Преобразователь ток-код

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН вся) Н 03 K 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ ц,":".. ;: 4 АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф т (21) 2980357/18-21 (22) 08.Q9.80 (46) 15.04,83. Бюл. 8 14 (72)- В.В. Гайворонский, В. В. Гайворонская и Л.К. Самойлов (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В. Д. Калмыкова (53) 681.325(088.8) (56) 1. Гитис Э.Н. Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств. M., "Энергия", 1975 с. 308.

2. Авторское свидетельство СССР

М 600729, кл. Н 03 К 13/20, 1976. (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОК-КОД, выполненный на элементах И Л,.содержащий. компараторы по числу разрядов преобразователя, каждый из которых выполнен на.триггере с непосредственными связями из двух многоколлекторных п-р-п-транзисторов, эмиттеры которых соединены с общей шиной, источник опорного тока, выход которого соединен с эмиттером многоколлектор" ного р-п-р-.транзистора опорного тока, и входной многоколлекторный р-п-р-транзистор, соединенный эмиттером с клеммой источника входного тока, базой — с общей шиыой, а коллекторами - соответственно с базами первых многоколлекторных ri-р-и-транзисторов компараторов, базы вторых многоколлекторных п-р-и-транзисторов которых соединены с соответствующими коллекторами многоколлекторного р-и-р-транзистора опорного тока, база которого подключена к общей шине, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощ*ости и габаритов, в каждый разряд преобразователя, кроме младшего, введен вычитающий усилитель на многоколлекторном п-р-п-транзисторе, один коллектор которого соединен с базой данного транзистора и с соответствующим коллектором второго многоколлекторного и-р-и-транзистора компаратора данного разряда, остальные кол. лекторы - соответственно с базами первых многоколлекторных и-р-и-транзисторов компараторов младших разрядов, эмиттер - с общей шиной, а база - c соответствующими коллекторами многоколлекторного р-и-р-транзистора опорного, тока,при этом . выходные шины подключены к соответствующим коллекторам первых многоколлекторных и-р-и-транзисторов компараторов.

1012433

Изобретение относится к никро электронике, импульсной технике, а именно каналого-цифровым преобразователям информации, используемым в вычислительной и измерительной технике.

Известны устройства для преобразования исходной аналоговой величины в соответствующий ей цифровой эквивалент-код, являющийся выходной величи- 10 ной преобразователя, например, преобразователь напряжение-код (ПНК) поразрядного кодирования без обратной связи, содержащий и каскадов, где и " разрядность позиционного кодового эк- 15 вивалента (ПДК) преобразуемой величины напряжения; каждый из каскадов содержит два усилителя постоянного то-. ка (УПТ), один из которых работает как компаратор, а второй как масштаб" 20 ный усилитель, а также, как минимум, шесть резисторов, нуждающихся в подгонке 1,1 ).

Однако известное устройство не полностью использует воэможности тех.

2. нологии И Л: оно содержит большое ил-л количество 2" -2 вертикальных и-р-и-транзисторов только в блоке сравнения (без учета сложности шифратора, представляющего собой матрицу (2 -1)кп). Площадь, занимаемая п устрайством на кристалле, пропорциональна числу и-р-n"òðàíçèñòoðoâ, а мощность, потребляемая устройством только от источника опорного тока и определяемая величиной эталона 1,, выражается величиной (2" "1) где Ч - падение напряжения на базаэмиттером перехода MKT цепи опорного тока.

Кроме того, мощность потребляется схемой шифратора и входной цепью.

Большое количество линий связи и контактных окон Значительно снижают технодогичность.

Недостатками данного устройства являются большой объем оборудования, большая работа переключателя (отношение мощности потребления к быстро действию), сложности микроэлектронного исполнения, а также, большая площадь., занимаемая устройством на крис- М талле в случае его интегрального исполнения.

