Параллельно-последовательный аналогоцифровой преобразователь

 

1 .. =-я

О П И-С А- IAf Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (t i>743192

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61 ) Дополнительное N 8BT. c BHJI,-Rg (22) Заявлено03.11.76 (21) 2417215/18-21 (5! )М. Кл.

Н 03 К 13/175 с присоелинением заявки.%—

Государственный комитет (21) Приоритет

Il0 делам изооретений и открытий

Опубликовано 25.06.80 Бюллетень М 23

Дата опубликования описания 30.06 80

РЦ УДК 681.325 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Ф, К. Турсунбаев

Физико-механический институт АН Украинской CCP (71) Заявитель (54) !АРАЛЛЕЛЬНО-ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ АНАЛОГОИИФРОВСЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области цифровой измерительной техники и может быть использовано в быстродействующих аналого-цифровых устройствах различного назначения.

Известен аналого-цифровой преобразов а-5 тель параллельно-последовательного действия, который состоит из последовательно соединенных аналого-цифровых преобразователей параппепьного типа, цифроаналоговых преобразователей и вычитающих эле10 ментов с усилителями. Анапого-цифровой преобразователь также содержит источники опорных напряжений, выходы которых подключены ко входам компараторов ана15 лого-цифровых преобразователей параллельного типа 1

Недостатком такого преобразов ателя является то, что цифроаналоговые преобразователи и вычитающие элементы с усили20 телями, подключенные последовательно к тракту преобразования, вносят свою зацержку и тем самым ограничивают его быст роде йств ие.

Из известных аналого-цифровьк преобразователей наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является аналого-цифровой преобразователь, содержащий 11 последовательно соединенных каскадов. Каж-т дый каскад состоит из компаратора, на один вход которого подключен источник опорного напряжения, на другой — выход предыдущего каскада. Выход компаратора соединен с управляющим входом ключа, который подключает опорное напряженяе на один вход вычитающего элемента, другой вход вычитающего элемента также подключен к выходу предыдущего каскада, выходом. каскада является выход вычитакхцего элемента (2g

Существенным недостатком данного аналого-цифрового преобр азов ателя является то, что полный цикл преобразования состоит из одинаковых тактов, что принципиапьнб ограничивает быстродействие устройства. С другой стороны, за счет последовательного соединения компарато7431 92 ра, аналогового ключа и вычитающего элемента а каждом каскаде также дополнительно снижается быстродействие.

Цель изобретения — увеличением быст родействия.

Это достигается тем, что в параллельно- последовательном аналого-цифровом преобразователе, содержащем операционные усилители, компараторы и двухдиодные ключи, неинвертирукшие входы всех операционных усилителей старших разрядов преобразователя соединены с инвертирующими входами компараторов и подключены к входной щине, выходы компараторов через резисторы подключены к катодам дио- д дов двухдиодных ключей, одни аноды которых обьединены и соединены через резистор с источником положительного смещения и с инвертирующими входами компараторов младших разрядов преобразователя, неинвертирующие входы которых соединены с соответствующими источниками опорных напряжений, неинвертирующие входы компараторов старших разрядов преобразователя и инвертирующие входы операционных уси- 5 лителей через резисторы подклкнены к соответствующим источникам опорных напряжений, другие аноды двухдиодных ключей соединены с выходами соответствующих операционных усилителей, а через резисто-ЗО ры - с их инвертирующими входами, На чертеже представлена схема аналого-цифрового преобразователя, который состоит из двух аналого-цифровых преобразователей параллельного типа.

Аналого-цифровой преобразователь старших разрядов содержит компараторы

1-1... 1-К, операционные усилители

2-0..2-К двухдиодные ключи З-О...З-К.

К инвертирующим входам операционных усилителей 2-1-2-К и к неинвертиру|сщим входам компараторов l-1-1-К через резисторы 4-1-4-К и 5-1-5-К подключены

l соответствующие источники опорных напряжений 6-1-6-К. Аноды диодов двух ди- одных ключей 3-0-3-К соединены и подключены к инвертирующим входам компараторов 7-1-7-К младших разрядов. Ин-. вертирующие входы компараторов анапогоц ифрового преобразователя младших разрядов, в свою очередь, через резистор 8 подключены к положительному источнику

9 смещения. Неинвертирующие входы компараторов младших разрядов подключены ксоответствующим источникам 10-1...10 Ki >5 опорных напряжений, Параллельно-последовательно аналого-, цифровой преобразователь работает следующим образом, 4

