Преобразователь ток-код

( АВТОРСКОМ ЕПЬСТ В ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ(71) Таганрогский радиотехнический институт им. В. Д. Калмыкова (53) 681,325(088.8)(56) 1. Гитис Э.Н. Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств. И., "Энергия", 1975, с. 308,2. Авторское свидетельство СССР й 600729, кл, Н 03 К 13/20 1976.(54)(57) пРеоБРдзовдтель ток-код,выполненный на элементах И Л,.содержащий, компараторы по числу разрядов преобразователя, каждый из которых выполнен на триггере с непосредственными связями из двух многоколлекторных и"р-п-транзисторов, эмиттерыкоторых соединены с общей шиной, источник опорного тока, выход которогосоединен с эмиттером многоколлектор"ного р-п-р-,транзистора опорного тока,и входной многоколлекторныйр-п-р-транзистор, соединенный эмиттером с клеммой источника входного тока, базой - с общей шиыой, а коллекторами - соответственно с базами первых многоколлекторных и-р-и-транзисторов компараторов, базы вторых многоколлекторных п-р-и-транзисторов которых соединены с соответствующимиколлекторами многоколлекторногор-и-р-транзистора опорного тока, база которого подключена к общей шине,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью уменьшения потребляемой мощ- .ости и габаритов, в каждый разрядпреобразователя, кроме младшего, введен вычитающий усилитель на многоколлекторном п-р-п-транзисторе, одинколлектор которого соединен с базойданного транзистора и с соответствующим коллектором второго многоколлекторного и-р-и-транзистора компаратора данного разряда, остальные кол. лекторы - соответственно с базамипервых многоколлекторных и-р-и-транзисторов компараторов младших разрядов, эмиттер - с общей шиной, а база - с соответствующими коллекторамимногоколлекторного р-и-р-транзистораопорного, тока,при этом . выходные шиныподключены к соответствующим коллек.торам первых многоколлекторныхи-р-и-транзисторов компараторов.10121133 1Изобретение относится к никроэлектронике, импульсной технике, а именно каналого-цифровым преобразователям информации, используемым в вычислительной и измерительной технике.Известны устройства для преобразования исходной аналоговой величины в соответствующий ей цифровой эквивалент-код, являющийся выходной величи ной преобразователя, например, преобразователь напряжение-код (ПНК) поразрядного кодирования без обратной связи, содержащий и каскадов, где и " разрядность позиционного кодового эк вивалента (ПДК) преобразуемой величины напряжения; каждый из каскадов содержит два усилителя постоянного то-. ка (УПТ), один из которых работает как компаратор, а второй как масштаб"20 ный усилитель, а также, как минимум, шесть резисторов, нуждающихся в подгонке 1,11. 2Однако известное устройство неполностью использует воэможности техх,нологии И Л: оно содержит большоеЬИколичество 2"фф -2 вертикальныхи-р-и-транзисторов только в блокесравнения (без учета сложности шифратора, представляющего собой матрицу (2 -1)кп). Площадь, занимаемаяюустрайством на кристалле,пропорциональна числу и-р-п"транзисторов, амощность, потребляемая устройствомтолько от источника опорного тока иопределяемая величиной эталона 1 о,выражается величиной2 ф-"(2"-1),где Ч - падение напряжения на базаэмиттером перехода ИКТ цепиопорного тока.Кроме того, мощность потребляетсясхемой шифратора и входной цепью.Большое количество линий связи и контактных окой Значительно снижаюттехнологичность.