Аналого-цифровой преобразователь

(22) Заявлено 01.09.78 (21) 2 б 95403/18-21с присоединением заявки РЙ(088,8) но делам изобретений и еткрцтийДата опубликования описания 15,09.80(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Устройство относится к области автоматикивычислительной техники и может использоваться в системах обработки информации.Известны быстродействующие параллельныеаналого-цифровые преобразователи, где кванто 5вание сигнала осуществляется одновременнос помощью набора компараторов, включенныхпараллельно по отношению к источнику сигнала (1,К недостаткам подобного типа преобразова.1 Отелей следует отнести удвоение объема оборудования с добавлением каждого нового разряда. Известен аналого-цифровой, . пзеобразователь, содержащий й компараторов и 2 - 1 диффе.15 ренциальных каскадов на транзисторах, первЫе базы которых подключены к входной клемме преобразователя, а вторые - к резисторному делителю, подключенному к источнику напряжения смещения, а в каждом разряде прямой вы. ход дифференциального каскада соединен с инверсным выходом соседнего дифференциального каскада и подключен к инвертирующему входу компаратора, к которому через резистор подключен выход источника коллекторкого напряжения 2.К недостаткам подобного АЦП следует отнести недостаточно высокое быстродействие и точность, обусловленные использованием сигнала одной полярности, снимаемого с одного из выходов дифференциальных пар транзисторов и подаваемого на вход порогового устройства.Целью изобретения являетсяповышение быстродействия и точности аналого-цифрового преобразователя.Цель достигается тем, что в аналого-цифро. вой преобразователь, содержащий и компараторов и 2 - 1 дифференциальных каскадов натттранзисторах, первые базы которых подключены к входной клемме преобразователя, а вто. рые - к резисторному делителю, подключенному к источнику напряжения смещения, а в каж. дом разряде прямой выход дифференциального каскада соединен с инверсным выходом сосед. :него дифференциального каскада и подключен к инвертирующему входу компаратора, к которому через резистор подключен выход источника коллекторного напряжения, введены и допол764125 3нительных источников коллекторного напряжения и и дополнительных резисторов, первыевыводы которых соединены с выходамиидополнительных источников коллекторного напряжения, а вторые подключены к неинвертирующим входам соответствующих компараторовразряда, а в каждом разряде инверсный выходдифференциального каскада соединен с прямымвыходом соседнего дифференциального каскадаи подключен к неинвертирующему входу компаратора данного разряда,На фиг. 1 приведена структурная схема преобразователя; на фиг. 2 - принципиальная схе-,ма двух дифференциальных каскадов; на фиг.3, 4 - эпюры напряжений на нагрузочных резисторах.Аналого-цифровой преобразователь состоитиз источника входного сигнала 1, резисторногоделителя 2, источника 3 напряжения смещения,дифференциальных транзисторных каскадов 4 - 2010, резисторов 11 - 16 нагрузки, источников питания 17 - 20, компараторов 21 - 23. С выходаисточника 1 сигнал поступает на одни базы дифференциальных каскадов 4 - 10, а на другие базы этих каскадов подаются напряжения смещения от источника напряжения 3 через резисторный делитель 2, Общее количество дифференциальных пар равно 2" - 1, а число резисто.ров в цепи смещения равно и, Прямой выходпервого дифференциального каскада 4 соединен з 0с инверснь 1 м выходом третьего дифференциального каскада 6 и т.д., с прямым выходом(2 - 1) каскада 10, резистором 12 нагрузкии инвертирующим входом компаратора 23. Ин- З 5версный выход первого дифференциальногокаскада 4 соединен с прямым выходом третьего каскада б и т.д., инверсным выходом(2 - 1) каскада 10, резистором 11 нагрузки и неинвертирующим входом компаратора 23.Все эти соединения обеспечивают получениемладшего и-го разряда АЦП в коде Грея. Аналогичным образом соединяются остальные дифференциальные каскады. 