Каскадный аналого-цифровой преобразователь

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и позволяет повысить точностные характеристики и быстродействие. Для этого из устройства, содержащего дифференциальньй усилитель, компараторы тока, ключи тока с прямым и инверсным выходами , источники тока, блок управления , исключены такие элементы, вносящие дополнительные погрешности, как вычитатели напряжения и источники опорных напряжений, Кроме того, сравнение в предлагаемом устройстве осуществляется в низкоомных цепях, а для трансформации высокоомной входной цепи в низкоомную использован дифференциальный усилитель. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК @4 Н 03 M 1/42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ с еМ „, р

K ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ж:-;щ (54) КАСКАДНЬЙ АНАПОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и поз(21) 4017523/24-24 (22) 02.12.85 (46) 23.03.88, Вюл. II- 11 (72) В.Н.Паулаускас (53) 621 ° 325(088.8) (56) Вахтиаров Г.Д. и др. Аналогоцифровые преобразователи. — M.:

Советское радио, 1980, с.179-185, рис. 7. 14.

Там же, с. 179, рис. 7..14.

„„SU„„1383501 А1 воляет повысить точностные характеристики и быстродействие. Для этого из устройства, содержащего дифференциальный усилитель, компараторы тока, ключи тока с прямым и инверсным выходами, источники тока, блок управления, исключены такие элементы, вносящие дополнительные погрешности, как вычитатели напряжения и источники опорных напряжений, Кроме того, сравнение в предлагаемом устройстве осуществляется в низкоомных цепях, а для трансформации высокоомной вход" ной цепи в низкоомную использован дифференциальный усилитель. 2 ил.

1 138

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия.

На фиг. 1 приведена функциональная схема трехразрядногс> аналого-цифрового преобразователя (АЦП); на фиг. 2— выходная характеристика дифференциального усилителя.

Устройство содержит дифференциальный усилитель 1, компараторы 2 — 4 тока, ключи 5 и 6 тока с прямым и инверсными выходами„ источники 7 и 8 тока, блок 9 управления, шину 10

| опорного напряжения,, шины 11 и 12 опорного напряжения„ выходные шины

13 — 15, шину 16 "Пуск", Дифференциальный усилитель и источники тока представляют устройства втекающего тока.

Общее количество каскадов для иразрядного АЦП равно и. АЦП преобразует аналоговый сигнал в бинарный позиционный код, Преобразование ведется, начиная со старшего разряда.

Устройство работает следующим образом.

На вход 10 дифференциального усилителя 1 поступает аналоговый сигнал напряжения, который в дифференциальном усилителе 1 преобразуется ,,во взаимосвязанные сигналы тока, представляющие прямой (I„ ) и инверсный (I„„ ) токи (фиг. 2). При этом через первый токовый вход компаратора 2 протекает прямой выходной ток (I ), а через второй токовый вход того же компаратора протекает инверсный ток (I ) дифференциального усилителя 1. При отсутствии сигнала пуска на входе 14 преобразователь находится в исходном состоянии. На управлящие входы компараторов 2 — 4 не поступают управляющие потенциалы высокого уровня. При этом состояние преобразователя является неопределенным. Код на выходе АЦП не отражает действительного значения входного аналогового сигнала. Через токовые электрические цепи первого и второго входов компаратора 2 тока протекают прямой (I „(I „„) токи дифференциального усилителя 1 соответственно, через первые и вторые входы компараторов 3 и 4 протекают токи, которые являются суммами токов дифференциального усилителя 1 и опорных источников тока. Пусть в момент

Результат сравнения в компараторе запоминается на время сохранения потенциала высокого уровня на управляющем его входе.

В момент времени t на управляющий вход компаратора 3 поступает управляющий потенциал высокого уровня

U „< . Компаратор 3 сравнивает токи

I >< и I « » протекающие по его входам соответственно. Если ток I„ з >

>I«, то на выходе компаратора 3 устанавливается логическая "1", а если

I „ c I, то устанавливается логический "0". При логической "1" на выходе компаратора 3 открывается прямой выход, а при логическом "0" — инверс- ный выход ключа 6. При логической "1" на выходе источника 8 тока ток I8, 3501 на вход блока 9 управления подает ся сигнал Пуск 1,.тогда в момент времени t на управляющий вход компаратора 2 тока из блока 9 управления

5 поступает управляющий сигнал высокого уровня (U>Ä, ), который приводит в действие этот компаратор. Компаратор 2 тока сравнивает токи I и I „, 1ð протекающие по входным цепям (фиг.2).

