NL8205013A - Precisiestroombronschakeling. - Google Patents

Description

* * PHN 10.531 1 N.V. Philips' Gloeilanpenfabrieken te Eirdhoven.

"Precisiestrocmbronschakeling".

De uitvinding heeft betrekking op een precis iestroanbron-schakeling voor het opwekken van een aantal stranen met onderling nauwkeurige verhoudingen van de strocmsterkten, omvattende - een strocmverdeelschakeling voor het opwekken van een aantal 5 stromen met in hoofdzaak gelijke strocmsterkten, en * een penmtatieschakeling om de straten van de strocmverdeelschakeling volgens een cyclisch permuterend patroon naar uitgangen van de penmtatieschakeling te schakelen, zodat aan die uitgangen stromen ter beschikking staan met gemiddelde waarden, die onderling een 10 nauwkeurige verhouding bezitten en met een rinpel waarvan de koiponenten door het verschil van de stromen van de stnxmverdee lschakeling worden bepaald.

Een dergelijke precisiestrocmbronschakeling kan worden toegepast in bijvoorbeeld een digitaal-analoog omzetter, waarbij een binair is gewogen reeks stromen met onderling nauwkeurige sterkteverhoudingen benodigd is.

Een dergelijke precisiestroombronschakeling, waarbij gebruik wordt gemaakt van het dynamische cmwisselprincipe, is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 3.782.172 en uit het Amerikaanse octrooi-20 schrift 4.125.803. Hierbij wordt uitgegaan van een stroamverdeel-schakeling, die een aantal stromen levert, die door de beperkte nauwkeurigheid van het integratieproces slechts in hoofdzaak gelijke strocmsterkten bezitten. Met een penmtatieschakeling worden deze stromen cyclisch permuterend naar uitgangen van de penmtatieschakeling 25 geschakeld. De stroom aan elke uitgang bestaat uit een gelijkstroom van de gewenste sterkte en een daarop gesuperponeerde riirpel, waarvan de koiponenten door de onderlinge verschillen van de stromen van de strocm-verdeelschakeling warden bepaald. De sterkte van de gelijkstroom aan een uitgang is gelijk aan de gemiddelde waarde van de stromen van de 30 strocmverdeelschakeling. Over de cyclustijd van de penmtatieschakeling gerekend heeft de rinpel een gemiddelde waarde gelijk aan nul. De riirpel kan warden weggefilterd door aan elke uitgang van de penmtatieschakeling een filtercondensator te plaatsen.

8205013 . ï EHN 10.531 2

Een nadeel van het gebruik van deze filtercondensatoren is, dat deze door hun grote waarde niet nee geïntegreerd kunnen worden maar extern aan de geïntegreerde schakeling moeten worden toegevoerd.

Hiervoor zijn extra aansluitpennen op de geïntegreerde schakeling 5 benodigd, hetgeen extra kosten met zich meebrengt. Voor bijvoorbeeld een 16 bits digitaal analoog omzetter met een dergelijke precis ie-stroanbronschakeling zijn 16 extra aansluitpennen benodigd.

Het is dan ook het doel van de uitvinding een precisiestroom-bronschakeling met dynamisch cnwisselprincipe aan te geven, waarin de 10 storende rimpel wordt geëlimineerd vrijwel zonder gebruik te maken van externe filtercordensatoren.

Een precislestroanbronschakeling van een in de aanhef genoemde soort wordt daartoe gekenmerkt, doordat de schakeling voorts omvat - een detektieschakeling cm synchroon met het verschijnen van de 15 stromen van de strocmverdeelschakeling aan althans één van de uitgangen van de permutatieschakeling de afwijking van de strocmsterkte van deze stromen ten opzichte van een referentiestrocm te detekteren en voor het synchroon hiermee genereren van een aantal uitgangssignalen, en - een stuurschakeling voor nagenoeg elk uitgangssignaal van de detektie-20 schakeling, welke stuurschakeling de desbetreffende stroom van de strocmverdeelschakeling zodanig regelt, dat de afwijking wordt gereduceerd. -De uitvinding berust op het inzicht, dat het mogelijk is om de afwijking van elk van de stromen van de strocmverdeelschakeling te detekteren en met behulp van deze gedetekteerde afwijkingen de 25 straten van de strocmverdeelschakeling zo bij te regelen, dat elke rimpelkcmponent en daarmee de rinpel vrijwel wordt geëlimineerd.

De stromen aan de uitgangen van de permutatieschakeling bezitten dan de nauwkeurige gelij kstrocmsterkteverhoudingen zonder dat deze straten nog door filtercondensatoren gefilterd hoeven te worden.

30 Verder bezit de precisiestrocmbronschakeling volgens de uitvinding het voordeel, dat bij het in kaskade schakelen interaktie van opeenvolgende precisiestrocmhronschakelingen wardt voorkomen.

Immers bij het in kaskade schakelen van de bekende precis iestrocmbronschakeling werkt de rimpel van de ene trap door in de uitgangsstrcmen 35 van de volgende trap.

Een uitvoeringsvorm van een precisiestroombronschakeling volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat de referentiestrocm gelijk is aan één van de stromen van de strocmverdeelschakeling. In dit t 8205013 4 · PHN 10.531 3 geval wordt de strocmsterkte van de overige straten gelijk gemaakt aan de stroansterkte van de als referentie gekozen stroom van de stroanverdeelschakeling. Voor de referentiestroan hoeft de detektie-schakeling geen uitgangssignaal te leveren, zodat hiervoor ook geen 5 stuurschakeling benodigd is.

