Параллельно-последовательный аналогоцифровой преобразователь

(21) Приоритет до делам изооретений и открытий(72) Авторы изобретения ф, К, Турсунбвев Физико-механический институт АН Украинской ССР1Изобретение относится к области цифровой измерительной техники и может быть использовано в быстродействующих внвпого-цифровых устройствах различного назначения.Известен впалого-цифровой преобразов втель парвппепьно-поспедоввтепьного действия, который состоит из последовательно соединенных вналого-цифровых преобразоввтепей пвралпельного типа, цифроаналоговых преобразователей и вычитающих эле 10 ментов с усилителями, Анвпого-цифровой преобразователь также содержит источники опорных нвлряжений, выходы которыхподключены ко входам компвраторов ана 15 лого-цифровых преобразователей пврвллель. ного типа 1Недостатком такого преобрвзов ателя является то, что цифроаналоговые преобразователи и вычитвющие элементы с усили 20 тепями, подключенные последовательно к тракту преобразования, вносят свою зацержку и тем самым ограничивают его быстродействие. 2Из известных анапого-цифровьк преобразователей наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является впалого-цифровой преобразователь, содержащий )1 последовательно соединенных каскадов, Каж-т дый каскад состоит из компарвтора, на один вход которого подключен источник опорного напряжения, на другой - выход предыдущего каскада Выход компврвтора соединен с управляющим входом ключа, который подключает опорное нвпряженяе на один вход вычитающего элемента, другой вход вычитающего элемента также подключен к выходу предыдущего каскада, выходом каскада является выход вычитакхцего элемента 2Существенным недостатком данного аналого-цифрового преобр азов атепя является то, что полный цикл преобразования состоит из одинаковых тактов, что принципиапьнб ограничивает быстродействие устройстве. С другой стороны, зв счет последовательного соединения компарато743192 ра, аналогового ключа и вычитающегоэлемента в каждом каскаде также дополнительно снижается быстродействие.Цель изобретения - увеличением быстродействия.Это достигается тем, что в параллельно-послепов ательном аналого-цифровомпреобразователе, содержащем операционные усилители, компараторы и двухпиодные ключи, неинвертирукщие входы всех 10операционных усилителей старших разрядовпреобразователя соединены с инвертируюшими входами компараторов и подключенык входной шине, выходы компараторов через резисторы подключены к катодам диодов двухдиодных ключей, одни аноды которых обьединены и соединены через резистор с источником положительного смещенияи с инвертирующими входами компараторовмладших разрядов преобразователя, неинвертирующие входы которых соединены ссоответствующими источниками опорныхнапряжений, неинвертируюшие входы компараторов старших разрядов преобразователяи инвертируюшие входы операционных усилителей через резисторы подклкнены к соответствующим источникам опорных напряжений, другие аноды двухдиодных ключейсоединены с выходами соответствующихоперационных усилителей, а через резисто-ЗОры - с их инвертирунхпими входами.На чертеже представлена схема аналого-цифрового преобразователя, который состоит из двух аналого-цифровых преобразователей параллельного типа.Аналого-цифровой преобразователь старших разрядов содержит компараторы1-11-К, операционные усилители2-0,.2-К двухдиодные ключи З-О.З-К,К инвертируюшим входам операционныхусилителей 2-1-2-К и к неинвертирусшимвходам компараторов 1-1-1-К через резисторы 4-1-4-К и 5-1-5-К подключенысоответствующие источники опорных напряжений 6-1-6-К. Аноды диодов двух ди-одных ключей 3-О-К соединены и подключены к инвертирующим входам компараторов 7-1-7-К младших разрядов. Инвертирующие входы компараторов анапогоц ифрового преобразователя младших разрядов, в свою очередь, через резистор 8подключены к положительному источнику9 смещения. Неинвертирующие входы компараторов младших разрядов подключеныксоответствуюшим источникам 1 ОК 1 5опорных напряжений,Параллельно-последовательно аналого-,цифровой преобразователь работает следующим образом,4В исходном состояниир когда (Зщ-Орна выходе компараторов 1-1.1-К аналого-цифрового преобразователя старших разрядов некоторое положительное напряжение Д соответствует состоянию "логический нуль", Следовательно, диоды двухпиопных ключей З-О-З-К, к катодам которыхприложено напряжение (,), заперты. Воткрытом состоянии будут находиться диоды, к катодам которых приложено отрицательное смешение-Е. Отсюда следует, чтонапряжение на инвертирующих входах комп араторов 7-1-7-К аналого-цифрового преобраэователяр т.