Аналого-цифровой преобразователь

Аналого-цифровой преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскнх

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 01.09.78 (21) 2695403/18-21 с присоединением заявки РЙ (23 ) Приоритет

Н 03 К 13j175

Гееударатеенный комитет

СССР"

Опубликовано 15.09.80. Бюллетень J% 34 (53) Д К б81.325 (088.8) па делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 15.09.80 (72) Авторы изобретения

А. Г. Милехин, А. П. Балаев, И. Д. Большагин и В. Н. Пауласкас (71) Заявитель (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Устройство относится к области автоматики,. вычислительной техники и может использовать ся в системах обработки информации.

Известны быстродействующие параллельные аналого-цифровые преобразователи, где кванто5 вание сигнала осуществляется одновременно с помощью набора компараторов, включенных параллельно по отношению к источнику сигнала (11.

К недостаткам подобного типа преобразова10 телей следует отнести удвоение объема оборудования с добавлением каждого нового разряда.

Известен аналого-цифровой,, п1зеобразователь, содержащий и компараторов и 2 — 1 диффе15 ренциальных каскадов на транзисторах, первЫе базы которых подключены к входной клемме преобразователя, а вторые — к резисторному делителю, подключенному к источнику напряжения смещения, а в каждом разряде прямой выход дифференциального каскада соединен с инверсным выходом соседнего дифференциального каскада и подключен к инвертирующему входу компаратора, к которому через резистор подключен выход источника коллекторкого напряжения (2).

К недостаткам подобного АЦП следует отнести недостаточно высокое быстродействие и точность, обусловленные использованием сигнала одной полярности, снимаемого с одного из выходов дифференциальных пар транзисторов и подаваемого на вход порогового устройства.

Целью изобретения является повышение быстродействия и точности аналого-цифрового преобразователя.

Цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий и компараторов и 2 — 1 дифференциальных каскадов на тт транзисторах, первые базы которых подключены к входной клемме преобразователя, а вторые — к резисторному делителю, подключенному к источнику напряжения смещения, а в каждом разряде прямой выход дифференциального каскада соединен с инверсным выходом сосед:него дифференциального каскада и подключен к инвертирующему входу компаратора, к кото-! рому через резистор подключен выход источника коллекторного напряжения, введены и допол764125

3 нительных источников коллекторного напряже ния и и дополнительных резисторов, первые выводы которых соединены с выходами пдополнительных источников коллекторно-о напряжения, а вторые подключены к неинвертирующим входам соответствующих компараторов разряда, а в каждом разряде инверсный выход дифференциального каскада соединен с прямым выходом соседнего дифференциального каскада и подключен к неинвертирующему входу ком- 10 паратора данного разряда.

На фиг. 1 приведена структурная схема преобразователя; на фиг. 2 — принципиальная схе-, ма двух дифференциальных каскадов; на фиг.

3, 4 — эпюры напряжений на нагрузочных ре- 15 з исторах.

Аналого-цифровой преобразователь состоит из источника входного сигнала 1, резисторного делителя 2, источника 3 напряжения смещения, дифференциальных транзисторных каскадов 4 — 20

10, резисторов 11-16 нагрузки, источников питания 17 — 20, компараторов 21 — 23. С выхода источника 1 сигнал поступает на одни базы дифференциальных каскадов 4 — 10, а на другие базы этих каскадов подаются напряжения смеще- 25 ния от источника напряжения 3 через резисторный делитель 2. Общее количество дифференциальных пар равно 2 — 1, а число резистои ров в цепи смещения равно и. Прямой выход первого дифференциального каскада 4 соединен с инверснь1м выходом третьего дифференциального каскада 6 и т.д., с прямым выходом (2 — 3) каскада 8, с инверсным выходом и (2 — 1) каскада 10, резистором 12 нагрузки и и инвертирующим входом компаратора 23. Ин- З5 версный выход первого дифференциального каскада 4 соединен с прямым выходом третьего каскада 6 и т.д., инверсным выходом (2" — 3) каскада 8, с прямым выходом (2 — 1) каскада 10, резистором 11 нагруз- 40 ки и неинвертирующим входом компаратора 23.