Ben verdere uitvoeringsvorm van een precisiestrocmbron-schakeling wardt gekenmerkt, doordat de detectieschakeling omvat - een eerste weerstand, die is gekoppeld met de betreffende uitgang van de permitatieschakeling en welke de stroom aan die uitgang cmzet 10 in een spanning, - een versterkerschakeling met een eerste ingang, die door een scheidings-condensator is gekoppeld met de betreffende uitgang van de permutatie-schakeling, een tweede ingang die een referentiespanning voert en een uitgang, die door een tweede weerstand met de eerste ingang is 15 gekoppeld, en - een verdeelschakeling met een ingang, die is gekoppeld met de uitgang van de versterkerschakeling en een aantal uitgangen, die elk met een stuur schakeling zijn gekoppeld, welke verdeelschakeling synchroon met het verschijnen van de stromen van de strocmverdeelschakeling aan de 20 met de eerste weerstand gekoppelde uitgang van de permutatieschakeling het uitgangssignaal van de versterkerschakeling naar de betreffende uitgang van de verdeelschakeling doarschakelt. Door de scbeidingsconden-sator en door de door de tweede weerstand, die in het algemeen een grote weerstandswaarde dient te bezitten, tegengekoppelde versterker wordt 25 de over de eerste weerstand gevormde spanning aan de eerste ingang toegevoerd. Door de versterker wordt het verschil tussen deze spanning en de referentiespanning op de tweede ingang versterkt, welk verschil evenredig is met de rimpelkcmponent van de spanning over de eerste weerstand. De scheidingscondensatar bezit een capaciteitswaarde die zeer 30 veel kleiner is dan de waarde van de filtercondensatoren bij de bekende precisiestroomhronschakeling, zodat deze in de schakeling kan worden geïntegreerd. De versterkte spanning wordt door de verdeelschakeling zodanig over de stuurschakelingen verdeeld, dat de van een bepaalde stroom afkomstige spanning aan de voor die stroom bestemde stuur-35 schakeling wordt toegevoerd.

Ben verdere uitvoeringsvorm, waarbij elk van de stuur-schakelingen met een logisch signaal wordt gestuurd, wordt gekenmerkt, doordat de versterkerschakeling met de verdeelschakeling is gekoppeld 8205013 PHN 10.531 4 door middel van een kanparator voor het anzetten van het uitgangssignaal van de versterkerschakeling in een digitaal uitgangssignaal, welke kamparator is voorzien van een eerste ingang die is gekoppeld met de uitgang van de versterkerschakeling, een tweede ingang die is gekoppeld 5 net een referentiespanning en een uitgang, die is gekoppeld met de ingang van de verdeelschakeling. Door de konparatar wordt elk van de uitgangsspanningen van de versterkerschakeling vergeleken met een referentiespanning, hetgeen afhankelijk van het groter of kleiner zijn van een uitgangsspanning resulteert in een logische "1" of "0" als uitgangs-10 signaal. Door de verdeelschakeling wordt elk van deze logische signalen veer naar de betreffende stuurschakeling doorgeschakeld.

In dat geval dat de referentiestrocm gelijk is aan één van de stromen \an de strocmverdeelschakeling, wordt weer een verdere uitvoeringsvorm gekenmerkt, doordat de tweede weerstand door een schakelaar 15 wordt overbrugd, welke schakelaar de tweede weerstand kortsluit synchroon met het verschijnen van de referentiestrocm van de strocmverdeelschakeling aan de met de eerste weerstand gekoppelde uitgang van de perirutatie-schakeling. Hierdoor verschijnt aan de uitgang van de kamparator geen uitgangssignaal indien de als referentie gekozen stroom aan de met de 20 eerste veerstand gekoppelde uitgang van de permatatieschakeling verschijnt. lévens wordt hierdoor de scheidingscondénsator qpgeladen totdat de spanning hierover gelijk is aan het verschil van de door de referentiestrocm veroorzaakte spanning over de eerste weerstand en de referentiespanning aan de tweede ingang van de versterker. Gedurende de overige 25 intervallen van de cyclustijd van de pemitatieschakeling werkt de versterkerschakeling als een stroonspanningscmzetter, die de verschillen van de overige stromen met de referentiestrocm cmzet in spanningen, die versterkt aan de uitgang van de versterker verschijnen.

Nog een verdere uitvoeringsvorm wordt gekenmerkt, doordat 30 de tweede weerstand een zeer grote waarde bezit. In dit geval werkt de versterker als een kcmparatar, zodat de kamparator in principe niet meer benodigd is.

Een verdere uitvoeringsvorm wordt gekenmerkt, doordat de stuurschakelingen elk zijn voorzien van een telschakeling, die afhankelijk 35 van het logische signaal aan de betreffende uitgang van de verdeelschakeling een aantal logische signalen genereert. De telschakelingen kunnen eenvoudige tellers zijn, waarvan de stand met één verhoogd of verlaagd wordt afhankelijk v^n het logische signaal aan de uitgangen 8205013 PHN 10.531 5 van de verdeelschakelingen.

Volgens een verdere uitvoeringsvorm kan elke stuurschakeling voorts zijn voorzien van een digitaal -analoog omzetter, die de uitgangssignalen van een telschakeling omzet in een analoge uitgangs-5 stroom met behulp waarvan de betreffende stroom van de strocnwerdeel-schakeling wordt geregeld.

Ben andere uitvoeringsvorm, waarbij de signalen van de detektieschakeling niet eerst in een logisch signaal maar rechtstreeks in een analoog stuursignaal worden omgezet, wordt gekenmerkt, doordat 10 elke stuurschakeling is voorzien van een integrator die het signaal op de betreffende uitgang integreert en met behulp waarvan de betreffende stroom van de strocmverdeelschakeling wordt geregeld.