Наиболее близким к предлагаемому по.технической сущности является ripeобразователь ток-код, выполненный по методу считывания на схемах интегральной инжекционной логики - И Л

АЦП для и-разрядного ПДК, содержаций входной многоколлекторный транзистор 4 (ИКТ) р-и"p-типа, соединенйый эмиттером с. источником входного тока, D причем коэффициенты передачИ тока ко всем коллекторам входного ИКТ оди" наковы, 2 -.1 компараторов .тока (триггеров íà п-р-.n"транзисторах с непо45 средственными связями), каждый компаратор соединен с одним иэ коллекторов

ИКТ входного и одним из коллекторов

ИКТ опорных токов р-п-р-типа, соединенного эмиттером с источником опорного тока. Опорные токи двух со.ь, седних компараторов отличаются на величину эталона тока, Выходной сигнал

АДП представляет собой нормальный единичный код (унитарный код), который должен быть преобразован в ПДК (ц данном АЦП не показан) с помощью специального шифратора 2).

Цель изобретения - уменьшение потребляемой мощности и габаритов.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь ток-код, выпол-; ненный на элементах И Л, содермащий компараторы по числу разрядов преобразователя, каждый из которых выполнен на триггере с непосредственнымИ связями из двух многоколлекторных

fl"Р-tl-транЗИсторов, эйиттеры КоторЫх соединены с общей шиной, истооник опорного тока, выход которого соединен с эмиттером многоколлекторного р-п-р-транзистора. опорного тока, и входной многоколлекторный р-и-р-транзистор, соединенный эмиттером с клеМ" мой источника входного тока, базой с общей шиной, а колекторами - соответственно с базами первых многоколлекторных и-р- n-транзисторов компараторов,базы вторых многоколлекторных и-р"и-транзисторов которых соединены с соответствующими коллекторами многоколлекторных р-и-р-транзистора опорного тока, база которого подклю-. чена к общей шине, в каждый разряд преобразователя, кроме младшего, .введен вычитающий усилитель на многоколлекторном п-р-п-транзисторе, один коллектор которого соединен с базой данного транзистора и с соответствующим коллектором второго многоколлекторного и"р-и-транзистора компаратора данного. разряда, остальные коллекторы -.соответственно с базами

33- 4 где 1о - величина эталона, tbz.. опорный ток компаратора

ЬЯ.1

1-го разряда.

Кроме того, в каждый, разряд преобразователя (кроме младшего) подается ток питания вычитающего усилителя, равный. опорному току компаратора данного разряда. следовательно суммарный ток источника опорного тока Ioh РаВЕН

Устройство работает следующим об-. разом.

;На первом этапе происходит сравнение аналогового сигнала t /n с опор:ным током 2" " I< в старшем разряде преобразователя. Если входной ток компаратора меньше бпорного, то -откроется второй транзистор компаратофа, который одним из коллекторов выключит вычитающий усилитель старшего ,разряда. Первый транзистор компарато .ра закроется и выдает на выход pas;ряда сигнал "1.". В этом случае на (n-1)-разряде будет проведено сравнение входного тока t /n с опорным

2 t 1© . Если же аналоговый сигнал

: 1 /и больше опорного тока старшего . РазРЯда 2щ Io ., то откРоетсЯ пеРвый транзистор компаратора старшего разряда и выдает на выход сигнал "0 - .

Второй транзистор данного компаратора закроется и расшунтирует вход вычитающего усилителя данного разряда, :который своими коллекторами отберет ток, равный опорному данного разряда î..2 4 от коллекторов ИКТ 1, связанных со всеми разрядами преобразователя, меньшими и-ro. В этом

Случае на (n-1)-разряде будет проведено сфаЬнение входного тока .)g/n" .to 2 с опорным током }o 2

-и И-2

На втором этапе аналогично вышеЬриведенноМу алгоритму производится сравнение на (n-1) -разряде, на треть:ем.этапе - на (n-2)-разряде и т.д.

Таким образом, исходный аналоговый сигнал .11 с помощью данного преобразователя может быть представлен в виде

Ф

3, 10124 первых многоколлекторных n«p" n-тран-зисторов компараторов младших разря" дов, эмиттер - с общей шиной, а ба", ."..зы - с соответствующими коллекторами многоколлекторного р-и-р-транзистбра

° опорного тока, при:этом выходные шины подключены к соответствующим кол- . лекторам первых многоколлекторных-. п-p.-n-транзисторов компараторов.

