Спосіб частотного масштабування параметрів дискретно-аналогових схем з конденсаторами, що комутуються

Спосіб частотного масштабування параметрів дискретно-аналогових схем з конденсаторами, що комутуються, по якому одержувана еквівалентна резистивність REI І-ГО елемента визначається 1 співвідношенням RE| = , де fsi - частота f Si " C Si комутації ємнісного елемента Csi, при цьому сис Винахід відноситься до електронного приладобудування, зокрема - до мікроелектроніки Відомо спосіб по використанню конденсаторів, що комутуються, для реалізації різноманітних аналогових пристроїв за допомогою аналогових ключів, конденсаторів і операційних підсилювачів (ОУ) (Аллен Ф , Санчес - Синенсио Э Электронные схемы с переключаемыми конденсаторами Пер с анл -М Радио и связь, 1989 с 42) Спосіб базується на імітації резистивних елементів ємнісними елементами (конденсаторами) шляхом швидкого заряду і розряду останніх Цей метод виявився найбільш придатним для надвеликих інтегральних схем (НВІС), виконаних по метал-окисел напівпровідник (МОН) - технологи, оскільки він дозволяє реалізувати в мікросхемах аналогові функції за допомогою таких стандартних елементів, як МОН - транзистори і конденсатори невеликої ємності (пікофаради) Завдяки цьому вдається уникнути застосування таких традиційних елементів як прецизійні і високоомні резистори, елементи індуктивності і конденсатори великої ємності, що неможливо одержати в рамках інтег •Em темний показник М є функцією F взаємодії En еквівалентних резистивних елементів схеми, де m є і та п є і, який відрізняється тим, що необхідні частоти комутації fs, кожного ємнісного елемента Сд, виконані одного номіналу в одному технологічному циклі, одержують від єдиного генератора G шляхом розподілу його частоти fe до необхідного значення fs, за допомогою лічильникових ПОДІЛЬНИКІВ частоти з коефіцієнтами розподілу К, ВІДПОВІДНО, при цьому системний поR казник М схеми стає функцією F взаємодії ВІДПОВІДНИХ коефіцієнтів К, розподілу ральної технології ВІДПОВІДНО ДО аналога конденсатор Cs, що ко мутується, при досить високих частотах комутації fs має еквівалентний опір RE обумовлене СПІВВІД1 н о ш е н н я м R f £ = , f s x C В І Д К І Л Я в и п л и в а є , щ о s стабільність величини RE залежить, у тому числі, і від стабільності частоти fs генератора, що керує комутацією ємнісного елемента Найбільш близьким по сукупності ознак до технічного рішення, що заявляється, є спосіб взаємного узгодження параметрів ланцюгів (Гутников В С Интегральная электроника в измерительных устройствах - 2-е изд - Л Энергоатомиздат Ленинградское отделение, 1988 с 19), властивий, наприклад, схемотехнике ЛІНІЙНИХ аналогових ланцюгів на ОУ Так, коефіцієнт підсилення Ки підсилювача, що інвертує, при досить великому коефіцієнті підсилення ОУ залежить у першому наближенні тільки від відношення опорів резисторів у ланцюзі негативного зворотного зв'язку (НЗЗ) R33 і резистора R-i, включеного на вході, що інвер СО о Ю 54013 тує, тобто K|j = - R33 і не залежить від абсолютR1 НИХ ВеЛИЧИН ЦИХ реЗИСТОріВ кцією F Т о м у , ЯКЩО R33 I R i =_ R 33 _ f S2 x C У цьому випадку G х С *s системний показник дискретно-аналогового ланцюга, представлений у виді відносини ВІДПОВІДНИХ RI буде характеризуватися тільки відношенням ВІДПОВІДНИХ коефіцієнтів розподілу К, лічильникових ДІЛЬНИКІВ частоти і не буде залежати від стабільності параметрів як самих конденсаторів, що комутуються, так і стабільності частоти генератора G, чим реалізується умова шваріантості системного показника якості до дії неконтрольованих