De precieze wijze waarop het stuursignaal de stromen van de stroonwerdeelschakeling regelt, is mede afhankelijk van de wijze, 15 waarop de strocmverdeelschakeling is cpgebouwd.

Volgens een uitvoeringsvorm, waarbij de stroomwerdeelschake-ling wordt gevormd door een aantal parallel geschakelde trans is toren, waarvan de emitters via gelijke veerstanden met een gemeenschappelijk punt op een vaste spanning zijn gekoppeld, is de uitgang-van een 20 stuurschakeling gekoppeld met de emitter van een transistor. Hierbij wordt bijvoorbeeld door middel van een strocmspiegel, al of niet voorzien van een operationele versterker, een stroom in de kollektor-emitterwagen van de parallel geschakelde transistoren geproduceerd. Doordat de weerstanden zijn gekoppeld met een gemeenschappelijk punt 25 op vaste spanning, wordt door het meer of minder stroom sturen doereen emitterweerstand de kollektorstroom van een transistor veranderd, zonder dat daarbij de kollektorstrcmen van de andere trans istoren veranderen, zodat de som van de kollektorstrcmen verandert.

Een andere uitvoeringsvorm, waarbij de stroomverdeelschakeling 30 wordt gevormd door een aantal parallel geschakelde trans istoren, waarvan de emitters via gelijke weerstanden met een gemeenschappelijk punt zijn gekoppeld, waaraan een kans tan te stroom wordt toegevoerd, wordt gekenmerkt, doordat de logische uitgangssignalen van elke telschakeling warden opgeslagen in een buffergeheugen en na afloop 35 van een cyclus van de pernutatieschakeling gelijktijdig schakelaars in- en uitschakelen, waarmee weerstanden parallel aan een emitterweerstand werden geschakeld. Bij voorkeur worden deze schakelaars gevormd door veldeffekt -transistoren. Bij stroonverdeelschakelingen, 8205013 PHN 10.531 6 waarbij uitgegaan wordt van een kanstante sonstroan bevindt het gemeenschappelijke aansluitpunt van de emitters zich niet cp een vaste spanning, maar is zwevend uitgevoerd. Dit is bijvoorbeeld het geval bij in kaskade geschakelde precisiestroanbronnen, waarbij de 5 uitgangsstrocm aan één van de uitgangen van de permutatieschakeling als sonstroan van de stroanverdeelschakeling van een volgende trap dient. In dat geval zou het toevoeren van een regelstrocm aan een emitter van een transistor direct een toename van de sonstroan tot gevolg hebben. Dit is niet toegestaan aangezien de sonstroan konstant 10 moet blijven. Cp deze wijze is het dan ook niet mogelijk de stromen van de stroanverdeelschakeling aan elkaar gelijk te maken. Door het in- en uitschakelen van veerstanden parallel aan de emitterweerstanden kan de onderlinge verhouding van de stromen worden gewijzigd zonder de scmstrocm te wijzigen.

15 De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van bij gaande tekening, waarvan figuur 1 een eerste uitvoeringsvorm van een precisiestrocmbranschake-ling volgens de uitvinding toont, figuur 2 een tweede uitvoeringsvorm van een precisiestrocmbraischake-20 ling volgens de uitvinding toont, figuur 3 een derde uitvoeringsvorm van een precisiestroonbronschake-ling volgens de uitvinding toont.

In figuur 1 wordt schematisch een eerste uitvoeringsvorm van een precisiestroonbronschakeling volgens de uitvinding getoond.

25 In het algemeen omdat een dergelijke precisiestroonbron- schakeling een stroanverdeelschakeling 1, die een aantal in hoofdzaak gelijke stromen levert aan een permutatieschakeling 13, die deze stromen cyclisch permuterend naar uitgangen schakelt. De gelijkstromen aan deze uitgangen vertonen een rimpel, die door de ongelijk-30 heid van de stromen van stroanverdeelschakeling 1 wordt gevormd.

Een detektieschakeling 30 detekteert de van elke stroom van de stroanverdeelschakeling 1 afkomstige riirpelkamponent en voert deze toe aan de voor die stroom bestemde stuurschakeling van de set stuur-schakelingen 50. Deze stuurschakeling levert een regelstrocm, waarmee 35 de betreffende strocm zodanig wordt bijgeregeld, dat de riirpelkcmponent nagenoeg verdwijnt.

De stroanverdeelschakeling 1 wordt in deze uitvoeringsvorm gevormd door parallel geschakelde trans is toren 2, 3, 4 en 5, waarvan 8205013 PHN 10.531 7 de emitters via gelijke weerstanden 6, 7, 8 en 9 zijn verbonden met een gemeenschappelijk aansluitpunt 10, dat een vaste spanning veert en in dit geval het negatieve voedingsaansluitpunt is. De gemeenschappelijke basis van de transistoren 2, 3, 4 en 5 wordt aangestuurd 5 door een versterker 11, waarvan de ingang is gekoppeld met de uitgang van een stroombron 12. Door de versterker 11 wordt de spanning op de gemeenschappelijke basis zodanig geregeld, dat de som van de straten aan de uitgangen 20 en 21 van de permitatieschakeling 13 gelijk is aan fe stroom van de stronten 12. De uitgangsstoven i,, ij, ij en 10 i4 zijn door de beperkte nauwkeurigheid van het integratieproces slechts in hoofdzaak aan elkaar gelijk en in dit geval door de splitsing van de stroom 210 van de stroombron 12 nagenoeg gelijk aan IQ. De stromen i-j, ij, ij en i4 worden toegevoerd aan de ingangen 14, 15, 16 en 17 van de permitatieschakeling 13. De permutatie schakeling 13 wordt 15 bestuurd door een schakeling 22, bijvoorbeeld een schuif register, dat op zijn beurt wordt bestuurd door een klokgenerator 23. De werking van de permitatieschakeling 13 is uitvoerig beschreven in de reeds genoemde Amerikaanse octrooischriften 3,982,172 en 4,125,803.

