Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1984 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к импульсной технике, а именно к микроэлектронным лреобразователям аналог-код, .применяемым в вычислительной технике По известному авт.св. 600729 и вестен аналого- цифровой преобразователь, содержащий источник опорного тока, компараторы, входной мно околт яекторный трайзистор, многокош -тор ный трайзистор в цепи опорного тока компараторы выполнены на триггерах С; непосредственными связями, причем эмиттер входного многокрллекторного транзистора соединен с клеммой ис.точника впадного аналогового сигнала каждый из коллекторов этого транзис тора соединен с базой первого транзистора триггера с непосредственными связями соответствукнцего разряда пре образователя, с базой второго тран.зистрра триггера с непосредственнь1ми связями каждого разряда соединены с ответствуйщие коллекторы, мйогоколлекторного транзистора в цетш опорного тока, эмиттер которого соединен с клеммой источника опорного тока, а базы обоих многоколлекторных транзисторов и эмиттеры транзисторов триггеров с непосредственными связями соединены с общей шиной m. Недостатком этого устройства явля ется большая потребляемая мощнсють из-за большого числа квантов тока, задаваемых многоколлекторНьм транзистором в цепи опорного тока.. Цель изобретения - уменьшение . потребляемой мощности. Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобра зователь введены входной и(т-Л вычитающих токовых повторителей,, (ni-l) ключевыхп-р-п транзисторов, а п-триггеров с непосредственными связями разделены на гу) групп, при этом выходы входного токового повторителя соединены с базами ключевых П-р-П транзисторов, коллекторы которых соединены со входом и выходом соответствующего вычитающего токового повторителя, выходы которого соединены с базами первых транзисторов триггеров с непосредственными связями соответствующей группы, кроме, первой, дополнотельный коллектор входного многоколлекторного транзистора соединён со входом входного тоАового повторителя, а соответствующие дополнительные коллекторы 82 много коллекторного транзистора в i цепи опорного тока соединены со входами вычитающих токовьЛ повторителей и базами ключевых h-р-И транзисторов соответственно., На чертеже представлена принципиальная схема предложенного аналогоцифрового преобразователя. Аналого-цифройой преобразователь содержит источник опорного тока 1, компараторы. 2, входной многоколлекторный транзистор 3, многрколйекторнкА транзистор 4 в цепи опорного тока. Компараторы 2 выполнены на триггерах с непосредственными связя ми, причем эмиттер входного многоколлекторного транзистора 3 соединен с клеммой входного аналогового сигнала 5. Каждый из коллекторов этого транзистора 3 соединен с базой первого транзистора 6 триггера с непосредственными связями соответствующего разряда преобразователя. G базой второго транзистора 7 триггера с непосредственными связякм: кащого разряда соединены соответствующие коллекторы многоколлекторного ;транзистора 4 в цепи опорного тока, эмиттер которого соединен с клеммой источника опорного тока 8. Базы обоих многоколлекторных транзисторов 3 и 4 и эмиттеры транзисторов 6 и 7 триггеров с непосредственными связями соединены с общей шиной 9, входной И;т-1/вычитающих токовых пойторителёй 10 и 11, Гп-1, ключевых п-р-П транзисторов 12, а h триггеров с непосредственными связями разделены на М групп. При этом выходы Ьход .ного токового порторителя 10-соединены с базами ключевых n-p-h транзисторов 12, коллекторы которых соединены со входами и выходами соответствующего токового повторителя 11, выходы которого соединены с базами первых транзисторов 6 триггеров с непосредственными связями соответствующей группы, кроме первой. Дополнительный коллектор входного многоколлекторнОго транзистора 3 соединен со входом входного токового повторителя 10, а соответств щие дополнительные; коллекторы многоколлекторного транзистора 4 в цепи источника тока со входами вычитающих токовых повторителей 11 базами ключевых транзисторов 12 соответственно. Колекторы .вторых транзисторов 7 триггеров с непосредственными связями

подключены к выходам 13 преобразователя.

. . Анзпого-цифровой преобразователь

работает следующим образом.