На фиг. 1 приведена эквивалентная >о электрическая схема; на фиг. 2Функционально-технологическая схема преобразователя ток-код.

Устройство содержит входной ИКТОР эмиттер которого соединен с клеммой 2 ij источйика входного тока, а коллек". торы - соответственно с компаратора.ми 3:1-3 и (бистабильными триггерами

На и-р-П-тpанэиcтоpаx с непосредст .венными связями; для. cxew> приве" jO . денной на фиг. 2, n = 4),второй: вход компараторов соединен с коллек- . торами ИКТ ьпорногь тока 4, эмиттер

1которого подключен к клемме 5 .источ-, ника опорного тока, вычитающие уси- . 23 лители 6 2-6 и на; п-р-п-ИКТ в каждом, кроме младшего разряде преобразова. теля,. один иэ коллекторов каждого вычитающего усилителя соединеН с ба- .зой и подключен ко аторому кдллектофу jg второго транзистора компаратора даннбго раэряда, а также соединен с со-. ответствующим коллектором ИКТ 4; ос- . тальные коллекторы вычитающего .усили . теля подключены соответственно.н базам йервых транзисторов младших (по

:отношению к конкретному вычитающему усилителю) компараторов; эмиттеры транзИсторов компараторбв и выЧитаю-: щих усилителей соединены с базами

HKT.1 и HKT 4 и подключенын.общей шине; выходной. сигнал в виде обрат..ного пшвйциоННого ДвоИчиогО Кода сни+ мается со .вторых коллекторов- первых:. транзисторов компараторов, подЮю ченных к выходным шинам 7 1-7 ri,,третьи коллекторы транзисторов компараторов соединены соответственно с .базами данных транзисторов, Входной ток I1, подается на эмиттер.ИКТ- i и равномерно распределяется между и коллекторами данного

ИКТ, т,е. аналоговйй:сигнал (ток) .каждого коллектора равен 1к/и. Опорный ток oh . подается на эмиттер

ИКТ 2 и распределяется между разряда" Э ми .преобразователя следующим образом: Оп; 1о

И

Ь-.п-10 X .а. 2 р

1--4,1 где а -. выходной сигнал в цифровом коде i-го разряда преобразователя, а сумма есть не что иное как обратный позиционный двоичный код, т.е. боль" шей величине аналогового

5 1012ч сигнала соответствует меньшее значение кодового эквивалента.

При желании с преобразователя можно снять прямой ПДК, если с выходными клеммами разрядов соединить коллекторы вторых транзисторов компараторов, а не первых.

Предлагаемое устройство является законченным АЦП поразрядного кодиро- 10 вания и никакого дополнительного преобразования кода не требует. Использование новых элементов .- вычитающих усилителей, позволяет создать компакт. ные АЦП, содержащие всего 3(п-1) +

+2 и-р-и-транзисторов для и-разрядного преобразователя ЦДК. Выигрыш по затратам оборудования в сравнении с прототипом не менее, чем в (2 "+"33 4

-2)/2+3(n-1) раз (при и =8 выигрыш составляет 22 раза). Площадь; занимаемая устройством, меньше примерно во столько же раз. Мощность, потребляемая преобразователем сокращается не менее, чем в 2" ". (2" ")/(2"""-3) раз (или при n = 8 мощность уменьшается в 6".1 раз). Быстродействие данного устройства несколько хуже в сравнении с прототипом, однако остается достаточно высоким (при задержке одного транзистора 20-50 нс общее время преобразования 8-разрядного АЦП не превышает 1 мкс) .

Предлагаемое устройство может быть предназначено для создания как в виде отдельных интегральных схем АЦП, так и в составе высокодобротных БИС с инжекционным питанием.

7-1. 1012433

Nut.2

Тираж 934 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета. СССР по делам изобретений и откритий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб, д. 4/5

Заказ 2788/69

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

Составитель В. Солодова

Редактор К. Волощук Техред A,Áàáèíåö Корректор М. Шароши