Brevet FR2034719A1 — publié le 19701211

La présente invention concerne la conversiqn de données digitales en données analogiques. Bien qu'il soit courent que les dispositifs de calcul travaillent sur des données représentées sous forme digitale, les résultats des calculs réalisés dans ces dispositifs doivent fréquemment être présentés sous forme analogique pour entre utilisés dans des applications telles que l'affichage et la commande de processus. Une forme classique de convertisseur a pour principe de fonctionnement la formation d'une quantité déterminée de courant en réponse à la présence d'un signal particulier digital à l'entrée du dispositif. En conséquence la somme des courants ainsi engendrés est un courant représentant la valeur du signal d'entrée digital à la machine. Des résistances ont été utilisées pour déterminer la quantité du courant engendré. Bien qu'un tel dispositif soit satisfaisant, il est assez difficile de le réaliser sous forme de circuit intégré puisqu'il doit pouvoir traiter un signal d'entrée digital comprenant cinq ou plusieurs signaux binaires ce qui signifie que les résistances ont une gamme importante de valeurs. Ainsi, deux formes distinctes de résistances peuvent être utilisées, résistances de pincement ou résistances "plain1, les autres sortes de résistances occuperont une surface trop grande sur le substrat. Conformément à la présente invention on a réalisé un convertisseur digital analogique pour produire un signal de sortie analogique représentant un signal d'entrée digital se présentant sous la forme de signaux discontinus pondérés, comprenant une source de courant constant connecté à un certain nombre de transistors diviseurs de courant égal au nombre de signaux pondérés constituant le signal d'entrée, le rapport des surfaces des émetteurs des transistors correspondant au rapport de la pondération des signaux d'entrée; un nombre égal de commutateurs de courant, chacun des commutateurs étant connecté à un des transistors et étant sensible à la présence d'un signal d'entrée d'un poids correspondant à la surface de l'émetteur du transistor connecté pour transmettre une proportion correspondente du courant à partir de la source de courant constant à une jonction commune et autrement pour transmettre cette proportion de courant provenant de la source de courant constant à un dissipa teur quelconque. D'un autre point de vue, la présente invention fournit un convertisseur digital analogique permettant de produire un signal de sortie analogique représentant un signal d'entrée digital se présentant sous la forme de n signaux discontinus Wrbr où r = 1,2---n, et Wr est le poids et br prend le valeur 0 ou 1, le dispcsitif comprenant une source de courant constant, n transistors diviseurs de courant Tr connectés à la sortie de la source de courant constant, et ayant des émetteurs de surface, Ar, Ar étant approxima tivement égal à KWr [K est une constante] pour diviser la sortie de la source de courant constant en n circuits, les rapports des courants circulant dans les circuits étant les rapports W1 / W2 / W3 d --/ Wn;;chaque transis- tor est connecté à un commutateur pe courant @ssocié sensible au signal -d' entrée da poids correspondant et @onneetant lé sortie du transistor associé soit à une jonction commune, si le valeur br carrespondante est égale à 1 soit à un dissipateur si la valeur br correspondante est égale à 0, ce qui fait que le courent total à le jonction c@mmune raprésente l'entrée du dispositif. Le convertisseur conforme à la présente invention permettant de traiter un signal d'entrée constitué de cing signeux binaires occupe approximativement 75% de la surface occupée par un dispositif correspondant, utilisant des ré- sistances pour commander la formation des quantités déterminées de courant même si on utilise la construction la plus économique des résistances puisque, on doit noter que les résistances de pincement ns peuvent être utilisées pour des valeurs inférieures à 10 Kilo/ohm et ont uns tolérance absolue de 50%. De plus, on doit se soyvenir qu'on peut atteindre une tolérancs absolue de 15% des composants des circuits intégrés dont le fonctionnement n'ost pas basé sur les effets de pincement. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention, rsssortiront mieux de l'exposé qui suit fait anréférence aux dessins annexas à ce texte qui représentent un mode de réalisation préférée de celle-ci. La figure 1 représente un schéma d'une réalisation du convertisseur digital analogique conforme à la présente invention. La figure 2 représente un diegramme m@ montrant la disposition des composants du circuit de le figure 1 sur un substrat. La figure 3 représente un diagramme analogue à celui de figure 2 montrant une autre réalisation pour le circuit de la figure 1. En se référant maintenant à la figure 1, on verra qu'une réalisation du convertisseur digital analogique confforma à la présente invention comprend une source de courant constant 10, un divi@eur de courant 11, un commutateur de courant 12 et deux charges de sortie égeles 13 et 14. La source de courant constante 10 est constituée par les transistors 15 et 96 ayant leurs émetteurs reliés et les bases des deux transistors et le collecteur-du transistor 15 sont connectes par la résistance 17 à un source de tension. Les émetteurs des transistors 15 et f16 sont connectés à une autre source de tension et un courant constant est pris à partir du collecteur du transistor 16 et amené au diviseur de courant il Le diviseur de courant il comprend les transistors 18, 19, 20, 21 et 22 associés à un transistor 23 qui fournit une polarisation commune aux bases des transistors 18 à 22.Les * ettaurs des transistors 18 à 22 sont couplés directement au collecteur du transistor 16 mais les collecteurs des transistors 18 à 22 sont connectes indépendamment au commutateur de courant 12. Ce commutateur de courant 12 comprend cinq couples de transistors dont les émetteurs sont reliés 24. 25 ; 26, 27 ; 28, 29 ; 30, 31 ;32, 33, les émetteurs de chaque couple reliés ensembls étant connectés au collecteur d'un des transistors 18 à 22. Le collecteur d'um transistor de chaque couple (transistors 24, 26, 28, 30, 32) est connecté à la charge 13 et le collecteur de l'autre transistor de chaque couple (transistors 25, 27, 29, 31, 33) est connecté à la charge 14, les bases de ces derniers transistors 25, 27. 29, 31, 33 étant couplées à une polarisation commune. Les charges 13 et 14 sont formées de résistances égales, les extrémités libres de chaque charge étant maintenues à un potentiel commun quelconque. L'entrée du convertisseur est réalisée sur les bases des transistors 24, 26, 28, 30 et 32 et les sorties peuvent être prises à partir de la jonction collecteur commune des transistors 24, 26, 28, 30, 32 et à partir de la Jonction collecteur commune des transistors 25, 27, 29, 31, 33. Le convertisseur représenté peut traiter un signal d'entrée digital constitué de cinq signaux, soient des bits binaires couvrant la gamme numérique de 0 à 31 présentés en parallèles aux bases des transistors 24, 26, 28, 30 et 3ZY Ainsi le bit de poids 0 doit être amené à la base du transistor 24, le bit de poids 2 à la base du transistor 26, le bit de poids 4 à la base du transistor 28, le bit de poids 8 à la base du transistor 30 et le bit de poids 16 à la base du transistor 32. Dans ce cas les surfaces des émetteurs des transistors 18, 24, 25 seront A, les surfaces des émetteurs des transistors 19, 26 et 27 seront 2A, les surfaces des émetteurs des transistors 20, 28, 29 seront 4A, les surfaces des émetteurs des transistors 21, 30, 31 seront 8A, les surfaces des émetteurs des transistors 22, 32 et 33 seront 16A.Ainsi, dans les collecteurs des transistors passeront les courants constants de 1/31 i, 2/31 i, 4/31 i , 8/31i et 16/31 i, i étant le courant fourni par la source de courant constant 10. Si le bit "un" est présent sur la base du transistor 24, un courant 1/31 i sera amené à la charge 13 et si le bit "un" ne se trouve pas sur la base du transistor, un courant 1/31 i sera amené à la charge 14* aini de suite pour chacun des couples de transistors 26,27 ; 28,29 ; 30,31 ; 32,33 ; chaque couple constituant un commutateur de courant. Il s'en suit que la présence de signaux d'entrée représentant n (n étant un entier tel 0 # n (31) sur les bases des transistors 24 et 26, 28, 30, 32 provoquera l'application d'un courant n/31 i à la charge 13 et d'un courant t31-n]/31 i à la charge 14. Ainsi, avec le montage représenté, un signal de tension analogique représentant n peut être obtenu à partir de la jonction des collecteurs des transistors 24, 26, 28, 30 et 32 et de la charge 13 et un signal analogique représentant t31-nl peut être obtenu à partir de la jonction des collecteurs des transistors 25, 27, 29, 31, 33 et de la charge 14. On notera qu'un signal de sortie différentiel peut être pris aux bornes de ces deux jonctions et donne un signal de tension égal à deux fois celui qui peut entre obtenu à partir d'une seule sortie. De plus, en supposant. que les charges soient égales, toutes variations dans les valeurs des résistances provoquées par des changements de températures n'appliqueront qu'un facteur linéaire au signal de sortie différentiel faisant varier la gamme de son signal. Bien qu'il soit peu pratique de représenter la réalisation totale de ce