Аналого-цифровой преобразователь

 

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для использования в аналого-цифровых измерительных приборах с автономным питанием . .Изобретение позволяет .уменьшить потребляемую мощность и повысить надежность. Это достигается тем, что вместо сложного источника опорного напряжения используется один источник 17 питания, который с помощью переключающего элемента,транзистора 13, резистора 7, ключа 6 подключается к второму входу интегратора 5, который через усилитель 10 управляет КМОП-инвертором 1I. Интегратор 5 и усилитель 10 выполнены инвертирующими. 1 ил. (Л

СО1ОЗ СОЕЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (др I! 03 И l/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3783062/24-24 (22) 02.07.84 (46) 30.10.86. Бюл. Р 40 (71) Научно-исследовательский институт электронной интроскопии при Томском политехническом институте им. С.И.Кирова (72) В.Я.Грошев (53) 681.325(088.8) (56) Заявка Японии !! 49-5186, кл, Н 03 К 13/20, 1968.

Авторское свидетельство СССР

9 !072066, кл. С 06 G 7/26, 1982. (54) АНАЛОГО-ЦИ >РОВОИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ.„90„„1267619 А 1 (57) Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для использования в аналого-цифровых измерительных приборах с автономным питанием..Изобретение позволяет .уменьшить потребляемую мощность и повысить надежность. Это достигается тем, что вместо сложного источника опорного напряжения используется один источник 17 питания, который с помощью переключающего элемента,транзистора 13, резистора 7, ключа 6 подключается к второму входу интегратора 5, который через усилитель 10 управляет KMOII-инвертором II. Интегратор 5 и усилитель 10 выполнены инвертирующими. 1 ил.

П»

I г(г, +в.„) значений U — для положительных

ХР К2 ХР б Бо

1 12676

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для использования в аналого-цифровых измерительных приборах с автономным питанием.

Цель изобретения — уменьшение потребляемой мощности и повьш)ение надежности.

На чертеже изображена функциональная схема устройства, Устройство содержит первую и вто- 1О рую входные шины 1 и 2, токоограничивающий элемент на резисторе 3, ключ 4, интегратор 5, ключ 6, токоограничивающие элементы на резисторах 7, 8 и 9, усилитель 10, КМОП- l5 инвертор 11, токоограничивающйй элемент на резисторе 12, пороговый элемент, выполненный на транзисторе

13, диод 14, токоограничивающие элементы на резисторах 15 и 16, источ- 20 ник 17.питания, триггер 18, счетчик

19 импульсов, тактовый генератор 20, регистр 21, интегратор 5 и усилитель выполнены инвертирующими, а источник 17 является опорным. 25

Устройство работает следующим образам.

В первом такте интегрирования замкнут. ключ 4, и если входное напряжение 0„ преобразователя отлично 3О от нуля, конденсатор интегратора 5 начинает заряжаться. Коэффициент усиления усилителя 10 выбирается достаточно большим, поэтому практически с началом первого такта интегрирования он попадает в режим насыщения, при этом фазы передачи сигна.ла интегратором 5 и усилителем 10 выбраны таким образом, что полярность сигнала на выходе усилителя 10 4п всегда совпадает с полярностью входного напряжения U„, Счетчик 19 непрерывно производит подсчет импульсов тактового генератора 20 и в момент возвращения в нулевое состояние переключает триггер 18. При этом размыкается ключ 4, замыкается ключ 6 и первый вход интегратора через резистор 7 подключается к выходу КМОП-инвертора 11.Поскольку напряжение насыщения усилителя 10 близко к напряжению питания, оцпо из плеч КИОП-инвертора 11 бказывается замкнутым, причем напряжение на выходе КМОП-инвертора 11 всегда имеет полярность, противоположную полярности Uz, и интегратор 5 начинает разряжаться.

19 2

При равенстве сопротивлений резисторов 8 и 9 разрядный ток интегратора составляет

Ul

I = †-- — для отрицательных

Р 2(к +В„) значений, где I — разрядный ток интегратоР ра 5;

U — выходное напряжение источЦ ника 17;

R7 В к, — сопротивления резисторов 7, 12 и 15 соответственно.

