Каскадный аналого-цифровой преобразователь

,80138 РЕСПУБЛИК а) 4 Н 03 И 1/42 СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ЕТЕ НА 24 т гоена р. Аналого- и. - М.:с.179-185,рис ЦИФРОВОЙ ПР(54) КАСКАД ОБРАЗОВАТЕЛ (57) Изобре тике и вычи втома и поз ие отно тельной ехнсей . гм 3 б 44,.,;:.,р 1;, воляет повысить точностные хара ристики и быстродействие. Для э из устройства, содержащего дифф циальный усилитель, компараторы 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 устройствеосуществляется в низкоомных цепях,а для трансформации высокоомной вход"ной цепи в низкоомную использовандифференциальный усилитель. 2 ил.3501 45 50 55 1 138Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике.Целью изобретения является повышение точности и быстродействия,На фиг.1 приведена функциональнаясхема трехразрядного аналого-цифрового преобразователя (АЦП); на фиг. 2 -выходная характеристика дифференциального усилителя.Устройство содержит дифференциальный усилитель 1, компараторы 2 - 4тока, ключи 5 и 6 тока с прямым иинверсными выходами источники 7 и 8тока, блок 9 управления, шину 10опорного напряжения шины 11 и 12опорного напряжения выходные шины13 - 15, шину 16 "Пуск", Дифференциальный усилитель и источники токапредставляют устройства втекающеготока.Общее количество каскадов для иразрядного АЦП равно и. АЦП преобразует аналоговый сигнал в бинарныйпозиционный 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 (1 ) и инверсный (1 ) токи (фиг. 2). Приэтом через первый токовый вход компаратора 2 протекает прямой выходнойток (1 ), а через второй токовыйвход того же компаратора протекаетинверсный ток (1, ) дифференциальногоусилителя 1. При отсутствии сигналапуска на входе 14 преобразовательнаходится в исходном состоянии. Науправлящие входы компараторов 2 - 4не поступают управляющие потенциалывысокого уровня. При этом состояниепреобразователя является неопределенным. Код на выходе ЛЦП не отражаетдействительного значения входногоаналогового сигнала. Через токовыеэлектрические цепи первого и второговходов компаратора 2 тока протекаютпрямой (1 ) и инверсный (1 ) токидифференциального усилителя 1 соответственно, через первые и вторыевходы компараторов 3 и 4 протекаюттоки, которые являются суммами токовдифференциального усилителя 1 и опорных источников тока. Пусть в момент на вход блока 9 управления подается сигнал Пуск, .тогда в момент времени С на управляющий вход компаратора 2 тока из блока 9 управления 5поступает управляющий сигнал высокого уровня (Б, ), который приводитв действие этот компаратор. Компаратор 2 тока сравнивает токи 1 р и 1, 10 протекающие по входным цепям (фиг.2).При соотношении токов 1 р 1 на выходе компаратора 2 устанавливаетсянапряжение, соответствующее логической "1", а при соотношении токов1 1 на выходе компаратора 2 устайавливается логический "0". Еслина выходе компаратора 2, от которогоуправляется ключ 5 тока, устанавливается логическая "1"; то .полностью 20. открывается прямой выход ключа 5 тока, и весь ток источника 7 тока (1 р),представляющий вес старшего разрядакода, протекает через прямой выходключа 5 тока и добавляется к инверс ному току 1 дифференциального уси-.лителя 1. Тогда ток (1 ц ) на второмвходе компаратора 3 составляет суммутоков 1 =1 ИН+1 . Если на выходекомпаратора 2 устанавливается логи ческий 0, то открывается инверсныйвыход ключа 5 тока, и .весь ток источника 7 тока протекает через инверсный выход ключа 5 тока и добавляется к току, протекающему черезпервый вход компаратора 2Тогда ток(1 ) на первом входе компаратораявляется суммарным током 1- =1 р +17.вр ъ прВ результате первого сравнения ойределяется старший разряд кода и устанавливается токовый режим в компараторе 3 для последующего сравнения. Результат сравнения в компараторе запоминается на время сохранения потенциала высокого уровня на управляющем его входе.В момент времени С на управляющий вход компаратора 3 поступает управляющий потенциал высокого уровня Б р . Компаратор 3 сравнивает токи 1 пр и 1 , протекающие по его входам соответственно. Если ток 1 р1 , то на выходе компаратора 3 устанавливается логическая "1", а если 1 пр 1 инзто 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 18,протекающий по прямому выходу ключа 6,добавляется к току с второго выходакомпаратора 3, и на второй вход компаратора 4 протекает суммарный ток5величиной 1 =1, +1 . При логическом 0" на выходе компаратора 3 токисточника 8, протекающий по инверсному выходу ключа б, добавляется к току с первого выхода компаратора 3, рв результате этого ток будет 1 ==1+18. В результате второго срав-нения определяется значение второгоразряда кода и устанавливается токовый режим на входах компаратора 4.Результат сравнения в компараторе 3запоминается,В момент временина вход компа 4ратора 4 поступает управляющий сигналЮ. Компаратор 4 сравнивает токи 20и 1 . При 1 1 на выходе15 устанавливается логическая " 1", апри 1( 1на выходе устанавливается логический 0. Результат сравнения запоминается, В результате 25третьего сравнения определяется младший разряд кода, В интервале временикод с АЦП считывается. В моментвремени й 6 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 соотношению1 п +1 ин 1 +12+1 з++1 -+21 п1 ф 12 1 лэ 1 о-разрядные:весовые токи. Индекс единица соответствует старшему разряду кода, а индекс и - младшему разряду тока.Формула и з о б р е т е н и яКаскадный аналого-цифровой преобразователь, содержащий писточников ,тока, где п - число каскадов преобразователя, иключей тока, о т л ич а ю щ и й с я 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 -го компаратора тока, кроме последнего, объединены с соответствующими выходами -го ключа тока и соединены с соответствующими входами .+1-го 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 Вх.и цн оставитель И.Романоваехред М.Ходанич Корректор Редактор мч енкова аказ 1351/55 Тираж 928 Подписное НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035 Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5