Параллельный аналого-цифровой преобразователь

СО 1 ОЗОИЕТГКИХСО ИАЛИСГИЧЕГКИХРЕСПУБЛИКс 115 Н 03 М 1 ОБРЕТЕНИ ЬСТВ первого дополнительного компаратора 8, реэистивного делителя 9, кодирующего логического устройства О, линейных дифференциальных усилителей 11, 12, второго дополнительного компаратора 13, шин 14, 15 опорных напряжений делителя 9 напряжения шины 16 управления, дополнительных шин 17, 18 опорных напряжений, шины 19 общего входного сигнала и выходной шины 20. Первый вход компаратора 13 подключен к прямому выходу усилителя 11, а второй вход - к инверсному выходу усилителя 12, Входы кодирующеГО логичЕСкОга уетрОйСтва 10 подключены к выходам компараторов.1 э,п. ф-лы, 3 ил,каР ИФРО(57) Иэобретение относится к аналого-цифровым устройствам, Цель изобретения - повышение точности и упрощение устройства. Аналого-цифровой преобразователь состоит иэ двух групп компараторов 1, 2,1,О СУДА Р СТАЕ й 4 Ы Й К О МИТ Е ТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВИ(56) Авторское свидетельство СГФ 1481883, кл, Н 03 М 1/36, 19 1762409 А 210 Изобретение относитсяаналого-цифровым устройствам и может бысть использовано в системах обработки и передачи информации и является усовершенствованием устройства, описанного в авт, св. (Ф 1481883,Целью изобретения двляется повышение точности и упрощение устройства,На фиг, 1 приведена блок-схема параллельного аналого-цифрового преобразователя (АЦП); на фиг, 2 - диагрэлмы входных и опорных напряжений, где по оси абсцесс отложено входное напряжение, разбитое на четыре рабочих интервала, а цо оси ординат - опорные напряжения, Прямые наклонные линии представляют прямые (Опр) и противофазные (Опф) напряжения, явля 1 ощиеся интервальными функциями входного аналогового напряжения, Уровни опорных напряжений обозначены горизонтальными линиями, опорные напряжения колпарато- роВ 1.4 обозначены Ооп 1 Ооп 4 соответственно, а шины опорных напряжений -Овег 1 и Ояег 2. На фиг, 3 приведена блок-схема компараторэ напряжения на три входа.Аналого-цифровой преобразователь (фиг. 1) состоит из двух групп компараторов 1 - 7, первого дополнительного компэраторэ 8. реэистивного делителя 9, кодирующего логического устройства 10, линейных дифференциальных усилителей 1 ц 12, второго дополнительного компэрэтора 13, шин 14, 15 опорных напряжений дели 1 еля 9 напряжения, шины 16 управления, дог ол нитель. ных шин 17, 18 оговор лых нэпрях(ени: Ояггз, Ояегл, шины 19 общего входного сигнала и выходной шины 2 С.Схема камцэраторэ, приведенная на фиг, 3, включает входну)о электоическую цепь, состоящую из транзисторов 21, 22, 23, построеннуюэ базе дифференциальной пары транзисторов 22. 23, ключ 24 тока, источник 25 тока, шину 2 б пиания, входы 27, 20, 29, вход стробирования 3 С, выход 31, транзисторы 32 и 33, резисторы 34 и 35.Устройство работэе следующим образом.Входной диапазон аналогового сигнала разбит на четыре рабочих интервалов (Ооь Оо 2) (Оо 2 Ооз) (Ооз, Оолп (Оол, Оп 5) (фиг, 2), Каждый рабочий ин, е рвал входи.-, го сигнала относится к одной .руцпе входов:;омпарэторов, К первому интервалу относятся те входы компараторов, которые подключены к противофаэному выходу дифференциального усилиеля 11, э к прямому выходу его подключень 1; е комца раторы, которые относятся к третьелу ин;ервалу входного сигнала, Разница входных напрвкений между сигнальными входами одного комцараторэ этой группы на первом или на третьем интервале не менее напряжения, равного напряжению второго интервала, Аналогично, разница входных напряжений между сигнальными входами второй группы компараторов не менее напряжения, равного напряжению третьего интервала, Ширина интервала выбирается такой величины, чтобы на рабочих интервалах комцараторэ его один сигнал вход был всегда закрыт.Если прямой или противофазный сигнал на входах компаратора превышает опорное напряжение подключенного к опорному входу компаратора, то на выходе компаратора напряжение соответствует логической единице При Величине входного сигнала, определяемого первым или вторым интервалами, выходной унигарный код на выходе компаратора представляет в обратном коДВ, Если вхоДной сигнал нахоДится В диапазоне, определяемом третьим или четвертым ",нтервалами, то выходной код на выходе кзмпарэторов представляется прямым кодам, Для опознавания прямого или обратного кода применен компаратор 13 Шины О 1 пр, О 2 пр, О 1 пф, О 2 пф цРедставляют выходы линейных дифференциальных усилителей 11, 12. Узлы пересечения прямых линий опорных напряжений (Опп 1, Ооп 2, Оппз, Оопл) и наклонных линий аналоговых напРЯжений (О 1 пр, О 2 пр, О 1 пф, О 2 пф) Укаэывают на значения напряжений (в координатной плоскости), при которых срабатывают компэраторы. Проекции этих узлов на оси абсцисс цредг.