Hier kan werden volstaan met' te vermelden, dat de permitatieschakeling 20 13 elk van de stromen , ij, ij en i4 cyclisch permiterend in vier tijdsintervallen, die tesamen de cyclustijd T vonten, naar elk van de uitgangen 18, 19, 20 en 21 van de permitatieschakeling 13 doorschakelt. Aan elke van de uitgangen 18, 19, 20 en 21 verschijnen dus achtereenvolgens de stromen Ij, i2, ij en i^. De gelijkstroom aan elk van de 25 uitgangen 18, 19, 20 en 21 is gelijk aan de gemiddelde waarde I van de stromen Ij, ij, ij en i4· Rond deze gemiddelde waarde IQ vertonen de uitgangsstremen een rimpel, waarvan de kanponenten worden gevormd door de ongelijkheid van de stranen ir ij, i3 en i4. Aan de uitgangen 24, 25 en 26 van de precisiestroomhranschakeling verschijnen, afgezien 30 van de rimpel, gelijkstromen, waarvan de gelijkstroemsterkte nauwkeurig gelijk is aan respektievelijk 2IQ, IQ en 1Q. In de uitgangsleiding naar uitgang 25 is een weerstand 27 met weerstandswaarde R1 opgenemen, die de stroom in deze uitgangsleiding cmzet in een spanning. De uitgang 19 van de permutatieschakeling 13 is gekoppeld met de ingang 31 van een 35 detektieschakeling 30. De ingang 31 is door middel van een scheidings-condensatar 35 met capaciteitswaarde C gekoppeld met de inverterende ingang 33 van een versterker 32, waarvan de niet-inverterende ingang 34 een vaste spanning, in dit geval een spanning nul voert. De uitgang 36 8205013 * PHN 10.531 8 is door een weerstand 37 met weerstandswaarde teruggekoppeld met de inverterende ingang 33. De weerstand 37 kan worden kortgesloten door een schakelaar 38 met behulp van een signaal S1, dat van de klok-generator 23 wordt afgeleid. De uitgang 36 is verder gekoppeld met de 5 inverterende ingang 41 van een kcnparator 40, waarvan de niet-inver-terende ingang 42 een referentiespanning voert en in dit geval dezelfde vaste spanning voert als de ingang 34 van de versterker 32.

De uitgang 43 van de kcnparator 40 is gekoppeld met de ingang 46 van een dekodeerinrichting 45. Deze dekodeerinrichting 45 wordt bij-10 voorbeeld gevormd door een geklokte flip-flop met een 1 naar 4 dekodeer-der, waarvan alleen de drie uitgangen 47, 48 en 49 worden gebruikt.

De detektieschakeling 30 verkt als volgt. In het eerste interval van de cyclustijd van de permutatieschakeling 13 verschijnt over de weerstand 27 bijvoorbeeld een met stroon i^ overeenkomende spanning .

15 Synchroon hiermee wordt met behulp van signaal de schakelaar 38 gesloten, waardoor ingang 33 dezelfde spanning voert als ingang 34, d.w.z. een spanning van nul volt. De kondensatar 35 laadt zich cp tot over de kondensatar 35 de met stroom i^ overeenkomende spanning staat.

De ingangen 41 en 42 voeren eveneens een spanning van 0 volt, zodat de 20 spanning op de uitgang 43 van de kcnparator 40 gelijk is aan 0 volt.

Dit signaal wordt toegevoerd aan een uitgang van de decodeerinrichting 45, die niet is doorverbonden met een stuurschakeling.

In het tsreede tijdsinterval verschijnt bijvoorbeeld een met ±2 overeenkomende spanning V2 over de weerstand 37 . Synchroon hiermee 25 wordt schakelaar 38 geopend. De weerstandswaarde van weerstand 37 is zo groot, dat de tijdconstante voor het cpladen van condensator 35 zeer groot is. De condensator 35 wordt dan niet opgeladen tot een spanning V^, maar de spanning over de condensator 35 blijft gelijk aan VI. De versterker 32 met terugkcppelweerstand 37 werkt hierdoor 30 als strocmspanningscmzetter, die het strocmverschil cmzet in een versterkte uitgangsspanning, die aan de uitgang 36 verschijnt.

Deze uitgangsspanning wordt toegevoerd aan de ingang 41 van de konparator 40. Afhankelijk of de uitgangsspanning van de versterker 32 groter of kleiner is dan de spanning van 0 volt op de ingang 42 is de spanning 35 cp de uitgang 43 van de kcmparator 40 hoog of laag, hetgeen als een logisch signacil met waarde "1" of "0" wordt gebruikt. De decodeerinrichting 45 schakelt dit signaal synchroon door naar de uitgang 47 van de detectieschakeling 30.

8205013 # * PHN 10.531 9

Opgemerkt woedt dat de waarde van weerstand 37 ook oneindig groot gekozen kan warden. In dat geval werkt de versterker 32 al als een kenparator, zodat de kenparator 40 kan worden weggelaten.

Cp dezelfde wijze verschijnen in het derde en vierde tijds-s interval van de cyclustijd aan de uitgang 36 van de versterker 32 spanningen, die evenredig zijn met de respektievelijke strocnwer-schillen i-j-i^ en i^-i^. Hierbij blijft de spanning over de condensator 35 gelijk aan V1. De versterkte spanningen aan de uitgang 36 warden door de karparatar 40 omgezet in logische signalen, die door de 10 decodeer inrichting naar de uitgangen 48 en 49 warden doargeschakeld.