Все эти соединения обеспечивают получение младшего и-го разряда АЦП в коде Грея. Аналогичным образом соединяются остальные дифференциальные каскады. 45

На фиг. 2 представлены соединения двух дифференциальных каскадов 4 и 6, содержащих транзисторы 24 — 27, источники токов 28, 29, клеммы 30, 31 подачи направления смещения, причем входной сигнал подан на базы биполярных транзисторов 24, 25, на базы транзисторов 26, 27 поданы соответствующие напряжения смещения. Коллектор транзистора 24 соединен с коллектором транзистора 27, нагрузочным резистором 12. и неинвертирующим входом компаратора 23. Коллектор транзистора 26 соединен с коллектором транзистора 25, с резистором 11 и инвертирующим входом компаратора 23.

Устройство работает следующим образом.

В исходный момент времени (фиг. 3, a) при положительном напряжении смещении на клемме 31, большем на Ь0 напряжения смещения на транзисторе 26, где hU — квант аналого-цифрового преобразователя, и подаче на вход преобразователя линейно-нарастающего входного сигнала открыты транзисторы 26, 27 и по ним протекают разные токи (полагаем, что параметры транзисторов 24 — 27 и источников токов 28, 29 аналогичны), которые соз-. дают на резисторах 11, 12 (также имеющих одинаковую величину сопротивления) разные падения напряжения. При достижении входным напряжением значения напряжения смещения на транзисторе 26 начинает открываться транзис— тор 24 (момент времени t ) и закрываться транзистор 26. Напряжение U на резисторе 12

) падает, а напряжение Uz на резисторе 11 возрастает (фиг. 3, б), Для нормальной работы компаратора 23 необходимо раздельное питание коллекторных цепей транзисторов, В момент времени t, когда входное напряжение будет равно напряжению смещения на клемме 30, напряжения равны. В этот момент компаратор 23 из состояния логического "0" переходит в состояние логической "1" (фиг. З,в).

В момент времени t3 при равенстве входного напряжения и напряжения смещения на клемме 31 компаратор 23 из положения логической

"1" переходит в положение логического "0".

Точно так же работают и остальные дифференциальные каскады в аналого-цифровом преобразователе при подаче на вход АЦП линейнонарастающего входного сигнала (фиг. 4, а).

Эпюры напряжений на выходе дифференциальных каскадов, образующих младший разряд, имеют вид, как показано на фиг. 4, в. На фиг.

4, б показано выходное напряжение компаратора младшего разряда; на фиг. 5, r — ж, приве-, дены соответственно эпюры напряжений каскадов, образующих второй и третий разряды, и логические уровни на компараторах этих разрядов. Кодирование происходит в коде Грея.

Формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий и компараторов и 2" — 1 дифференциальных каскадов на транзисторах, первые базы которых подключены к входной клемме преобразователя, вторые — к резисторному делителю, подключенному к источнику напряжения смещения, а в каждом разряде прямой выход дифференциального каскада соединен с ийверсным выходом соседнего дифференциального каскада и подключен к инвертирующему входу компаратора, к которому через резистор подключен

764125 вь хол ис гочннка коллекторного напряжения, отличающ нйся тем,что,с целью повышения быстродействия и точности устрой.ства, в него введены и дополнительных источников коллекторного напряжения и и дополнительных резисторов, первые выводы которых соединены с выходами и дополнительных источников коллекторного напряжения, а вторые подключены к неинвертирующим входам соответствующих компараторов разрядов, а в каждом разряде инверсный выход дифференциального каскада соединен с прямым выходом со седнего дифференциального каскада и подклю чен к неинвертирующему входу компаратора данного разряда.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бахтияров Г. Д. и др. Аналого-цифровые преобразователи, "Зарубежная радиоэлектроника", 1975, У 1.

10 . 2. Патент Японии Р 51 — 39508, кл. 0 98 (5) F 1 (прототип).

/ 1 0 0 / /

0(Составитель Н. Козлов

Редактор T. Орловская Техред А. Ач Корректор Г. Решетник

Заказ 6301/49 Тираж 995 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4