circuit sous forme intégrée sur un seul substrat 34,on peut se faire une certaine idée d'une forme de disposition et des dimensions relatives des divers composants en étudiant la figure 2 qui représentent les transistors et résistances de la figure 1. On ne fera pas de description de cette figure mais les mimes numéros de référence sont utilisés sur la figure 2 que sur la figure 1 pour indiquer les mêmes composants. il est possible de former les transistors du circuit de la figure 1 sous forme intégrée sur un seul substrat 34 et de leur connecter sous forme de composants discrets les résistances de charge 13 et 14 et la résistance 17.Les résistances de charge 13 et 14 peuvent être encapsulées ce qui a l'avantage que les changements de températures affecteront les deux charges ds la même façon. On doit noter que les charges 13 et 14 ne constituent pas une partie essentielle du convertisseur comme un signal analogique adéquat se présentant sous la forme d'une quantité de courant est fourni en ajoutant les courants transmis par les transistors 24; 26; 28; 30; 32. Les émetteurs des transistors 24 à 33 peuvent avoir une dimension quelconque et peuvent être tous égaux bien que ceci fasse perdre de la place. Il est cependant nécessaire, que chacun prenne tout le courent transmis par les transistors correspondants 18 à 22. Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur les dessins, les caractéristiques essentielles de l'invention, appliqués à un mode de réalisation préférée de celle-ci, il est évident que l'homme de l'art peut y apporter toute modification de forme ou de détail qu'il juge utile sans pour autant sortir du cadre de ladite invention. REVENDICATIONS 1. Convertisseur-digital analogique pour produire un signal de sortie analo gique représentant un signal d'entrée digital se présentant sous la forme de signaux pondérés discontinus, caractérisé en ce qu'il comprend - une source de courant constant reliée à un nombre de transistors diviseurs de courant égal au nombre de signaux pondérés constituant l'entrée, le rapport des surfaces des émetteurs- des transistors correspondant au rapport de la pondération des signaux d'entrée, - un nombre égal de commutateurs de courant , chacun étant rélié à un des transistors et étant sensible à la présence d'un signal d'entrée d'un poids correspondant à la surface de l'émetteur du transistor connecté pour transmettre une proportion correspondante du courant provenant de la source de courant constant à une jonction commune et autrement pour transmettre cette proportion du courant provenant de la source de courant constant à un dissipéteur quelconque. 2. Convertisseur digital analogique pour produire un signal de sortie analo gique représentant un signal d'entrée se présentant sous la forme de n signaux discontinus Wrbr, où r = 1,2,-- n et Wr est un facteur depondération et br peut prendre les valeurs 0 ou 1 le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend :: - une source de courant constant n transistors diviseurs de courant Tr connectés à la sortie de la source de courant constant les surfaces des émetteurs des transistors étant Ar, Ar étant égal approximativement à KW , (K est une constante) pour diviser la sortie de la source de courant constant en n courants dans le rapport W1/W2/W3/---/Wn, chaque transistor étant connec 23 n té à un comutat w r de courant associé sensible au signal d'entrée ds pondération correspondant et étant monté afin de transmettre la sortie du transistor associé soit à une jonction commune, si la valeur br a la valeur un, soit un dissipateur si la valeur br correspondante à la valeur 0, ce qui fait que le courant total à la jonction commune représente la valeur à l'entrée du dispositif. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que la source de courant constant, les transistors diviseurs de courant et les commutateurs de courant sont réalisés sous la forme de circuits intégrés sur le méme substrat. 4. Dispositif selon les revendication 1, 2 ou 3 caractérisé en ce qu'une impédance de charge connecte la jonction ca-une à une source de tension et le dissipateur est constitué par une impédance de charge égale connectée à cette source de tension à une source de tension équivalente. 5. Dispositif sslon la revendication 4 caractérisé en ce que les impédances de charge sont constituées par des résistances égales montées comme des compo sants discontinus. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les commutateurs de courant sont constitués par des couples de transistors dont les émetteurs sont reliés, chaque transistor étant le même que le transistor du diviseur de courant auquel le commutateur de courant est relié.