факторів Запропонований спосіб проілюструємо прикладом найпростішої схеми резистивного дільника напруги (фіг) Системний показник М (коефіцієнт передачі по S 2 напрузі Ки) цієї схеми є функцією F І 1 та R 2 E = , fsi і fs2 - частоти комутації ВІДПОВІДНИХ ємнісних елементів C*s, виконаних одного номіналу в одному технологічному циклі Частота fG єдиного генератора G поділяється до необхідних значень fsi і fs2 за допомогою лічильникових ДІЛЬНИКІВ частоти Кі і «2, тобто fsi C S i комутації ємнісного елемента Csi, при цьому сисВІДНОСИН функцією F к R1Е^^2Е ^ К-|+К 2 Таким чином, справедливий наступний ланцюжок перетворень К К S та відносин коефіцієнтів розподілу, тобто fS2xC fs1 fen X С * о т Кг 1_ U, 1 К1 Після нескладних математичних перетворень, одержуємо, що системний показник М схеми стає еквівалентних резистивних елементів схеми, де т є і та пєі, згідно з винаходом, необхідні частоти комутації fs, кожного ємнісного елемента C*s, виконаних одного номіналу в одному технологічному циклі, одержують від єдиного генератора G шляхом розподілу його частоти fe до необхідного значення fsiза допомогою лічильникових ДІЛЬНИКІВ частоти з коефіцієнтами розподілу К, ВІДПОВІДНО, при цьому системний показник М схеми стає фун R 2Е R 2 визначаються співвідношеннями Rn= = , де fs, - частота темний показник М є функцією F ВІДНО син еквівалентних резистивних елементів схеми R2E Еквівалентні резистивності R1E+R2E 1 x 1 співвідношення Ri Е = , , де fs2 і fsi - частоти f s 1 х CS1 комутації ВІДПОВІДНО конденсаторів Cs21 Csi Описаний спосіб також передбачає тільки відносну шваріантість системного показника до погрішності зміни конденсаторів і нестабільності частот fS2 I fsi В основу винаходу поставлена задача створення такого способу частотного масштабування параметрів дискретно-аналогових схем з конденсаторами, що комутуються, що реалізовував би умови повної шваріантості системного показника дискретно-аналогових схем із конденсаторами, що комутуються (що переключаються) до відхилень значень ємності конденсаторів і частот комутації від номіналу Такий технічний результат досягається тим, що в способі частотного масштабування параметрів дискретно-аналогових схем з конденсаторами, що комутуються, по якому одержувана еквівалентна резистивність REI І-ГО елемента визначається співвідношенням Rf£| = відносин ВІДПОВІДНИХ коефіцієнтів К, розподілу Таким чином, ВІДПОВІДНИЙ номінал і-го резистивного елемента в дискретно-аналоговому ланцюзі реалізується його еквівалентом ВІДПОВІДНО ДО конструктивно і технологічно ідентичні, то при дії дестабілізуючих факторів (наприклад, зміна температури t ) R33 і Ri будуть змінюватися однохарактерно, що частково в Ки компенсує вплив зміни температури t° Таким чином, взаємне узгодження параметрів ланцюгів за рахунок логометричного (у виді відносини) представлення системного показника, реалізує умови відносної шваріантості системного показника якості електронного ланцюга При заміні R33 і Ri на еквівалентні 1 1 і Ri = за допоfs1 х C s 1 fs2 могою конденсаторів С і Cs2, що комутуються, приведе до співвідношення KM 'ГП fo-i X С 'S2 з К2 К2 «-,+«2 54013 де К-і і «2 - коефіцієнти розподілу лічильникових ДІЛЬНИКІВ частоти, причому К-| = S1 к2= — f S2 дм неконтрольованих факторів (К-і, К2, K, - фактори контрольовані) Спосіб може найбільше ефективно застосовуватися при розробці дискретно-аналогових мікроелектронних ВІС Відсутність у кінцевому виразі параметрів fG і C*s свідчить про інваріантість схеми (пристрою) до Фіг. ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24