, Входной 10 и вычитающие 11 токовые повторители имеют эффективный коэффициент передачи по выходам, равный единице, что обеспечивается соотношением площадей коллекторов обратной сбязи с выходных коллекторов. Многоколлекторный транзистор 4 задает опорные токи в базы вторых транзисторов 7 триггеров с непосредственной связью, в базы ключевых транзисторов 12 и вычитающих токовых повторителей 11.Величины этих токов определяются количеством уровней сигнала и количества групп Триггеров с непосредственной связью.

В общем виде для (п+1)-уровневого преобразователя при m группах токовых повторителей в базы вторых транзисторов 7 в пределах каяяой группы задаются следующие значения токов: 0,51о , 1,51о , 2,51о

(J - 0,5)Ig .соответственно, где

1о - единичный уровень тока, в ключевые п-р-п транзисторы 12за даются

(«)o.(.5),...,(.

Соответственно, а в вычитающие токовые повторители 11 - т о- 1 , «,1о2,,1о,...

) о соответственно.

Например, для 16-уровневого преоб разователя задаются следующие значения токов

О, 1р, 21,...,151о,

т.е. п 15, при |h 3 в базы двух ключевых транзисторов 12 задается со ответственно ток 5,5 Зд и 10,5 Зд , в два вычитающих токовых повторителя 11-5 Зд и ЮЛр , а во вторые транзисторы пяти триггеров с непосредственной связью -0,5Jo, 1,5Ло , 2,5J , 3,5J . 4,53 соответствейно.

Конструктивно величина тока обеспечивается соотношением площадей коллекторов и эмиттера многоколлектор-. ного транзистора 4. .

1б-уровневый преобразователь работает следующим образом.

При увеличении входного сигнала от О до ппследовательно переключаются триггеры первой группы, В остальных группах состояние триггеров не меняется, так как включенные ключевые транзисторы 12 шунтируют первые транзисторы-6 триггеров.

При увеличении входного сигнала от 50j, до 10 DO входной токовый повторитель 10 выключает первый клю-. чевой транзистор 12, в базу которого задавался ток 5,5 Д, , в результате включается первый вычитающий токовый повторитель 11. Последний вычитает ток равный 53о из тока, задаваемого в первые транзисторы 6 триггеров второй группы. В результате при увеличении тока от 53д до 103 ток, задаваемый во вторую группу триггеров, меняется от О до 5DO что и опреде ляет число переключенных триггеров в этой группе.

При дальнейшем увеличении тока от 10JP до входной токовьй повторитель 10 выключает второй ключевой транзистор 12, в результате включается второй вычитающий токовый повторитель 11, в который задается транзистором 4 ток равный 103, Такой же по величине ток вычитается из тока, заваемого в первые транзисторы 6 третьей группы триггеров.

Таким образом, при увеличении . входного тока от ЮЭ до 15 ток, задаваемый в третью группу-триггеров, изменяется от О до 5 Зд что и определяет число переключенных триггеров в этой группе.

При изменении входного тока от нулевого уровня до максимального на вЬ|ходах 13 устройства, соединенных с коллекторами вторых транзисторов 7 триггеров, формируется код, который принимает значения от 00...О до 11...1.

Введение входного и вычитающих токовых повторителей 10И 11 и ключевых Л-р-И транзисторов 1.2 приводит к существенному сокращению числа квантов опорного тока, задаваемых транзистором 4.

Таким образом, получается уменьшение потребляемого тока, а следовательно и мощности. Сокращение числа, квантов тока приводит к упрощению топологии устройства, а следовательно и к уменьшению площади, занимаемой устройством на кристалле.

АНАЛОГО-ЦИФРОВСЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ по авт.св. 600729, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощности, введены входной и(гп-1) вычитающих то-ковьк повторителей,(im-1) ключевых п-р-ч транзисторов, а п триггеров с непосредственными связями разделены на ш групп, при этом выходы входного токового повторителя соединены с базами ключевых h-р-п транзисторов коллекторы которых соединены со входом и выходами соответствующего вычитающего токового повторителя, выходы которого соединены с базами первых транзисторов триггеров с непосредственными связями соответствующей группы, кроме первой, дополнительный коллектор входного многоколлекторного транзистора соединен со входом входного токового повторителя, а соответствующие дополнительные коллекторы многокоплекторного транзистора в цепи опорного тока - со входами вычитающих токовых повторителей.и базами (Л ключевых п-р-.п транзисторов соответственно.