻抗匹配不當所引起的非線性度，而無需使用倒相放大器。

本發明的再一個目的是提供一種供加到一個不倒相放大器的開關輸入電壓用的線性度校正輸入電路，在該電路中，在開關裝置與放大器的輸入端之間配備有一個濾波器。

根據本發明的上述目的，本發明提供了這樣一種線性度補償電路，該電路工作時可用以補償給一個數-模轉換器提供由不同電壓組成的調制信號的至少兩個開關器件之間存在的電阻差值。該DAC具有一個通過至少兩個開關器件接收若干不同的電壓的輸入放大器。線性度補償電路包括第一裝置和第二裝置，第一裝置用以基本消除其中一個開關器件的電阻對通過該開關器件加到輸入放大器的第一電壓的影響，第二裝置則用以消除另一個開關器件的電阻對通過該開關器件加到輸入放大器的第二電壓的影響。

根據本發明，第一裝置包括一參考電壓源，該參考電壓源裝有一個可控放大器，該可控放大器有一個電壓檢測線路，用以維持電壓源供到輸入放大器的一個輸入端上大體上恒定的電壓。參考電壓源是在第一開關器件兩端檢測的，從而在第一開關的另一側產生精確的電壓。這種配置方式消除了第一開關裝置可能引起的任何電壓降。值得注意的是，第二裝置包括有反饋輸入放大器的輸出電壓用的反饋裝置，該反饋裝置是為收集大致上所有與加到輸入放大器的第二電壓有關的電流而設的，從而消除來自其它開關器件的電流。因此這種配置方式消除了第二開關器件的任何電阻對加到輸入放大器的第二電壓的影響。