Аналого-цифровой преобразователь

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик р 11980275(Я 11 М К 3 с присоединением заявки МН 03 К 13/17 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 07,12.82,Бюллетень Йо 45 Дата опубликования описания 07,12.82(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к измерительной технике и предназначено, в частности, для преобразования входного импульсного напряжения в код.Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий ппоследовательно соединенных ступеней, каждая ступень содержит элемент для определения разности между входной силой тока и силой опорного тока, а также элемент для определения полярности укаэанной разности г.Недостаток устройства - большое время преобразования.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является аналого-циФровой преобразователь, содержащий компараторы, выполненные на операционных усилителях и триггерах-защелках, входы которых подключены к выходам операционных усилителей, линию задержки, через которую первый вход вычитающего устройства соединен с шиной входного сигнала и неинвертирующими входами операционных усилителей компараторов, инвертирующие входы которых соединены с соответствующими выходами последовательного резисторного делителя, цифро-аналоговый преобразователь,входы которого соединены с входами линии задержки разрядов, а выход ,подключен к второму входу вычитаю- щего устройства ( 21.Недостатками устройства являются большое значение потребляемой мощности, а также значительное время задержки получения разрядов.Цель изобретения - уменьшение потребляемой мощности времени преобразования.Эта цель достигается тем, что в аналого-циФровой преобразователь, содержащий компараторы, выполненные на операционных усилителях и триггерах-защелках, входы которых подключены к выходам операционных усилителей, линию задержки, через которую первый вход вычитающего устройства соединен с шиной входного сигнала и неинвертирующими входами операционных усилителей компараторов, инвертирующие входы которых соединены с соответствующими выходами последовательно резисторного делителя, цифро-аналоговый преобразователь, входы которого соединены с входами линии задержки разрядов, а выход подключен к второму входу вычитаю- щего устройства, введены два источ 980275ника тока, шина стробирующего сигнала и переключающие устройства,два входа первого из которых соединены с выходами операционного усилителя компаратара старшего разряда,третий вход - с выходом первого источника тока, а выходы - с соответствующими входами второго и третьего переключающих устройств, первыевыходы которых соединены с шинамипитания операционных усилителей компаратора мпадшего разряда, а вторыевыходы - с шиной питания триггераэащелки компаратора младшего разряда,стробирующие входы второго, третьего и четвертого переключающих устройств соединены с шиной стробирующего сигнала, первый вход четвертогопереключателя соединен с выходом второго источника тока, первый выход - сшиной питания операционного усилителя компаратора старшего разряда,второй выход - с шиной питания триггера-защелки этого компаратора, выходы компараторов подключены к выходамцифро-аналогового преобразователя.На фиг. 1 представлена схема АЦПфна фиг. 2 - временные диаграммы.АЦП содержит операционные усилители 1 - 3, на одни входы которых подается напряжение входного сигнала(.)Оп - Оо, снимаемые с последовательногорезисторного делителя 4, подключенного к источнику опорного тока, линию5 задержки входного сигнала, соединенную с первым входом вычитающегоустройства на операционном уеилите"ле 6, АЦП 7, выход которого соединенс вторым входом операционного усилителя 6, линии задержки разрядов АЦП8, триггер-защелки 9 и 10 переключаю-.40щих устройств 11-14, одни входы которых соединены вместе и подключены кшине 15 стробирующих импульсов, источники 16 и 17 тока.45Рассмотрим работу схемы с помощьювременных диаграмм, изображенных нафиг. 2. На фиг. 2 О изображено напряжение, подаваемое на входы переключающих устройств 11, 12 и 14.Напряжение (.)Оп 4 подается на вторые50входы этих переключающих устройств.На фиг. 2 д изображены входные и опорные напряжения, подаваемые на входыусилителей 1 - 3. На фиг. 24 изобра.