Недостатками данного устройства являются большой объем оборудования, большая работа переключателя (отношение мощности потребления к быстро-, действию), сложности микроэлектронно" го исполнения, а также, большая площадь., занимаемая устройством на крис талле в случае его интегрального исполнения. Наиболее близким к предлагаемому по,технической сущности является пре образователь ток"код, выполненный по методу считывания на схемах интегральной инжекционной логики - И Л АЦП для и-разрядного ПДК, содержащий входной многоколлекторный транзистор (ИКТ) р-П"р-типа, соединенйый эмиттером с. источником входного тока, о причем коэффициенты передацИ тока ко всем коллекторам входного ИКТ оди" наковы, 2-.1 компараторов .тока (триггеров на п-р-.п"транзисторах с непо 45 средственными связямй), каждый компаратор соединен с одним иэ коллекторов ИКТ входного и одним из коллекторов ИКТ опорных токов р"п-р-типа, соединенного эмиттером с источником опор ного тока. Опорные токи двух со.ь, седних компараторов отличаются на величину эталона тока, Выходной сигнал АДП представляет собой нормальный единичный код (унитарный код), кото рый должен быть преобразован в ПДК (ц данном АЦП не показан) с помощью специального шифратора 1 2. Цель изобретения - уменьшение по" требляемой мощности и габаритов,Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь ток-код, выпол-, ненный на элементах И Л, содермащий компараторы по числу разрядов преобразователя, каждый из которых выполнен на триггере с непосредственнымИ связями из двух многоколлекторных и"р-и"транзИсторов, эмиттеры которых соединены с общей шиной, источник опорного тока, выход которого соединен с эмиттером многоколлекторного р-и-р-транзистора опорного тока, и входной многоколлекторный р-и-р-транзистор, соединенный эмиттером с клеМ" мой источника входного тока, базой с общей шиной, а колекторами - соот" ветственно с базами первых многоколлекторных и-р-и-транзисторов компараторов,базы вторых многоколлекторных и-р"и-транэисторов которых соединены с соответствующими коллекторами многоколлекторных р-и-р-транзистора опорного тока, база которого подклю-. чена к общейшине, в каждый разряд преобразователя, кроме младшего, .вве" ден выцитающий усилитель на многоколлекторном и"р-п-транзисторе, один коллектор которого соединен с базой данного транзистора и с соответствующим коллектором второго многоколлекторного и"р-и-транзистора компаратора данного, разряда, остальные коллекторы - соответственно с базами33где о - величина эталона,1 Ь,-. опорный ток компаратораЬа.11-го разряда.Кроме того, в каждый, разряд преобра"зователя (кроме младшего)1 подается токпитания выцитающего усилителя, равный.опорному току компаратора данногоразрядаСледовательно суммарный токисточника опорного тока 1 оя равенУстройство работает следующим об-.разом.;На первом этапе происходит сравнение аналогового сигнала 1/и с опор:ным током 2"-" 1 о в старшем разрядепреобразователя. Если входной токкомпаратора меньше опорного, то откроется второй транзистор компаратофа, который одним из коллекторов выключит выцитающий усилитель старшего,разряда. Первый транзистор компарато 1 ра закроется и выдает на выход раз,ряда сигнал "1"В этом случае на(и)-разряде будет проведено сравнение входного тока 1/и с опорным2 ф1 р . Если же аналоговый сигнал:1,/и больше опорного тока старшего .разряда 2 щ1 О то откроется первый транзистор компаратора старшегоразряда и выдает на выход сигнал "01.Второй транзистор данного компараторазакроется и расшунтирует вход выцитающегр усилителя данного разряда,:который своими коллекторами отберетток, равный опорному данного разряда 1 о .2 ф ф от коллекторов ИКТ 1,связанных со всеми разрядами преобразователя, меньшими и-го. В этомСлучае на (и)-разряде будет проведено сФаЬнение входного тока-и И 2На втором этапе аналогично выше-.йриведенноМу алгоритму производитсясравнение на (и) "разряде, на треть":ем. этапе - на (и)-разряде и т.д.