Аналого-цифровой преобразователь

тельный элемент, выполненный на конденсаторе 12, аналоговый ключ 13, генератор 14 счетных импульсов, формирователь 15 импульсов, элемент И 16, счетчик 17, формирователь 18 временных интервалов (фВИ) инвертор 19, элемент ИЛИ 20, токоограничивающий Элемент, выполненный на резисторе 21. и повторитель 22 напряжения, выполНенный на операционном усилителе.Аналоговые ключи 7, 8 и 13, соержат полевые транзисторы 23 и 24инвертор 25.Аналого-цифроВой преобразователь ,работает следующим образом.В исходном состоянии ключ 1 закрыт, а ключи 27, 8 и 13 открыты, ,За счет, действия источника 10 образцового напряжения и резисторов ,4 и.1 на входе усилителя 5 интегратора образуется отрицательное смеще,ние; которое (Ьлагодаря действию отрицательной оЬратной связи через резистор 21 и ключ 13) запоминается в конденсаторе 12. В начале цикла ,преобразования формирователь 18 временных интервалов производит сброс счетчика 17 и изменяет состояние своих выходов. При этом ключ 1 открыва,ется, а ключи 2, 8 и 13 закрываются.В закрытых ключах 8 и 13 на подложку транзистора 24 (Фиг.2) и че"рез открытый транзистор 23 на его сток поступает напряжение с выхода ,повторителя 22 напряжения. Так как ,вход повторителя 22 напряжения сое;динен с неинвертирующим входом интегратора, то напряжение его выхода равно напряжению, поступающему на истоки транзисторов 24 ключей 8 и 13. Токи, поступающие через резисторы 11 и 21 на входы ключей 8 и 13, компенсируются выходным током повторителя 22 напряжения, а токи утечки (сток-исток, сток-подложка, исток- подложка) через транзистор 24 практически отсутствуют, так как напряже.ния на его выводах равны.-Преобразуемое напряжение, усиленное усилителем 3, поступает черезрезистор 4 и ключ 7 на вход усилителя 5 интегратора, изменяя его выходное напряжение, Скорость изменениянапряжения на выходе усилителя 5 за" висит от значения и полярности преобразуемого напряжения, Отрицательное смещение на входе усилителя 5 должновыбираться более отрицательным, чем максимальное усиленное усилителем3 отрицательное преобразуемое напряжение, В этом случае при преобразовании максимального отрицательного напряжения, скорость изменения напряжения на выходе интегратора будет минимальной, а при преобразовании максимального положительного напряжения максимальной,Нулевому преобразуемому напряжению соответствует скорость изменения выходного напряжения усилителя 5интегратора, строго определяемая выходным напряжением ИОН 10 и сооношением резисторов 4 и 11. Длительностьпервого такта (выЬираемая из соображений обеспечения максимального подавления помех) определяется длительностью импульса на выходе 1 формирователя 18, После окончания первого такта ключи 1 и 7 закрываются, а ключи 2 и 8 открываются. При этом на вход закрытого ключа 7 поступает напряжение с положительного вывода ИОН 10,а на выход подается напряжение дрейфа,равное напряжению, запомненному вконденсаторе 12. Ток, обусловленныйРазницей подаваемых на закрытый ключнапряжений, проходя через.токоограничительный резистор 4, компенсируется (через открытй полевой транзистор 23 ключа 7) выходным током повторителя 22 напряжения, При этом . напряжение с выхода повторителя 22 напряжения поступает на сток и подложку закрытого полевого транзистора 24 ключа7. Это обуславливает практическоеотсутствие токов утечки (сток-истокисток-подложка, сток-подложка) навход усилителя 5 интегратора, таккак напряжения на вь 1 водах закрытоготранзистора 24 равны. Работа закрытого ключа 7 аналогична раЬоте закрытыхключей 8 и 13 в первом такте. Ключ 13 остается закрытым. При этом навход усилителя 5 интегратора поступает отрицательное (относительно напряжения смещения на конденсаторе 12 дрейФа) напряжение ИОН 10. Направление изменения напряжения на выходе усилителя 5 интегратора