Параллельный аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1992 года по МПК H03M1/36 

Изобретение относится к янэлого-циф- ровым устройствам и можег быть использовано в системах обработки и передачи информации и является усовершенствованием устройства, описанного в авт. св. № 1481883.

Целью изобретения является повышение точности и упрощение устройства.

На фиг, 1 приведена блок-схема параллельного аналого-цифрового преобразователя (АЦП); на фиг, 2 - диаграммы входных и опорных напряжений, где по оси абсцесс отложено входное напряжение, разбитое на четыре рабочих интервала, а по оси ординат - опорные напряжения. Прямые наклонные линии представляют прямые (Unp) и противофазные (Упф) напряжения, являющиеся интервальными функциями входного аналогового напряжения. Уровни опорных напряжений обозначены горизонтальными линиями, опорные напряжения компараторов 1...4 обозначены Uoni...U0ni соответственно, а шины опорных напряжений -UREFI и UREF2. На фиг. 3 приведена блок-схема компаратора напряжения на три входа.

Аналого-цифровой преобразователь (фиг. 1) состоит из двух групп компараторов 1-7, первого дополнительного компаратора 8. резистивного делителя 9, кодирующего логического устройства 10, линейных дифференциальных усилителей 11, 12, второго дополнительного компаратора 13, шин 14, 15 опорных нйпряжениу целишпч 9 напряжения, шины 16 управления, дополнительных шин 17, 18 опорных напряжений UREFJ, UREF4. шины 19 общего входного сигнала и выходной шины 20.

Схема компаратора, приведенная на фиг. 3, включает входную электрическую цепь, состоящую из транзисторов 21, 22, 23, построенную базе дифференциальной пары транзисторов 22. 23, ключ 24 тока, источник 25 тока, шину 26 питания, входы 27, 20, 29, вход стробировэния 30, выход 31, транзисторы 32 и 33, резисторы 34 и 35.

Устройство работав г следующим образом.

Входной диапазон аналогового сигнала разбит на четыре рабочих интервалов (U01.

Uo2), (Uo2, Uo3). (Uo3. Uol), (Uo4. Uo5) (фиг. 2).

Каждый рабочий инч эрвзл входного сигнала относится к одной группе входов компараторов, К первому интервалу относятся те входы компараторов, которые подключены к противофазному выходу дифференциального усилителя 11, а к прямому выходу его подключены те компараторы, которые относятся к третьему икюрвзлу входного сигнала. Разница входных напряжений между сигнальными входами одного компаратора

зтой группы на первом или на третьем интервале не менее напряжения, равного напряжению второго интервала. Аналогично, разница входных напряжений между сигнальными входами второй группы компараторов не менее напряжения, равного напряжению третьего интервала. Ширина интервала выбирается такой величины, чтобы на рабочих интервалах компаратора его

0 один сигнал вход был всегда закрыт

Если прямой или противофазный сигнал на входах компаратора превышает опорное напряжение подключенного к опорному входу компаратора, то на выходе

5 компаратора напряжение соответствует логической единице. При величине входного сигнала, определяемого первым или вторым интервалами, выходной унитарный код на выходе компаратора представляет в обрат0 ном коде. Если входной сигнал находится в диапазоне, определяемом третьим или четвертым интервалами, то выходной код на выходе компараторов представляется прямым кодом. Для опознавания прямого или

5 обратною кода применен компаратор 13.

Шины Uinp, Uanp, , изпф представляют выходы линейных дифференциальных усилителей 11, 12. Узлы пересечения прямых линий опорных напряжений (Uoni, Uon2,

0 Uon3, Uon4) и наклонных линий аналоговых напряжений (Uinp, U2np, 1Нпф. Кгпф) указывают на значения напряжений (в координатной плоскости), при которых срабатывают компараторы. Проекции этих узлов на оси

5 абсцисс представляют пороговые уровни квантования. Например, разница напряжений пороговых уровней, представляемых проекциями узлов (. СМпф) и (Uoni, Ызпф) на оси абсцисс является шагом квантования

0 между четвертым и пятым компарагорами, т.е. между последним компаратором первой группы и первым компаратором второй группы и представляет пятый по порядку шаг квантования. Разница напряжений на

5 входной оси (оси абсцисс) аналогового напряжения между проекциями узлов (Uon4. U2n)0 и (Uon4, Uinp} является девятым шагом квантования. Каждый компаратор может срабатывать только от прямого Unp или от

0 противофазного 1;пф аналогового напряжения. Например, компараторы первой груп- сл будут работать только в интервалах входных напряжений () и (). В интервале (Uo2-Uoi) напряжений компа5 раторы будут работать от противофазного напряжения У1пф, а в интервале (U04-U03) пт прямого напряжения Uinp.