В исходном состоянии, когда(3 =О, на выходе компараторов 1-1...1-К аналого-цифрового преобразователя старших разрядов некоторое положительное напряжение 0 соответствует состоянию "логический уль". Следовательно, диоды двухдиодных ключей 3-0-3-К, к катодам которых приложено напряжение (,), заперты. B открытом состоянии будут находиться диоды, к катодам которых приложено отрицательное смешение-F. Отсюда следует, что напряжение на инвертирующих входах ком и араторов 7-1-7-К аналого-цифрового преобразователя, т.е. младших разрядов, равно входному напряжению преобразователя, т,е. нулю. Следовательно, на выходе всех комнараторов 7-1-7-К есть некоторое положительное напряжение (3„„, что соответствует состоянию "логический нуль". Таким образом, . при нулевом входном напряжении ни один иэ компараторов преобразователя не сработает. При линейном увеличении нсодного напряжения от нуля до значения вх що, U

Ь 1 (где - количество разрядов выходного кода преобр азов ателя), ветствует шагу квантования aU преобразователя, это напряжение усиливается в A раз операционным усилителем 2-0 и подается на вход аналого-цифрового преобразователя младших разрядов, Если А ЬО ъ U. то под воздействием этого напряжения срабатывает компаратор 7-1 (логический сигнал t)1=1) аналого-цифрового преобразователя младших разрядов.

Увеличение входного: напряжения до значения 1.) )2д,|3 приводит к срабатыванию еще одного комтаратора 7-2(б =1,6<=1) аналогоцифрового преобразователя младших разрядов.

При дальнейшем увеличении входного напряжения до значения 0 0q поочередно срабатывают все компараторы

7-1-7-К аналого-цифрового преобразоват&ля младщих разрядов (tl<=1 ):)2 — 1

Ь„-l)

Когда U g =О 1 срабатывает компаратор 1-1 аналого-цифрового преобразователя старших разрядов, и выходной сигнал . его из положительного U становится отрицательным — 0 „, что соответствует состоянию "логическая единица" (Oq =1).

При этом выходное напряжение операционного усилителя 2-1 Ц = А(0 -U< )=0.

Так как диоды двухдиодного ключа под воздействием отрицательного напряжения

-UN переходят в открытое состояние, то

743192

5 напряжение 0< О переводит в зекрьл ое состояние диод, на катод которого приложено положительное налряжение.

В результате не входе аналого-цифрового преобразователя младших разрядов напряжение равно нулю, из чего следует, что ни один из компараторов 7-1-7-К не сработает (K =Î, Ь 0,...) °

Дальнейшее увеличение входного напряжения приводит к поочередному сраба- 10 тыванию всех компараторов аналого-цифрового преобразователя младших разрядов.

Если величина входного напряжения превышает опорное напряжение Q ° сра6-4 батывает компаратор ) . (g =1) и пере- 15

1 1 водит в открьпое состояние диоды двухдиодного ключа 3„. Тогда на входе аналогоцифрового преобразователя младших разрядов устанавливается напряжение -"(e - 61) °

Под воздействием U„. срабатывает определенная группа компараторов анапогоцифрового преобразователя младших разрядов.

Повышенное быстродействие за счет 2S исключения цифроаналоговых преобразователей, вычитаюших элементов, а также логических элементов запрета, выгодно отличает предложенное устройство от прототипа. 30

Формул а изобретения

П араллельно-последов ате пьный анапого-цифровой преобразоватепь, содержащий операционные усилители, компереторы и двухдиодные ключи, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с цепью повышения быс1 родействия, пеинвертирующче входы всех операционных усилителей старших разрядов преобразователя соединены с инве тирующими входами компереторов и подключены к входной шине, выходы компараторов через резисторы подклкчаны к катодам диодов двухпиодных ключей, одни аноды которых объединены и соединены через резистор с источником положительного смешрния и с инвертирующими вхоцеми компареторов младших разрядов преобржов ателя, неинвертирующие входы которых соединены с соответствующими . источниками опорных напряжений, неинвертирующие входы компараторов старших разрядов преобразователя и инвертирующие входы операционных усилителей через резисторы подключены к соответствующим источникам опорных напряжений„другие аноды двухдиодных ключей соединены с выходами соответствующих операционных усилителей, а через резисторы,— с их инвертирующими входами.

Источники информ ации, принятые Во внимание при экспертизе

1. Е66СО-Оп1С Х)Е 1Р ";{16, М 26, 1 968, р, 59.

2. "НЕСУ-О,1С Dee1g11 .,М16, М 26., 1968 р.58 (прототип).

743192

Составитель H. Козлов

Редактор В. Фельдман Техред Н. Ковалева Корректор И. Муска

Заказ 3484/50 Тираж 995 Подписное

lIHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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