[其他]数—模转换器

说明书

第一电流源晶体管（Ｔ₃，Ｔ₄，Ｔ₅）的电流（Ｉ₃，Ｉ₄，Ｉ₅），构成一个二进制权的电流系列。系列中每一个电流值与加到基准晶体管（Ｔ_１）的电流（Ｉ₁）成设定的比率。电流（Ｉ₁）是基准电流（Ｉ_ｒｅｆ）的一部分。电流（Ｉ₃，Ｉ₄，Ｉ₅），根据数字输入代码的值，随着基准晶体管电流（Ｉ₁）按进步方式增加而增加。而（Ｉ₁）是从总的基准电流（Ｉ_ｒｅｆ）的部分值，增加到总的基准电流值（Ｉ_ｒｅｒ）的。

本发明是关于一种用于将具有n位的数字输入信号转换成模拟输出电流的数-模转换器，它包括：

用来提供基准电流的基准电流源，

与基准电流源耦合的基准晶体管，

一组m个第一电流源晶体管，用以产生m个输出电流，每个输出电流与基准晶体管中的电流有给定的比例，

一组m个第一开关装置，用于根据加到该开关装置的一个相应开关输入端的数字输入信号的一位的值，将相联的第一电流源晶体管的输出电流转接到获得模拟输出电流的一求和点，或一恒定电位点上。

这样的数-模转换器适于各种用途，尤其有可能用于高密度磁盘机中去控制径向电机。

这种类型的数-模转换器已为人所知，美国专利说明书3，940，760中提到的数-模转换器就是一例。在该专利中描述的转换器中，电流源晶体管的输出电流构成二进制权的电流系列，这些电流各自与来自基准晶体管的电流成设定的比率。该基准晶体管接收来自基准电流源的基准电流。利用集电极和基极之间的负反馈，使基极电压得到控制，用这样一种方法以使基准晶体管的集电极电流大体上等于基准电流。电流源晶体管的数量是根据数-模转换器能提供的最小电流和最大电流之间的比率来确定的。而电流源晶体管的输出电流究竟是加到数-模转换器的输出端，还是泄放到具有恒定电位的点上，这要由数字输入代码所控制的开关来确定。

这种已知的数-模转换器的缺点在于，如果它主要是必须提供较小的输出电流，那么提供较大电流的电流源晶体管的输出电流将泄放到恒定电位的点，这造成相当大的功率损耗。

这种情况出现在诸如高密度磁盘机中，这种磁盘机中依靠激光装置读出盘上的信息，而激光装置安装在一个臂上，这个臂借助于电机沿径向弧形在高密度磁盘上方移动，该电机的控制电流就是由一个数-模转换器提供的。当在高密度磁盘的螺旋形磁道上读信息时，只需要较小的电流来控制电机。但是当在高密度磁盘上快速地从一个磁道跳到另一个磁道时，就需用较大的电流去控制电机。因为在大多数情况下发生的是正常的寻道方式，因而数-模转换器在大多数时间只需提供小的电流。

因此，本发明的目的是提供一个数-模转换器，对于相同的输出电流范围而言，它的功耗要比已知的数-模转换器小。

根据本发明，一种在本文开始的段落中说明过的数-模转换器的特征在于该数-模转换器还包括一控制装置，用于将通过基准晶体管的电流以有K步的步进方式，从来自基准电流源的基准电流的一部分增加到基本上为全部基准电流的值，即其值在相当于最小模拟输出电流的数字输入信号的第一值至相当于最大输出电流的数字输入信号的第二值之间变化，m个第一电流源的数目为m-n/（K+1），并且对于通过基准晶体管的电流的连续的值，每次有n位数字输入信号的m个较高有效位被加到开关装置的开关输入端。

本发明是基于对下述事实的认识，即：由于电流源晶体管的输出电流与基准晶体管的电流成固定的比率，因此，当基准晶体管中的电流是基准电流的一部分时，电流源晶体管的输出电流按相同的比例比基准晶体管载流总的基准电流时的电流小。随着基准晶体管中的电流在整个数字输入代码的范围内以步进方式增加，数-模转换器输出电流的值也步进地增加。当电流源晶体管仅提供一个特定的低值的电流时，就不再需要产生紧接在后面的高于该值的那些电流，因此也不要泄放，于是，电源的功耗显著减少，因此，数-模转换器的效率得到相应的增加。