Пример. Пусть входной сигнал будет Uxi (фиг. 2), тогда выходы компараторов бу- дут Q i - 0, 02 - 0, Оз - 1, СИ 1, 05 - 1, Об

1, Q 1, Qe 1. СНз 1, где Qi - код выхода 1-го компаратора Выходы Qi. Ог, Оз CU относятся к первой группе компараторов, а выходы QS, Об, Q, QS - ко второй группе компараторов, включая первый дополни- тельный компаратор. Этот код является инверсными представляется как Qe, О;. Об. Qs, 04, Оз, 02, Qi 11111100 (младшие разряды с правой стороны) Прямой унитарный код будет 00000011. Кроме того, признак (Qia) представляет дополнительную информацию о том, что выходной код является кодом старших или младших разрядов При СЬз лог. 1 старшие разряды (8 разрядов) необходимо представить лог. О в прямом ко- де. Если Qi3 лог О, то младшие разряды (8 разрядов) унитарного кода необходимо в прямом выходном коде представить в виде лог. 1.

Пусть на входе преобразователя будет UX2, тогда Qi - 1 02-1 Оз -- 1, СЬ - 1, Q5 - 0, Об 0, Ов 1, 013 - 1. 0 Тогда выходной код старших разрядов будет 050б070в01020з0.1 00111111 Как видно при формировании кодя старших разрядов разряды кода в каждой группе формируются в обратном порядке В остальном этот преобразователь работает как типовой АЦП параллельного действие

Погрешность матрицы делителя напря- жени, зависит от количества резисторов Б цепочке Чем больше резисторов геи бол ше погрешность, э чем больше погрешность, тем хуже дифференциальная и интегральная нелинейность В предлагав- мом устройстве количество резисторов в 4 раза меньше числа шагов квантования, поэтому уменьшается брак по интегральной и дифференциальной нелинейности

Кроме того, за счет уменошения количе- ства резисторов и компараторов в два раза, т.к. количество резистооов матрицы делителя напряжения в четыре раза, а количество компараторов в два раза меньше числа шага квантования уменьшается площадь кри- сталла для монолитного АЦП или уменьшается обьем и вес АЦП для дискретного исполнения.

Формула изобретен ил

1. Параллельный аналого-цифровой преобразователь по авт ев №1481883. отличающийся тем, что. с целью повышения точности и упрощения устройства, в него введены два дополнительных компаратора, первый и второй линейные дифференциальные усилители, прямой выход первого из которых является шиной прямого сигнзпа, я инверсный выход второго личейного дифференциального усилителя является шиной противофазного входного сигнала первые входы первого и второго дифференциальных усилителей объединены и являются шиной общего входного сигнала, вторые входы соответственно первой и второй дополнительными шинами опорных напряжений, при этом третьи входы компараторов первой группы объединены и подключены к инверсному выходу первого линейного дифференциального усилителя, первый вход первого дополнительного компаратора объединен с вторым в содом одного из компараторов первой группы, второй вход с вторым входом од- . сго .3 компараторов второй группы, третий вход объединен с третьими входами компараторов второй группы и подключен к прямому выходу второго линейного диффе ренциальмого усилителя, э вход стробиро- в а н и я является управляю щ ей шиной, промой выход первого и инверсный выход второю линейных дифференциальных усилителей подкпючены соответственно к первому второму входам второго Vnon1: -Tt-r,., компаратора выход которого и выход пе. cv-i о дополнительного компаратора соединены соответственно с первым и вторым дополнительными входами кодирующего логического устройства

2 Преобразователь по п 1. о т л и ч а го- ид и и с я тем, что он содержит первый дополнительный компаратор и каждый компаратор первой и второй групп выполнен на пяти транзисторах, двух резисторах первые выводы которых объединены и подключены к шине питания, переключателе тока и источнике тока, выход которою подключен к входу переключателя тока управляющий вход которого является входом стробирова- ния компаратора прямой выход подключен к эмиттерам первого второго и третьего транзисторов, базы которых явпяются соответственно третьим, вторым и первым входами компаратора а коллекторы первого и второго транзисторов объединены и подключены к базе четвертого и коллектору пятого транзисторов и чторому выводу первого резистора который выходом компаратора второй вывод второго резистора соединен с базой пятого транзистора, коллекторами четвертого и третьего транзисторов, базы последних обь единень1 и соединены с инверсным выходом переключателя тока

l/яеп.

L/ffrtt.

L/om

i/O/73- L/ffS Vt/fifFZ

Изобретение относится к аналого-цифровым устройствам. Цель изобретения - повышение точности и упрощение устройства. Аналого-цифровой преобразователь состоит из двух групп компараторов 1, 2, .. , 7, /4 первого дополнительного компаратора 8. резистивного делителя 9. кодирующего логического устройства 10. линейных дифференциальных усилитепей 11. 12, второго дополнительного компаратора 13, шин 14 15 опорных напряжений делитепя 9 напряжения шины 16 управления, дополнительных шин 17, 18 опорных напряжений, шины 19 общего входного сигнала и выходной шины 20. Первый вход компаратора 13 подключен к прямому выходу усилителя 11. а второй вход - к инверсному выходу усилителя 12. Входы кодирующего логического устройства 10 подключены к выходам компараторов 1 з.п. ф-лы 3 ил 20 о ю Jb о ю N3

I/of

U,

26 0

t/t

cv

Vt

05

five. 2

35

J/

тН-оЯ7

r