Op deze wijze verschijnt aan elk van de uitgangen 47, 48 en 49 synchroon met de intervaltijd van de permutatieschakeling 13 een logisch signaal met een waarde, die bepaald wordt door het groter of kleiner zijn van de respektievelijke stroom i2, i^ en i^ dan de als 15 referentie gekozen stroom i^ van de strocmverdeelschakeling 1. De dekodeer-schakeling 45 zorgt ervoor, dat de spanning aan een uitgang niet verandert tot aan het overeenkomstige interval van de volgende cyclus van de pemutatieschakeling 13.

De uitgangen 47, 48 en 49 van de detektieschakeling zijn 20 verbonden met de ingangen 51, 52 en 53 van een drietal op gelijke wijze opgebouwde stuurschakelingen. De stuur schakelingen zijn voorzien van telschakelingen 54 , 55 en 56, waarvan de uitgangen 57, 58 en 59 zijn gekoppeld met de ingangen van digitaal-analoog cmzetters 60, 61 en 62 met uitgangen 63, 64 en 65.

25 De teller 54 is bijvoorbeeld een zes-bits teller met een tekenbit, dat de stroomrichting aan de uitgang 63 van de zes bits digitaal-analoog omzetter 60 vastlegt. De digitaal-analoog omzetter 60 levert geen uitgangsstroem indien de tellerstand gelijk aan nul is. Afhankelijk van de waarde van het logische signaal aan de uitgang 47 30 wordt de stand van de teller 54 met één verhoogd of verlaagd. Deze stand wordt aan de uitgangen 57 vertaald in een zestal logische signalen, welke met behulp van de zes-bits digitaal-analoog omzetter 60 worden omgezet in een analoge uitgangsstroem. Deze stroom wordt toegevoerd aan de emitter van transistor 3, hetgeen afhankelijk van een toe- of 35 afname van de spanning over de weerstand 7 resulteert in een af- respectievelijk toename van de stroom i2· Op dezelfde wijze wordt met de uitgangsstroem van de digitaal-analoog omzetters 61 en 62 de stroom i^ en i^ bijgeregeld. , 8205013 EHN 10.531 10

De gewijzigde stremen i^ en i^ worden in een volgende cyclus weer vergeleken net de referentiestroam i^. Door het wijzigen van de straten ^ · ^3 en ^4 verandert tevens de gemiddelde waarde van de stromen i^, 13 en i^. De son van de straten aan de uitgangen 5 20 en 21 van de permutatieschakeling 13 dient, afgezien van de ingangs- stroom van versterker 11gelijk te zijn aan de stroom 2Iq van de stroombron 12. De versterker 11 regelt de gemeenschappelijke basisspanning nu zo dat aan deze voorwaarde wordt voldaan, zodat ook de gemiddelde waarde van de straten i^, ^3 en 14 gelijk is aan IQ.

10 Op bovenbeschreven wijze worden de stromen i2, i^ en i^ net zolang bijgeregeld totdat deze vrijwel gelijk zijn aan de stroem i^ en wordt i^ tegelijkertijd bijgeregeld totdat deze gelijk is aan IQ.

Aan de uitgangen 24, 25 en 26 van de precisiestrocmhronschakeling staan dan straten vrijwel zonder rinpel ter beschikking, die zich 15 nauwkeurig verhouden ais 21^¾.

Ben tweede uitvoeringsvoorbeeld van een precis iestroaiibron-schakeling volgens de uitvinding wordt toegelicht aan de hand van fig. 2. Gelijke onderdelen zijn met dezelfde verwijzingscijfers als in figuur 1 aangeduid.

20 De detektieschakeling 30 bevat weer een door weerstand 37 tegengekoppelde versterker 32, waarvan de ingang 33 door de konden-sator 35 met de uitgang 19 van de pemitatieschakeling 13 is gekoppeld en waarvan de ingang 34 een referentiespanning van 0 volt voert. De uitgang 36 van de versterker 32 is rechtstreeks gekoppeld 25 met de dekodeerinrichting 45. De weerstand 37 kan weer worden kortgesloten door schakelaar 38.

, In het eerste tijdsinterval van de cyclustijd van de permutatieschakeling 13 is de schakelaar 38 gesloten, zodat aan de uitgang 36 van de versterker 32 geen signaal aanwezig is en wordt 3Q de condensator 35 qpgeladen tot een spanning V1, die door de stroem i^ over de weerstand 27 wordt opgewekt. In de volgende intervallen van de cyclustijd is de schakelaar 38 geopend. De waarde van weerstand 37 is weer zo groot dat de lading van condensator 35 niet verandert. De versterker 32 met weerstand 37 werkt dan weer als stroemspanningsemzetter. 35 Aan de uitgang 36 van de versterker 32 verschijnen achtereenvolgens spanningen, die evenredig zijn met de strocmverschillen i^^/ i-j-i^ en i.j-ij. Deze versterkte spanningen warden door de dekodeerschakelaar 45 naar de respectievelijke uitgangen 47, 48 en 49 doorgeschakeld. De 8205013 PHN 10.531 11 uitgangen 47, 48 en 49 zijn weer verbeenden met de ingangen 51, 52 en 53 van drie stuurschakelingen in het blek 50. De stuurschakelingen worden gevormd door integratoren, die zijn voorzien van versterkers 70, 71 en 72, waarvan de inverterende ingangen door de weerstanden 5 79, 80 en 81 met de ingangen 51, 52 en 53 zijn verbonden en welke zijn tegengekcppeld door kondensataren 73,74 en 75. In de uitgangs-leidingen van de integratoren zijn weerstanden 76, 77 en 78 opgenaten.

