Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1986 года по МПК H03M1/56 

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для использования в аналого-цифровых измерительных приборах с автономным питанием. Цель изобретения - уменьшение потребляемой мощности и повьш1ение надежности. На чертеже изображена функциональная схема устройства. Устройство содержит первую и вторую входные шины 1 и 2, токоограничивающий элемент- на резисторе 3, ключ 4, интегратор 5, ключ 6, токоограничивашщие элементы на резисторах 7, 8 и 9, усилитель 10, КМОПинвертор 11, токоограничивающйй элемент на резисторе 12, пороговый эле мент, выполненный на транзргсторе 13, диод 14, токоограничивающие эле менты на резисторах 15 и 16, источник 17. питания, триггер 18, счетчик 19 импульсов, тактовый генератор 20 регистр 21, интегратор 5 и усилитель выполнены инвертирующими, а ис точник 17 является опорным. Устройство работает следующим об разом. В первом такте интегрирования замкнут, ключ 4, и если входное напряжение и.( преобразователя отлично от нуля, конденсатор интегратора 5 начинает заряжаться. Коэ(1)фициент усиления усилителя JO выбирается достаточно больщиМ} поэтому практически с началом первого такта интег рирования он попадает в режим насыщения, при .этом фазы передачи сигна .ла интегратором 5 и усилителем 10 выбраны таким образом, что полярность сигнала на выходе усилителя 1 всегда совпадает с полярностью вход ного напряжения U. 1 Счетчик 19 непрерывно производит подсчет и шульсов тактового генератора 20 и в момент возвращения в нулевое состояние переключает триггер 18, При этом размыкается ключ 4 замыкается ключ 6 и первый вход интегратора через резистор 7 подключа ется к выходу 1 МОП-инвертора 11 .Поскольку напряжение насыщения усилителя 10 близко к напряжению питания одно из плеч КМОП-инвертора 1 1 сэка зывается замкнутьш, причем напряжение на выходе КМОП-инвертора 1 1 все да имеет полярность, противоположную полярности U)( , и интегратор 5 н чинает разряжаться. 92 При равенстве сопротивлений реисторов 8 и 9 разрядный ток инегратора составляет , Un IP положительных г V 7 15 начений 1р « отрицательных г /дк.у+к. наченш, де 1р - разрядный ток интегратора 5; и - выходное напряжение источника 17; R , - сопротивления резисторов 7, 12 и 15 соответственно. Из прив.еденных выражений следует, что функции источника опорного напряжения в АЦП выполняет источник 7 питания. Сопротивление резисторов 12 и 15 выбирается таким чтобы обеспечивалось неравенство If- VIp-« 5 U где Ug - падение напряжения на переходе база-эмиттер транзистора 13, Выполнение этого соотношения гарантирует правильное функционирова- ; ние .порогового элемента на транзисторе 13, который в течение всего времени, пока насыщен усилитель 10, находится в состоянии отсечки, При возвращении интегратора 5 в начальное состояние усилитель 10 выходит из режима насыщения и КМОПинвертор 1 попадает в активный режи 4. При этом интегратор 5, усилитель 10 и КМОП-инвертор 11 оказываются охваченными отрицательной обратной связью через резистор 7, Налйчие такого режима позволяет исключить разрядный ключ для емкости интегратора, а также устраняет влияние сдвига и дрейфа усилителя 10 на точность преобразования, Переход КМОП-инвертора 11 в линейный режим сопровождается резким возрастанием его сквозного тока, напряжения на резисторах 12 и 15 увеличиваются, и транзистор 13 оказывается в состоянии насыщения. Полярность возникающего на коллекторе этого транзистора перепада не зависит от полярности и и является им3пульсом записи для регистра 21, в торьй записывается код, находящийся в счетчике 19 к моменту уравновешивания. Диод 14 служит для симметричног с базо-эмиттерным переходом транзистора 13 ограничения напряжения резисторе 15, Такой алгоритм преобразования позволяет питать АЦП от одного общего источника опорного напряжения поскольку не предполагает никаких токов., замыкающихся на вторую входную шину преобразователя. Перепад коллекторного напряжения транзистора 13.всегда может быть согласован с входными уровнями цифровой логики любого типа, питаемой от источника 17, Однако наиболее целесообразным является применение цифровой логики КНОП-типа, обеспечивающей минимальное токопотребление при достаточном быстродействии. Формула изобретени Аналого-цифровой преобразователь содержащий токоограничивающие элементы, выполненные на резисторах, интегратор, первьш вход которого через первый и второй ключи соединен соответственно с первыми выходами первого и второго резисторов, второ вывод первого резистора является пе вой входной шиной, усилитель, первый вход которого соединен с выходом интегратора, триггер, прямой и инв.ерсный выходы которого соединены соответственно с управляющими входа ми второго и первого ключей, счетный вход соединен с выходом старшего разряда счетчика импульсов, вы 194 ходы всех разрядов которого соединены с соответствующими информационными входами регистра, управляющий вход которого соединен с выходом порогового элемента, а выходы являют ;я выходными шинами, тактовый генератор, выход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов, источник питания, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью уметгь-. шення потребляемой мощности и повышения ггадежностп путем упрощения, введены третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой токоограничивающие элеметгты, выполненные на резисторах, диод, КМОП-инвертор, а пороговый элемент выпол1 ен на транзисторе, коллектор которого является выходом порогового элемента и через третий резистор соединен с объединенными первым выходом источника питания, первыми выводами четвертого и пятого резисторов, катодом диода, вторыми входами интегратора и усилителя,эмиттер транзистора соединен с объединенными вторым выходом источника питания, первыми вывoдa нI шестого и седьмого резисторов, третьими в-хода- ми интегратора и усилителя, база транзистора соединена с вторым выводом шестого резистора и первым входом КМОП-инвертора, второй вход которого соединен с выходом усилителя, третий вход - с анодом диода и вторым выводом четвертого резистора, а выход соединен с вторым выводом второго резистора, вторые выводы пятого и седьмого резисторов соединены с вторым входом интегратора и являются второй входной шиной, причем интегратор и усилитель вьшолнены инвертирующими ,

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для использования в аналого-цифровых измерительных приборах с автономным питанием. .Изобретение позволяет .уменьшить потребляемую мощность и повысить надежность. Это достигается тем, что вместо сложного источника опорного напряжения используется один источник 17 питания, который с помощью переключающего элемента,транзистора 13, резистора 7, ключа 6 подключается к второму входу интегратора 5, который через усилитель 10 управляет КМОП-инвертором 1I. Интегратор 5 и усилитель 10 выполнены инвертирующими. 1 ил. (Л