Из приведенных выражений следует, чта функции источника опорного напряжения в АЦП выполняет источник

17 питания.

Сопротивление резисторов 12 и 15 выбирается таким чтобы обеспечивалось неравенство где U — падение напряжения на переа ходе база-эмиттер транзистора 13, Выполнение этого соотношения гарантирует правильное функционирование .порогового элемента на транзисторе 13, который в теченйе всего времени, пока насыщен усилитель 10 находится в состоянии отсечки, При возвращении интегратора 5 в начальное состояние усилитель 10 выходит из режима насыщения и KMOIIинвертор 11 попадает в активный рехль„. При этом интегратор 5, усилитель 10 и КМОП-инвертор 11 оказываются охваченными отрицательной обратной связью через резистор 7. Наличие такого режима позволяет исключить разрядный ключ для емкости интегратора, а также устраняет влияние сдвига и дрейфа усилителя 10 на точность преобразования. а

Переход КМОП-инвертора 11 в линейный режим сопровождается резким возрастанием его сквозного така, напряжения на резисторах 12 и 15 увеличиваются, и транзистор !3 оказывается в состоянии насыщения, Полярность возникающего на коллекторе этого транзнстора перепада не зависит от полярности U и является им6!9 4 ходы всех разрядов которопо соединены с соответствующими информационными входами регистра, управляющий вход которого соединен с выходом порогового элемента, а выходы являются выходными шинами, тактовый генеРатор, выход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов, источник питания, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью умень-. шения потребляемой мощности и повыТакой алгоритм преобразования позволяет питать АЦП от одного об, щего источника опорного напряжения, поскольку не предполагает никаких токов, замыкающихся на вторую входную шину преобразователя. Перепад коллекторного напряжения транзистора 13.всегда может быть согласован с входными уровнями цифровой логики любого типа, питаемой от источника 1?. Однако наиболее целесообразным является применение цифровой логики КМОП-типа, обеспечивающей минимальное токопотребление при достаточном быстродействии.

20

Формула изобретения

Составитель А.Титов

Техред B.E(apap

Редактор К.Копча

I(ogpci(Top Л е 3imgKoc08

Заказ 5834/58

Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, F,-35, Раушская наб., д. 4/5. Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,. ул. Проектная, 4

3 1267 пульсом записи для регистра ?1, в который записывается код, находящийся в счетчике 19 к моменту уравновешивания.

Диод 14 служит для симметричного с базо-эмиттерным переходом транзистора 13 ограничения напряжения на резисторе 15.

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий токоограничивающие элементы, выполненные на резисторах, интегратор, первый вход которого че- M рез первый и второй ключи соединен соответственно с первыми выходами первого и второго резисторов, второй вывод первого резистора является первой входной шиной, усилитель, пер- 35 вый вход которого соединен с выходом интегратора, триггер, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с управляющими входа ми второго и первого ключей, счет- 40 ный вход соединен с выходом старшего разряда счетчика импульсов, вышения надежности путем упрощения, введены третий, четвертый, пятый, шестой и с дьмой токоограничивающие элементы, выполненные на резисторах, диод, КМОП-инвертор, а пороговый элемент выполнен на транзисторе, коллектор которого является выходом порогового элемента и через третий резистор соединен с объединенными первым выходом источника питания, первыми выводами четвертого и пятого резисторов, катодом диода, вторыми входами интегратора и усилителя,эмиттер транзистора соединен с объединенными вторым выходом источника питания, первыми выводами шестого и седьмого резисторов, третьими входами интегратора и усилителя, база транзистора соедушена с вторым выводом шестого резистора и первым входом КМОП-инвертора, второй вход которого соединен с выходом усилителя, третий вход — c анодом диода и вторым выводом четвертого резистора, а выход соединен с вторым выводом второго резистора, вторые выводы пятого и седьмого резисторов соединены с вторым входом интегратора и являются второй входной шиной, причем интегратор и усилитель выполнены инвертирующими.