De uitgangen 63, 64 en 65 van de stuurschakelingen zijn weer aangesloten op de emitters van de transistaren 7, 8 en 9.

10 De spanning cp de uitgang 49 wordt door de integrator met versterker 70 geïntegreerd, waarna de geïntegreerde spanning door de weerstand 76 wondt omgezet in een stroom. Met deze stroom wordt de oollectarstrocm lj van transistor 3 bljgaregeld, zodat het verschil set stram 1, werft verklein!. Evenzo «rfen de stresen ij en ^ 15 door de stromen aan de uitgangen 64 en 65 bijgeregeld. De versterker 11 stuurt hierbij de spanning op de gemeenschappelijke basis, zodanig dat de gemiddelde waaide van de stresen 1,, i,, ^ en 1, gelijk Blijft aan IQ. In volgende cycli van de pennutatieschakeling 13 worden de stromen i2, i3 en i4 net zo lang bijgeregeld totdat deze gelijk zijn 20 aan i1. Aan de uitgangen 24 , 25 en 26 van de precis ie straDmbronschakeling staan dan stromen ter beschikking, die zich verhouden als 2I0:Iq:I0 ' en die nagenoeg geen rimpel vertonen.

Bij de eerste en tweede uitvoeringsvorm wordt de gemeenschappelijke basis van de transistoren 2, 3, 4 en 5 van de strocnr 25 verdeelschakeling op een in hoofdzaak vaste spanning gehouden door de versterker 11. De strocmveideelschakeling 1 verkt als een strocmspiegel waarbij de stroom IQ in de kollektorleidingen van de transistoren 2, 3, 4 en 5 wordt gereproduceerd.

In plaats van stroombron 12 en versterker 11 kan de gerneen-30 schappelijke basis ook op een vaste spanning warden gehouden door deze basis bijvoorbeeld te koppelen met de basis van een als diode geschakelde transistor, waarvan de emitter met een gelijke weerstand met het gemeenschappelijke punt is gekoppeld en waarvan de kollektor net een hoog-ohmige stroombron is gekoppeld.

35 Bij dit type stroonwerdeelschakeling bevindt de gemeenschappe lijke basis zich op een vaste spanning, ten opzichte van het cp» een vaste spanning bevindende gemeeenschappelijke aansluitpunt van de emitter-weerstanden, dat bijvoorbeeld met het negatieve yoedingsaansluitpunt 8205013 PHN 10.531 12 verbonden is. Hierdoor kan de stroon van een transistor van de stroonverdeelschakeling worden bijgeregeld door het toevoeren van een stroon aan de emitter zonder dat dit de stroon van een andere transistor van de stroonverdeelschakeling direct beïnvloedt. De son 5 van de stromen van de transistoren van de stroonverdeelschakeling mag hierbij toe- of af nemen.

Bij een stroonverdeelschakeling waarbij het gemeenschappelijke aansluitpunt van de emitterweerstanden is verbonden met een stroombron, zoals bij in kaskade geschakelde precisiestroonhronnen het geval is, 10 mag geen regelstrocm aan een emitter worden toegeveerd, omdat de semstroon gelijk aan de stroan van de stroombron moet blijven. In dat geval moet een zwevende sturing worden toegepast.

Een derde uitvoeringsvorm van een precisiestroanbronschakeling met een dergelijke zwevende sturing wordt toegelicht aan de hand van 15 figuur 3. Gelijke onderdelen zijn net dezelfde verwijzingscijfers aangegeven als in figuur 1.

De stroonverdeelschakeling bevat weer parallel geschakelde trans istoren 2, 3, 4, 5, waarvan de emitters via weerstanden 6, 7, 8 en 9 gemeenschappelijk zijn verbonden met een stroombron 80, die bijvoorbeeld 20 de uitgangsstroon van een vorige precis iestroanbronschakeling is.

De weerstand 6 heeft een waarde j Rj en de weerstanden 7, 8 en 9 hebben een waarde j . Parallel aan de weerstand 7 kunnen weerstanden 81, 82 en 83 met respectievelijke waarden , ½R^ en 2R^ geschakeld worden door middel van veldeffekt-transistoren 84, 85 en 86. Evenzo 25 kunnen weerstanden 87, 88 en 89 door middel van trans istoren 90, 91 en 92 parallel aan weerstand 8 en veerstanden 93, 94 en 95 door middel van trans istoren 96, 97 en 98 parallel aan weerstand 9 worden geschakeld. De som van de uitgangsstremen i^, i2, en i^ van de stroonverdeelschakeling is gelijk aan de stroom 4IQ van de stroombron 30 80. Door de permutatieschakeling 13 worden de stromen weer cyclisch permterend naar de uitgangen 18, 19, 20 en 21 doorgeschakeld. De detektieschakeling 30 is op dezelfde wijze opgebouwd als beschreven aan de hand van figuur 1. Aan de uitgangen 47, 48 en 49 verschijnen in de achtereenvolgende intervallen van de cyclus logische signalen, waarvan 35 de waarde bepaald wordt door het groter of kleiner zijn van de straten i2, i^ en dan de stroan i^, welke signalen worden toegevoerd aan de ingangen 51, 52 en 53 van tellers 110, 111 en 112. Afhankelijk van de waarde van het logische signaal aan uitgang 47 wordt de teller- 8205013 FHN 10.531 13 stand met één verhoogd of verlaagd. Om zowel omhoog als omlaag te kunnen regelen wordt uitgegaan van een tellers cand, waarbij de weerstanden 82, 88 en 94 parallel aan de respectievelijke weerstanden 7, 8 en 9 zijn geschakeld. De weerstand 6 heeft een waarde van y R, die 5 gelijk is aan de waarde van de parallelschakeling van de weerstanden 7 en 82; 8 en 88, en 9 en 94 net respectievelijke waarden en ½R.], opdat in de uitgangssituatie de straten i^, i2, i3 en i4 in hoofdzaak aan elkaar gelijk zijn.