е. Младших разрядов, равно вхопному напряжению преобразователя,т,е, нулю, Следовательно, на выходе всехкомнараторов 7-1-7-К есть некоторое положительное напряжение О, что соответствует состоянию "логический нуль". Такимобразом, при нулевом входном напряжениини один иэ компараторов преобразователяне сработает. При линейном увеличениимодного напряжения от нуля по значениявх щахОЬЪ 1(где И - количество разрядов выходногокода преобразователя), что соответствует шагу квантования а 1 Л преобразователя, это напряжение усиливается в Араз операционным усилителем 2-0 и подается на вход аналого-цифрового преобразователя младших разрядов,Если А ЬООто под воздействием этого напряжения срабатываеткомпаратор 7-1 (логический сигнал 51=1)аналого-цифрового преобразователя младших разрядов,Увеличение входного: напряжения до значениями )2 Д,О приводит к срабатываниюеше одного коьааратора 7-2( б =1,6=1)аналого цифрового преобразователя младших разрядов.При дальнейшем увеличении входногонапряжения до значения 0Оок поочередно срабатывают все компараторы7-1-7-К аналого-цифрового преобразоветОЙЯ младших разрЯдов (Ъ, - 1 р 1:)2 - 1,Ь, =1),Когпа Ощ =О 1 срабатывает компаратор 1-1 аналого-цифрового преобразователя старших разрядов, и выходной сигналего из положительного О становится отрицательным - О , что соответствует состоянию "логическая единица" (О =1).При этом выходное напряжение операционного усилителя 2-1 Ц = А ( 08 -0 .р ) =О,Так как диоды двухдиопного ключа подвоздействием отрицательного напряжения743192 5напряжение О О переводит в закрьлое состояние диод, на катод которого приложено положительное налряжение.В результате на входе аналого-цифрового преобразователя младших разрядов напряжение равно нулю, из чего следует, что ни один из компараторов 7-1-7-К не сработает (,=О, О 0,).Дальнейшее увеличение входного напряжения приводит к поочередному сраба О тыванию всех компараторов аналого-цифрового преобразователя младших разрядов.Если величина входного напряжения превышает опорное напряжение Цсраб 4 батывает компаратор(С =1) и пере водит в открьпое состояние диоды двухдиодного ключа 3, Тогда на входе аналогоцифрового преобразователя младших разрядов устанавливается напряжение186-1)20Под воздействием Осрабатывает определенная группа компараторов анапогоцифрового преобразователя младших разрядов.Повышенное быстродействие за счет 25кисключения пифроаналоговых преобразователей, вычитающих элементов, а также ло гических элементов запрета, выгодно отличает предложенное устройство от прототипа. 30 Формула изобретенияП араллельно-последов ате пьный анапого-цифровой преобразоватепь, содержащий операционные усилители, компараторы идвухпиодные ключи, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с цепью повышения быс 1родействия, пеинвертирующче входы всехоперационных усилителей старших разрядов преобразователя соединены с инвертирующими входами компараторов и подключены к входной шине, выходы компараторов через резисторы подклкчаны ккатодам диодов двухпиопных ключей, одни аноды которых объединены и соединены через резистор с источником положительного смешрния и с инвертируюаимивхоцами компараторов млапших разрядовпреобржов ателя, неинвертирующие входыкоторых соединены с соответствующимиисточниками опорных напряжений, неинвертирующие входы компараторов старшихразрядов преобразователя и инвертирующие входы операционных усилителей черезрезисторы подключены к соответствующим источникам опорных напряжений другие аноды двухдиодных клочей соединеныс выходами соответствуюших операционных усилителей, а через резисторы, - сих инвертируюшими входами. Источники информ ации,принятые во внимание при экспертизе 1,"НЕСО-ОП 1 с Эечр "А 16, М 26,1968, р, 59. 2. "Иесь.оис эейр 1 ,ч 16,М 26, 1968,р.58 прототип).743192 оставитель Н. Козловехред Н, Ковалева Корректс пьдм ДОЕ уск 3 як аз Подписное ом иэл ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная 484 (50 Тираж 995ЦНИИПИ Государственногопо делам изобретени 113035, Москва, Ж, Рау тета С ткрыти ая набер