При соотношении токов I Äp+ I„ на выходе компаратора 2 устанавливается напряжение, соответствующее логической "1", а при соотношении токов

I„

20. открывается прямой выход ключа 5 тока, и весь ток источника 7 тока (I>), представляющий вес старшего разряда кода, протекает через прямой выход ключа 5 тока и добавляется к инверс25 ному току I дифференциального уси-. лителя 1. Тогда ток (Х„ц,) на втором входе компаратора 3 составляет сумму токов I „„=I ин+I . Если на выходе компаратора 2 устанавливается логи30 ческий "0, то открывается инверсный выход ключа 5 тока, и .весь ток источника 7 тока протекает через инверсный выход ключа 5 тока и добавляется к. току, протекающему через первый вход компаратора 2 ° Тогда ток (I„» ) на первом входе компаратора является суммарным током I„ =I +I7. вр ъ . пр

В результате первого сравнения ойределяется старший разряд кода и устанавливается токовый режим в компараторе 3 для последующего сравнения.

1383501 протекающий по прямому выходу ключа 6, добавляется к току с второго выхода компаратора 3, и на второй вход компаратора 4 протекает суммарный ток

I„„ =I +Is Пр" ло"и ес ком "0" на выходе компаратора 3 ток источника 8, протекающий по инверсному выходу ключа б, добавляется к току с первого выхода компаратора 3, 1ð в результате этого ток будет

=1 „ +1 . В результате второго срав- нения определяется значение второго разряда кода и устанавливается токовый режим на входах компаратора 4.

Результат сравнения в компараторе 3 запоминается.

В момент времени t на вход компа4 ратора 4 поступает управляющий сигнал

Компаратор 4 сравнивает токи 2ц

n < H ин При I„< I „„< на выходе

15 устанавливается логическая "1", а при I „ I„ < на выходе устанавливается логический "0" . Результат сравнения запоминается. В результате 25 третьего сравнения определяется младший разряд кода, B интервале времени код с АЦП считывается. В момент времени t< управляющий сигнал снимается.с преобразователя, и преобразователь переходит в исходное состояние. !

Суммарный ток дифференциального усилителя 1 на всем интервале изменения входного напряжения должен составлять величину, соответствующую соотношению

In + ин + 2+ э+ ° ° ° +In- +2In где It I2 In ° ° ° эIn, In-РазРЯдные: ! весовые токи. Индекс единица соответствует старшему разряду кода, а индекс n — младшему разряду тока.

Формула и з о б р е т е н и я

Каскадный аналого-цифровой преобразователь, содержащий п-1 источников ,тока, где п — число каскадов преобразователя, и-1 ключей тока, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и быстродейстВия, введены и компараторов тока, дифференциальный усилитель и блок управления, вход которого является шиной

"Пуск, а выходы соединены с управляющими входами соответствующих компараторов тока, первый и второй выходы i-го компаратора тока, кроме последнего, объединены с соответствую-. щими выходами х-го ключа тока и соединены с соответствующими входами

i+1-ro компаратора тока, а первый и второй выходы последнего компаратора тока являются первой шиной опорного напряжения, третьи выходы компараторов тока являются выходной шиной и, кроме последнего, соединены с управляющими входами соответствующих ключей тока, входы которых соединены с выходами соответствующих источников тока, причем первый и второй входы первого компаратора тока соединены с соответствующими выходами дифференциального усилителя, первый вход которого является входной шиной, а второй вход — второй шиной опорного напряжения.

1383501. Вхм он gg. л акс оп

Фиг. 2

Составитель И.Романова

Редактор В.Бугренкова Техред M.Õîäàíè÷ Корректор N.Äåì÷èê

Заказ 1351/55 Тираж 928 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4