De tellerstand van teller 110 geeft aan zijn uitgangen een 10 drietal logische signalen, die worden toegevoerd aan een buffergeheugen 125, dat de logische signalen tot na afloop van een permutatiecyclus vasthoudt. Evenzo werden in de volgende intervallen van de cyclustijd de logische signalen overeenkomend met de tellerstand van de tellers 111 en 112 opgeslagen in de buffergeheugens 126 en 127. Na afloop van 15 de volledige permutatiecyclus warden de signalen van de buffergeheugens 125, 126 en 127 tegelijkertijd vrijgegeven. Het buffergeheugen 125 geeft aan de uitgangen 130, 131 en 132 een drietal logische signalen, die de transistaren 84 , 85 en 86 besturen, zodat een bepaalde kombinatie van de weerstanden 81, 82 en 83 parallel aan weerstand 7 wordt 20 geschakeld. Evenzo wordt een kombinatie van de weerstanden 87, 88 en 89 met behulp van logische signalen aan de uitgangen 140, 141 en 142 van buffergeheugen 126 parallel aan weerstand 8 en een kombinatie van weerstanden 93, 94 en 95 net behulp van logische signalen aan de uitgangen 150, 151 en 152 van buffergeheugen 127 parallel aan weerstand 25 9 geschakeld. De verhouding van de stromen Lj, i^, i^ en i4 wordt hterfo® tegelijkertijd gewijzigd, waarbij de son van de stroman i,, ij, ij en i4 gelijk blijft aan 4IQ. De buffergeheugens 125, 126 en 127 zijn hierbij benodigd, omdat ten gevolge van het constant moeten blijven van de somstroem de verhoudingen tussen de stromen niet onafhankelijk 30 van elkaar gewijzigd kunnen worden. In de volgende cyclus van de pernutatifischakeling worden de stromen i2, i-j en i4 opnieuw met i^ vergeleken. De stromen i2, i^ en i4 worden op deze wijze net zo lang bijgeregeld, totdat de stromen i2, Lj en i4 aan elkaar gelijk zijn. Aan de uitgangen 24, 25 en 26 staan dan straten zonder rimpel ter 35 beschikking met de nauwkeurige verhouding 2I0:I0:I0·

Bij de getoonde uitvoeringsvormen is het aantal uitgangen van de permutatieschakeling steeds gelijk aan het aantal ingangen van de permutatieschakeling. Bovendien is de onderlinge grootte-verhouding 8205013 EHN 10.531 14 van de stromen aan de uitgangen van de permutatieschakeling steeds nagenoeg gelijk aan één. Bij een precisiestrocmhronschakeliag volgens de uitvinding kan het aantal uitgangen ook echter verschillen van het aantal ingangen van de pemutatieschakeling, kan het aantal 5 stronen dat in één periode van de cyclustijd naar een uitgang stroomt ongelijk aan één zijn en kan het aantal stromen dat in een periode van de cyclustijd naar elke uitgang stroomt verschillend zijn.

Zo kan bijvoorbeeld de strocmverdeelschakeling vijf nagenoeg gelijke stromen leveren aan vijf ingangen van een permutat ieschakeling 10 met t&ee uitgangen. De stromen worden bijvoorbeeld zo doorgeschakeld, dat aan de ene uitgang steeds twee en aan de andere uitgang steeds drie stromen verschijnen, en dit volgens een cyclisch penruterend patroon. Door herhaald optellen en aftrekken van de signalen aan deze uitgangen kunnen de onderlinge afwijkingen van de stromen van 15 de strocmverdeelschakeling worden verkregen, waarvan weer stuursignalen warden afgeleid, waarmee de stromen van de strocmverdeelschakeling gelijk warden gemaakt. De stromen aan de twee uitgangen van de pemu-tatieschakeling bezitten dan een nauwkeurige sterkte verhoud ing van 2:3.

Cp deze wijze is het mogelijk alle verhoudingen van 4:1, 3:2, 2:3 en 20 1:4 te maken.

Voorts kunnen de stromen van de strocmverdeelschakeling inschakelbaar gemaakt worden. Hiermee kunnen in het voorbeeld van een pernutatieschakeling met vijf ingangen en twee uitgangen alle verhoudingen tussen 4:1 en 1:4 gemaakt worden. Ook hierbij kunnen door herhaald 25 optellen en aftrekken weer de onderlinge verschillen van de ingeschakelde stromen van de strocmverdeelschakeling verkregen warden met behulp waarvan deze straten onderling gelijk gemaakt kunnen worden.

Het zal duidelijk zijn dat binnen het kader van de uitvinding voor de deskundige een groot aantal variaties cp de gegeven uitvoer ings-30 vormen mogelijk is.