Таким образом, исходный аналоговыйсигнал .1 с помощью данного преобразователя может быть представлен ввиде И1 ио,Е а, 2где а -. выходной сигнал в цифровомкоде 1-го разряда преобразователя, а сумма есть не что иное как обратный позицион" ный двоичный код, т,е. боль" шей величине аналогового 3 ., 10121первых многоколлекторных и-р"и-тран"- зисторов компараторов младших разря"дов, эмиттер - с общей шиной, а ба", .".,эы - с соответствующими коллекторамимногоколлекторного р-и-р"транзистбра .опорного тока, при:этом выходные аи"ны подключены к соотввтствующим кол- .лекторам первых многоколлекторныхп-р.-п-транзисторов компараторов.На фиг. 1 приведена эквивалентная 1 фэлектрическая схема; на фиг. 2 функционально-технологическая схемапреобразователя ток-, код.Устройство содержит входной ИКТ 1,эмиттер которого соединен с клеммой 2 Мисточйика входного тока, а коллек".торы - соответственно с компаратора.ми 3:1-3 и (бистабильными триггерамиНа и-р-П-транзисторах с непосредст- .венными связями; для. схемы, приве" ЗЬ. денной на фиг. 2, в = 4),второй:вход компараторов соединен с коллек- .торами ИКТ опорного тока 4, эмиттер1 которого подключен к клемме 5 .источ-,ника опорного тока, вычитающие уси- , 23лители 6 2"6 и на; и-р-и-ИКТ в каждом,кроМе младшего, разряде преобразователя,. один иэ коллекторов каждого .вычитающего усилителя соединеН с ба-зой и подключен ко аторому кдллектофу увторого транзистора компаратора данного разряда, а тйкже соединен с со-.ответствующим коллектором ИКТ 1; Ос" .тальные коллекторы выцитающего,усили .теля подключены соответственно.к базам Первых транзисторов младших (по:отношению к конкретному выцитающемуусилителю) компараторов; эмиттеры "транзисторов компараторов и выцитающих усилителей соединены с базамиИКТ,1 и ИКТ 4 и подключейыМ общейшине; выходной. сигнал в виде обратного павйциоННого ДвоИчНогО Мода снИ".маетсясо .вторых коллекторов перЬых:Транзисторов компараторов, подМлюценных к выходным шинам 7 1-7 6,,третьи коллекторы транзисторов компараторов соединены соответственНо. с .базами данных транзисторов,Входной ток 11, подается на эмиттер,ИКТ. 1 и равномерно распределяется между п коллекторами данногоИКТ, т,е. аналоговйй:сигнал (ток).каждого коллектора равен 1 к/и. Опорный ток оп. подается на эмиттерИКТ 2 и распределяется между разряда" Зфми .преобразователя следующим образом:Оп;1 о5 1012 чсигнала соответствует меньшее значение кодового эквивалента.При желании с преобразователя можно снять прямой ПДК, если с выходнымиклеммами разрядов соединить коллекторы вторых транзисторов компараторов, а не первых.Предлагаемое устройство является законченным АЦП поразрядного кодиро вания и никакого дополнительного преобразования кода не требует. Использование новых элементов - вычитающих усилителей, позволяет создать компакт ные АЦП, .содержащие всего 3(п) + 3 +2 и-р-и-транзисторов для и-разрядного преобразователя ЦДК. Выигрыш по затратам оборудования в сравнении с прототипом не менее, чем в (2 33 4-2)/2+3(п) раз (при п =8 выигрыш составляет 22 раза). Площадь; занимаемая устройством, меньше примерно во столько же раз. Мощность, потребляемая преобразователем сокращается не менее, чем в 2" " (2 " " ) / (2 -3) раз (или при и = 8 мощность уменьшается в 69 раз). Быстродействие данного устройства несколько хуже в сравнении с прототипом, однако остается достаточно высоким (при задержке одного транзистора 20-50 нс общее время преобразования 8-разрядного АЦП не превышает 1 мкс) .Предлагаемое устройство может быть предназначено для создания как в виде отдельных интегральных схем АЦП, так и в составе высокодобротных БИС с инжекционным питанием.:У 2 ол М. Шар Корре каз 278 30 лиал ППП "Патент",Редактор К. Вол оставительехред А,Баб Тираж 931 НИИПИ Государственн по делам изобретен 5, Москва, 3-35, РаПодписноего комитета СССРй и открытийшская наб , д, 1/5 ул. Проектная,