Dr. Pap László jegyzete - BME Hálózati Rendszerek és ...

16.2. A D/A KONVERTEREK ALAPKAPCSOLÁSAI 351
U t
T 5 T 7
Kapcsolt
áram
U K
T 2 T 3
T 4
T 1
T 6
I 0
Kapcsolandó
áram
16.21. ábra. A CMOS áramkapcsoló kapcsolási elrendezése.
áram. Ha azU K feszültségU B -nél kisebb (néhány száz mV-tal), akkor a differenciálerősítő baloldali
tranzisztora lezár, és a teljes I 0 áram a jobboldali tranzisztoron át eljut a műveleti erősítő
földpontjára. Ekkor az erősítő kimenetén azU ki = I 0 R 0 feszültség jelenik meg.
CMOS áramkapcsoló.
A CMOS áramkapcsoló kapcsolási elrendezése a 16.21. ábrán látható.
A kapcsolás növekményes MOS tranzisztorokból épül fel. Az áramkör feladata az áramgenerátor
I 0 áramának kapcsolása a kimenetre az U K kapcsolójel segítségével. Ha az U K feszültség
közel U t értékű, akkor a T 1 n-csatornás MOS tranzisztor kinyit és a T 2 p-csatornás MOS tranzisztor
lezár. Ekkor aT 1 n-csatornás MOS tranzisztor drain-jén alacsony (közel nulla) értékű feszültség
jelenik meg, aminek hatására aT 4 n-csatornás MOS tranzisztor lezár és aT 5 p-csatornás
MOS tranzisztor kinyit. Hasonlóan ilyenkor a T 5 p-csatornás MOS tranzisztor drain-jén magas
(közel U t ) értékű feszültség jelenik meg, aminek hatására a T 6 n-csatornás MOS tranzisztor kinyit
és a T 7 p-csatornás MOS tranzisztor lezár. Ebben az állapotban az I 0 áram kapcsolását
végző n-csatornás MOS FET differenciálerősítő baloldali tranzisztorának gate-jén alacsony, a
jobboldali tranzisztorának gate-jén pedig magas feszültség jelenik meg. Ezért a teljes I 0 áram
a differenciálerősítő jobboldali tranzisztorán folyik és a baloldali tranzisztor árama nulla értékű
lesz, azaz a kapcsolt áram I 0 értéket vesz fel. Ha az U K feszültség közel 0 értékű, akkor a differenciálerősítő
baloldali tranzisztora kinyit, és a teljesI 0 áram a baloldali tranzisztoron keresztül
a földre jut. Ekkor a kapcsolt áram értéke0lesz.
A kapcsolásban szereplőT 3 p-csatornás MOS tranzisztor gate-je aT 5 p-csatornás MOS tranzisztor
drain-jéről kap vezérlő jelet, és drain feszültsége a T 5 p-csatornás MOS tranzisztor, illetve
a T 4 n-csatornás MOS tranzisztor gate-jére jut vissza. Mivel a T 3 p-csatornás MOS tranzisztor
és a T 5 p-csatornás MOS tranzisztor, illetve a T 4 n-csatornás MOS tranzisztor egy zárt visszacsatolt
hurokban helyezkedik el, és ez a hurok pozitív visszacsatolású (a T 3 p-csatornás MOS
tranzisztor földelt souce-os alapkapcsolásban fázist fordít, és a T 5 p-csatornás MOS tranzisztor,
illetve aT 4 n-csatornás MOS tranzisztor szintén földelt souce-os alapkapcsolásban fázist fordít,
így a hurok eredő fázistolása nulla), az áramkörben hiszterézis alakul ki, és a visszacsatolás a
kapcsolási sebességet növeli.
Pontossági megfontolások. A D/A konverterek pontosságát a 16.22. ábra súlyozott áramokkal
működő áramköri elrendezése alapján fogjuk elemezni.
Az ábrán egy súlyozott áramokkal működő D/A konverter áramforrásainak a kapcsolási rajza