а вл я ют пороговые уровни квантования. Например, разница напряжений пороговых уровней, представляемых проекциями узлов (Оопл, О 1 пф) и (акоп, О 2 пф) нэ оси абсцисс является шагом квантования между четвертым и пятым компара горами, т,е, между последним компаратором первой группы и первым комцарэтором второй группы и представляет пятый по порядку шаг квантования, Разница напряжений нэ входной оси (оси абсцисс) аналогового напряжения между проекциями узлов (Оопл, О 2 пф) И (ОппЛ, О 1 пр) ЯВЛЯЕТСЯ ДЕВЯТЫМ ШаГОМ квантования, Каждый комцаратор может срабатывать только от прямого Опр или от противофазного Опф аналогового напряжеьия. Например, компараторы первой груп.;ы будут работать только в интервалах входных напряжений (Оо 2-Оп 1) и (Оол-Ооз). В интервале (Оо 2-Оо 1) напряжений компэрэторы будут работать от противофазного напряжения О 1 пф, э в интервале (Оол - Опз) - от прямоо напряжения О 1 пр,П р и м е р, Пусть вхсдной сигнал будет ОХ 1(фиг. 2), тогда выходы компэраторов будут О. - С, 02 С, Оз - 1, Ол = 1, 05 - 1, Об ="1, 07= 1, 08 = 1, 01 з =:, где 01 - код выхода 1-го компаратора. Выходы Оь 02, Оз Ол относятся к первой группе компаратаров, а выходы 05, 06, От, Ов - ко второй группе компараторов, включая первый дополнительный компаратор, Этот код является инверсным и представляется как 08, 0, Об, 05, 04, Оз, 02, 01 = 11111100 (младшие разряды с правой стороны), Прямой унитарный кад будет 00000011, Кроме того, признак (Оказ) представляет дополнительную информацию о том, что выходной код является кодом старших или младших разрядов. При 01 з = -лог, "1" старшие разряды (8 разрядов) необходимо представить лог, "О в прямом коде, Если 01 З = лог. О, то младшие разряды (8 разрядов) унитарного кода необходимо в прямом выходном коде представить в виде лог, "1".Пусть на входе преобразователя будет Ох 2, тогда 01 =. 1, 02 = 1 Оз.= 1, Ол -- 1, 0 -- =0, 06 = О, Ов = 1, 013 - 1, = О. Тогда выходной код старших разрядов будет 0506070 з 01020 зО = 0011111, Как видна, при формировании када старших разрядов разряды кода в каждой группе формируются в обратном порядке. В остальном этот преобразователь работает как типовой АЦП параллельнога действияПогрешность матрицы делителя напряжения зависит от количества резисторов в цепо ч;е. Чем больше резисторов тем больше погрешность, з чем больше погрешность, тем хуже дифференциальная и интегральная нелинейность. Б предлагаемом устройстве количество резисторов в 4 раза меньше числа шагав квантования, поэтому уменьшается брак па интегральной и дифференциальной нелинейности,Кроме того, эа счет уменьшения количества резисторов и камлпарзторав в два раза, т.к, количество резисторов матрицы делителя напряжения в четыре раза, з количества компзраторов едва раза меньше числа шага квантования уменьшается площадь кристалла для монолитного АЦП или уменьшается обьем и вес АЦП для дискретного исполнения,ормула изобретения 1. Параллельный аналога-цифровой преобразователь по авт св. М 1481883, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения устройства, в него введены два дополнительных компаратора, первый и второй линейные дифференциальные усилители, прямой вы 5 10 15 20 25 80 35 40 ход первого из которых являегся шиной прямого сигнала, з иняРрсный выход второго линейнага дифференциального усилителя является шиной противофазнаго входного сигнала, первые входы первого и второго дифференциальных усилителей обьединены и являются шиной обще;о входного сигнала, вторые входы соответственно первой и второй дополнительными шинами опорных напряжений, при этом третьи входы компараторов первой группы объединены и подкпю ены к инверсному выходу г,ервого линейного дифференциального усилителя, первый вход первого дополнительного кампаратора абьединен с вторым в адом одного из компараторов первой группы, второй входс вторым входом од. ого из компарзторав второй группы, третий вход абьединен с третьими входами компзратарав второй руппы и подключен к прямому вь,ходу второго линейного диффе ренцизльнога усилителя, з вход стробировзния является управляющей шиной, прямой выход первого и инверсный выход второго ли ейных дифференциальных усилителей подключены соответственно к первсму: в го раму входам второго ; Ч 1 аЛЧ:,;тплчнаГЛ КаГЛПЗРЗТРОЗ, ВЬХОД КОТО- аога и выход пег;ва а дапалнитРльнага кампаратора соединены соответственно с первым и вторым дополнительными входами кадирующего логического устройства.2. Преобразователь по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что он содержит первый дополнительный кампаратор и каждый компаратор первой и второй групп выполнен на пяти ранзисторзх, двух резисторах, первые выводы которых обьединены и подключены к шине питания, переключателе тока и источнике тока, выход катарао подключен к входу переключателя тока управляющий вход которого являе 1 ся входам стробирования компзратора, прямой выход подключен к эмиттерам первого. второго и третьего транзисторов, базы которых являются соответственно третьим, вторым и первым входами компарзторз, а коллекторы первого и второго транзисторов обьединены и подключены к бзэе четвертого и коллектору пятого транзисторов и ятаролу выводу первого резистора, который является выходам компараторз, второй вывод второго резистора соединен с базой пятога тРаНЗИСтОРа, КОЛЛРКтаРЗМИ ЧЕтВЕРтОГО И третьего транзисторов, базы последних обьединень и саед;нены с инвРрсным выходомпереключателя тока., Раущская наб 4/5 аз 3265 ТиражВНИИПИ Государственного комитета и113035, Москва, Жи ГКНТ ГССР Проиэво ени Рюген ,/рлдн Ылг Рдз Еил Юяггг ельский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул Гагарина, 10