45На фиг. 2 представлены соединения двухдифференциальных каскадов 4 и б, содержащихтранзисторы 24 - 27, источники токов 28, 29,клеммы 30, 31 подачи направления смещения,причем входной сигнал подан на базы биполярных транзисторов 24, 25, на базы транзисторов 26, 27 поданы соответствующие напряжения смещения. Коллектор транзистора 24 соединен с коллектором транзистора 27, нагрузочным резистором 2 и неинвертирующимвходом компаратора 23. Коллектор транзисто.ра 26 соединен с коллектором транзистора 25,с резистором 11 и инвертирующим входом компаратора 23. 4Устройство работает следующим образом.В исходный момент времени (фиг. 3, а)при положительном напряжении смещении наклемме 31, болыпем на ЬО напряжения сме.щения на транзисторе 26, где ЬО - квантаналого-цифрового преобразователя, и подачена вход преобразователя линейно-нарастающеговходного сигнала открыты транзисторы 26, 27и по ним протекают разные токи (полагаем,что параметры транзисторов 24 - 27 и источников токов 28, 29 аналогичны), которые соз-.дают на резисторах 11, 12 (также имеющиходинаковую величину сопротивления) разныепадения напряжения. При достижении входнымнапряжением значения напряжения смещенияна транзисторе 26 начинает открываться транзис -тор 24 (момент времени т,) и закрыватьсятранзистор 26. Напряжение О, на резисторе 12)падает, а напряжение О на резисторе 11 возрастает (фиг. 3, б), Для нормальной работыкомпаратора 23 необходимо раздельное питаниеколлекторных цепей транзисторов,В момент времени т, когда входное напря.жение будет равно напряжению смещения наклемме 30, напряжения равны. В этот моменткомпаратор 23 из состояния логического "0"переходит в состояние логической "1" (фиг. З,в).В момент времени тз при равенстве входного напряжения и напряжения смещения на клемме 31 компаратор 23 из положения логической"1" переходит в положение логического "0".Точно так же работают и остальные диффе.ренциальные каскады в аналого-цифровом преобразователе при подаче на вход АЦП линейнонарастающего входного сигнала (фиг. 4, а).Эпюры напряжений на выходе дифференциальных каскадов, образующих младший разряд,имеют вид, как показано на фиг.4,в. Нафиг,4, б показано выходное напряжение компаратора младшего разряда; на фиг. 5, г - ж, приве-,дены соответственно эпюры напряжений каскадов, образующих второй и третий разряды, илогические уровни на компараторах этих разрядов. Кодирование происходит в коде Грея. Формула изобретения Аналого-цифровой преобразователь, содержащий и компараторов и 2" - 1 дифференциальных каскадов на транзисторах, первые базы которых подключены к входной клемме преобразователя, вторые - к резисторному делителю, подключенному к источнику напряжения смещения, а в каждом разряде прямой выход дифференциального каскада соединен с ийверсным выходом соседнего дифференциального каскада и подключен к инвертирующему входу компаратора, к которому через резистор подключенвьхол ис гочннка коллекторного напряжения,отличаюш нйся тем,что,с цельюповыгпения быстродействия и точности устрой..ства, в него введены и дополнительных источ.ников коллекторного напряжения и и дополнительных резисторов, первые выводы которыхсоединены с выходами и дополнительных источ.ников коллекторного напряжения, а вторыеподключены к неинвертирующим входам соот.ветствующих компараторов разрядов, а в каждом разряде инверсный выход дифференциального каскада соединен с прямым выходом соседнего дифференциального каскада и подключен к неинвертирующему входу компаратораданного разряда.5 Источники информации 1принятые во внимание при экспертизе1. Бахтияров Г. Д. н др. Аналого-цифровыепреобразователи, "Зарубежная радиоэлектроника", 1975, Иф 1.10 2. Патент Японии И 51 - 39508,кл. О 98 (5) Р 1 (прототип).7 б 4125 2 Составитель Н. КозТехред А. Ач Корректор Г. Решетн едакто ловск 995 каз 6301/49 Ввенногоений и35, Рауш Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,ТираИИПИ Государео делам изобр035, Москва, Ж Подпикомитета СССРткрытийская наб., д, 4/5