жены графики напряжений инвертирующего (О ,)Н) и неинвертирующего081+) выходов усилителя 1, а нафиг. 2 ъ - графики напряжений инвертирующего, ) и неинвертирующего (О 8, +) вйходов усилителя 3. 60На фиг, 2 д,р показаны выходные напряжения триггер-защелок 9 (ц )и 10 (Ощу ), фрКогда на вход АЦН не подается напрякенне Остр, ток источника 16 чере, 65 переключающее устройство 13(0.ОуЫЪ Мии переключающее устройство 12 йаправляется в триггер-защелку 9, аток источника 17 через переключающееустройство 14 направляется в триггерэащелку 10, т.е. усилители обесточены, что исключает возможность переключения триггеров 9 и 10, когдаО =О.(В моментна входы переключающих устройств 11,12 и 14 поступаетОс и ток источника 16 через переключающие устройства 13 и 12 направляется в усилитель 1, а ток источника17 через устройство 14 направляетсяв усилитель 3, Так как Оэ Обпто в этом случае состояние триггеров9 и 10 не изменяется и на выходе АЦПзначение кода равно 00,В момент С, 0 с О с Оо, чтоопприводит к переключенйю триггера 9во второе устойчивое положение, на,выходе АЦП значение кода равно 01.В момент времениОООоп. В 7 оптВ этом случае усилйтель 3 йереключает триггер 10 во второе устойчивое положение. Значение напряжений на выходе усилителя 3 изменяется ( фиг. 2) , что приводитк подаче тока источника 16 черезустройства 13 и 11 в усилитель 2,В этом случае усилитель 1 в течение длительности строб-импульса обесточен и триггер 9 управляется усилителем 2Так как на входе усилителя 2 ООто усилитель 2 устанавливает .триггер 9 в исходноесостояние, т.е. выходной код АЦНимеет значение 10. В этом случаеток источника 16 после прекращениядействия строб-импульса через устройства 13 и 11 направляется в триггер 9.В момент времени й 4. О 87 (Эщ,поэтому усилители 2 и 3 устанавливают триггеры 9 и 10 в состояния, прикоторых выходной код АЦП равен 11,Выходной код преобразуется ЦАП 7в напряжение, которое прикладывается к инвертирующему входу усилителя6, Разница между задержанным входным напряжением и выходным напряжением ЦАП усиливается усилителем 6и поступает на следующую ступеньсравнения.Таким образом, благодаря введению переключающих устройств отпадает необходимость в преобразователе кода, что уменьшает время преобразования, а также значительно уменьшает потребляемую мощность,Формула изобретенияАналого-цифровой преобразователь содержащий компараторы, выполненные980275 на операционных усилителях и триггерах-защелках, входы которых подключены к выходам операционных усилителей, линию, задержки, через которую.первый вход вычитающего устройствасоединен с шиной входного сигналаи неинвертирующими входами операционных усилителей компараторов, инвертирующие входы которых соединеныс соответствующими выходами последовательного резисторного делителя,цифро-аналоговый преобразователь, входыкоторого соединены с входами линиизадержки разрядов, выход подключенк второму входу вычитающего устройства, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью уменьшения потребляемой мощности и времени преобразования, в него введены два источникатока, шина стробирующего сигнала ипереключающие устройства, два входапервого из которых соединены с выхо.дами операционного усилителя компаратора старшего разряда, третий входс выходом первого источника тока,авыходы - с соответствующими входами 4второго и третьего переключающихустройств, первые выходы которых соединены с шинами питания операционныхусилителей компаратора младшего разряда, а вторые выходы - с шиной питания триггера-защелки компараторамладшего разряда, стробирующие входывторого третьего и четвертого пере 3Р;ключающих устройств соединены с шинамистробирующего сигнала, первый вход 0 четвертого переключающего устройствасоединен с выходом второго источникатока, первый выход - с шиной питания операционного усилителя компаратора старшего разряда, второй выход с шиной питания триггера-защелки этого компаратора выходы компараторовподключены к входам цифро-аналогового преобразователя. 20 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США 9 4179687,кл. 340-347, 1979.2. Патент США Р 4110745,25 кл. 340-347, 19 79 1 прототип) .1Тираж И Госуда делам иэ Москва,Подписнокомитета СССРи открытийская наб , д, 4/5 381/48 ВНИИ по 13035, 959 ственно бретени -35, Ра акаэ иал ППП "Патент", г. Ужгор л. Проектная, 4