изменяется на обратное, причем скорость изменения напряжения остается постояннойи определяется, кроме значения напряжения ИОН 10, соотношением сопротивлений резисторов 4 и 11 и значением сопротивления резистора 11. После достижения выходным напряжением уси5 154 лителя 5 интегратора исходного уровня срабатывает компаратор 9 и второй такт заканчивается, По сигналу компаратора 9 ФВИ 18 изменяет состояние своих выходов и переводит схему в исходное состояние, при котором ключ 1 закрыт, остальные ключи открыты, а на конденсаторе 12 дрейфа осуществляется запоминание напряжения смещения и дрейфаФормирование отсчета в счетчике 17 происходит следующим образом,Нулевому преобразуемому напряжению на входе соответствует строго заданная напряжением смещения скорость изменения напряжения на выходе интегратора как в первом, так и во втором такте, т,е. момент сраЬатывания компаратора 9 в этом случае заранее известен, Именно в этот момент и изме- няется на противоположное состояние: выхода 2 формирователя 18 временных интервалов, Формирователь 15 импульсов реализует (по отношению к импульсам формирователя 18 и компаратора 9) функцию ИСКЛОЧАЮЦЕЕ ИЛИ, При отрицательном преобразуемом напряжении компаратор 9 срабатывает раньше изменения состояния выхода формирователя 18, При уменьшении значения отрицательного преобразуемого напряжения момент сраЬатывания компаратора 9 приЬлижается к моменту изменения состояния выхода формирователя 18, что вызывает уменьшение количества импульсов, поступивших на счетчик 17. При равенстве преобразуемого напряжения нуля моменты сраЬатывания совпадают и на счетчик 17 импульсы не поступают.При преобразовании положительного напряжения момент сраЬатывания компаратора 9 запаздывает по отношению к моменту изменения состояния выхода формирователя 18, что вызывает заполнение счетчика 17 соответствующим количеством импульсов. 7064Анализируя последовательностьсрабатывания компаратора 9 и выходаформирователя 18, можно определить полярность преобразуемого напряженияКоррекция дрейфа напряжения смещения на входе усилителя 3 (а одновременно и операционных усилителей5 интегратора и компаратора 9) осуществляется за счет запоминания состояния схемы в исходном состояниии подключения ИОН 10 положительнымвыводом к выходу усилителя 3.Формула и э о б р е т е н и я 15 1. Аналого-цифровой преобразователь по авт,св. Г 1411974, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности преобразования,в него введены повторитель напряжения,выполненный на операционном усилителе, и токоограничивающий элемент,выполненный на резисторе, первый вывод которого подключен к выходу компаратора, а второй вывод - к информа ционному входу первого ключа, выходповторителя напряжения соединен с дополнительными входами первого, чет-,вертого и пятого ключей, а его неинвертирующий вход - с неинвертирующим 30 входом операционного усилителя интегратора, инвертирующий вход повторителя напряжения соединен с его выходом.2. Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю щ и Й с я тем, что первыйчетвертый и пятый ключи выполнены надвух полевых транзисторах и инверторе каждый, причем стоки первого и второго транзисторов ооъединены и явля ются информационным входом ключа,подложка и исток первого транзисторасоединены с подложкой второго тразистора и являются дополнительным входом ключа, затвор первого транзистора 45 является управляющим входом ключа ичерез инвертор соединен с затворомвторого транзистора, исток второготранзистора является выходом ключа..Ревин раж 6 Подписно изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР Раущская наб., д. 4/5 а и тПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул.Гагарина, 1 Ваказ 85 ВНИИПИ Г Составител Техред Л.С арственного комите 113035, Москва о о Корректор В.ГирнякВ В В Ю т и В В а