35 8205013

Claims (13)

1. Precisiestroomhranschakeling voor het opwekken van een aantal stranen met onderling nauwkeurige verhoudingen van de strocm-sterkten omvattende - een strocmverdeelschakeling voor het opwekken van een aantal stranen 5 net in hoofdzaak gelijke strocmsterkten, - een permutatieschakeling om de stromen van de stroomverdeelschakeling volgens een cyclisch pennuteiend patroon naar uitgangen van de permu-tatieschakeling te schakelen, zodat aan die uitgangen stromen ter beschikking staan net gemiddelde waarden, die onderling een nauwkeurige 10 verhouding bezitten en met een rinpel waarvan de karpanenten door het verschil van de stromen van de strocmverdeelschakeling worden bepaald, net het kenmerk, dat de schakeling voorts omvat - een detektieschakeling cm synchroon met het verschijnen van de stromen van de stroomverdeelschakeling aan althans één van de uitgangen 15 van de permutatieschakeling de afwijking van de strocmsterkte van deze stromen ten opzichte van een referentiestrocm te detekteren en voer het synchroon hiermee genereren van een aantal uitgangssignalen, en - een stuurschakeling voor nagenoeg elk uitgangssignaal van de detektieschakeling, welke stuurschakeling de desbetreffende stroom van 20 de strocmverdeelschakeling zodanig regelt, dat de afwijking wordt gereduceerd.'

2. Precislestroanbronschakeling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de referentiestrocm gelijk is aan één van de stromen van de strocmverdeelschakeling.

3. Precisiestrocmbaronschakeling volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de detektieschakeling omvat - een eerste weerstand, die is gekoppeld met de betreffende uitgang van de permutatieschakeling en welke de stroom aan die uitgang omzet in een spanning, 3q - een versterkerschakeling met een eerste ingang, die door een scheidingscondensatar is gekoppeld met de betreffende uitgang van de permutatieschakeling, een tweede ingang die een refenentiespanning voert en een uitgang, die door een tweede weerstand met de eerste ingang is gekoppeld, en een verdeelschakeling met een ingang, die is 35 gekoppeld met de uitgang van de versterkerschakeling en een aantal uitgangen, die elk met een stuurschakeling zijn gekoppeld, welke ver-deeIschakeling synchroon met het verschijnen van de stromen van de strocmverdeelschakeling aan de met de eerste weerstand gekoppelde uitgang 8205013 i PHN 10.531 16 van de pernutatieschakeling het uitgangssignaal van de versterker-schakeling naar de betreffende uitgang van de verdeelschakeling doorschakelt.

4. Precisiestrocmbronschakeling volgens conclusie 3, net het 5 kenmerk, dat de versterkerschakeling net de verdeelschakeling is gekoppeld door middel van een kanparator voor het anzetten van het uitgangssignaal van de versterkerschakeling in een digitaal uitgangssignaal, welke kcmparator is voorzien van een eerste ingang die is gekoppeld met de uitgang van de versterkerschakeling, een tweede ingang 10 die is gekoppeld met een tweede referentiespanning en een uitgang, die is gekoppeld met de ingang van de verdeelschakeling.

5. Precisiestroambronschakeling volgens conclusie 3 of 4, waarbij de referentiestrocm gelijk is aan één van de stronen van de stroanverdeelschakeling, met het kenmerk, dat de tweede weerstand door 15 een schakelaar wordt overbrugd, welke schakelaar de tweede weerstand kortsluit synchroon met het verschijnen van de referentiestrocm van de stroanverdeelschakeling aan de met de eerste weerstand gekoppelde uitgang van de pennutatieschakeling.

6. Precisiestrocmbronschakeling volgens conclusie 5, met het 20 kenmerk, dat de tweede weerstand een zeer grote waarde bezit.

7. Precis iestrocmbronschakeling volgens conclusie 4, 5 of 6, met het kenmerk, dat de stuurschakelingen elk zijn voorzien van een tel-schakeling, die afhankelijk van het logische signaal aan de betreffende uitgang van de verdeelschakeling een aantal logische signalen genereert.

8. Precis iestroambronschakeling volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat elke stuurschakeling voorts is voorzien van een digitaal-analoog omzetter, die de uitgangssignalen van de telschakeling anzet in een analoge uitgangsstroan met behulp waarvan de betreffende stroom van de stroanverdeelschakeling wordt geregeld.

9. Precisiestrocmbronschakeling volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de stuurschakelingen elk zijn voorzien van een integrator, die het signaal op de betreffende uitgang van de verdeelschakeling integreert en met behulp van welk geïntegreerd signaal de betreffende stroom van de stroanverdeelschakeling wordt geregeld.

10. Precisiestrocmbronschakeling "volgens conclusie 8 of 9, waarbij de stroanverdeelschakeling wordt gevormd door een aantal parallel geschakelde trans is toren, waarvan de emitters via gelijke weerstanden met een gemeenschappelijk punt op een vaste spanning zijn 8205013 PHN 10.531 17 gekoppeld, met het kenmerk, dat de uitgang van een stuurschakeling is gekoppeld net de emitter van een transistor.

11. PrecisIestroanhroischakeling volgens conclusie 7, waarbij de stroonverdeelschakeling wordt gevormd door een aantal parallel 5 geschakelde transistoren, waarvan de emitters via gelijke weerstanden met een gemeenschappelijk punt zijn gekoppeld, waaraan een kanstante stroom wordt toegevoerd, met het kenmerk, dat de logische uitgangssignalen van elke telschakeling werden opgeslagen in een buffer-geheugen en na afloop van een cyclus van de pemutatieschakelirg gelijk-10 tijdig schakelaars in-enuitschakelen, waarmee weerstanden parallel aan een emitterweerstand worden geschakeld.

12. Precisiestroaribronschakeling volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de schakelaars worden gevormd door veldeffekt-trans is toren.

13. Precisiestrocrobronschakeling volgens conclusie 11 of 12, 15 met het kenmerk, dat de kans tante stroom gelijk is aan een uitgangs-stroom van een vorige precis iestrocmfcrcnschakeling. 20 25 30 35 8205013