Параллельно-последовательный аналого- цифровой преобразователь Советский патент 1980 года по МПК H03K13/175 

Изобретение относится к области цифро вой измерительной техники и может быть использовано в быстродействующих аналого-цифровых-устройствах различного назна чения. Известен аналого-цифровой преобразова таль параллельно-последовательного действия, который состоит из последовательно соединенных аналого-цифровых преобразователей параллельного типа, цифроаналоговых преобразователей и вычитающих элементов с усилителями. Аналого-цифровой преобразователь также содержит источники опорньос напряжений, выходы которых подключет1ы ко входам компараторов аналого-цифровых преобразователей параллель ного типа 1 . Недостатком такого преобразователя является то, что цифро аналоговые преобразоваггели и вычитающие элементы с усил телями, подключенные последов еггельно к тракту преобразования, вносят свою задержку и тем самым ограничивают его быстродействие. Из известных аналого-цифровые преобразователей наиболее близким по технической Сущности и достигаемому результату к изобретению является аналого-цифровой преобразователь, содержащий П последовательно соединенных каскадов. Каж-f дьтй каскад состоит из компаратора, на один вход которого подключен источник опорного напряжения, на другой - выход предыдущего каскада. Вькод комп атора соединен с управляющим а ходом ключа. который подключает опорное напряжение на Один вход вычитающего элемента, пругой вход вычитающего элемента тшсже подключен к выходу предыдущего каскада, выходом каскада является выход вычитающего элемента 2 , существенным недостатком данного аналого-цифрового преобразователя явля ется то, что полный цикл преобразования состоит из Одинаковых тактов, что принципиально ограничивает быстродействие устройства. С другой стороны, за счет последовательного соединения компаратоpa, аналогового ключа и вычитающего sneMeHra а каждом каскапе также дополнителыю снижается быстродействие.

Цепь изобретения - увепичениембыст родействия.

Это достигается тем, что в параплепьно-последовательном аналого-цттфровом преобразователе, содержащем операционные усилители, комператоры и двухциодные ключи, неинвертирукщие входы всех операционных усилителей старших разрядов преобразователя соединены с инвертирующими входами компараторов и подключены к входной шине, выходы компараторов через резисторы подключены к катодам диодов даухдиодных ключей, одни аноды которых объединены и соединены через резистор с источником положительного смещени и с инвертирующими входами компараторов младших разрядов преобразователя, неинверзтирующие входы которых соединены с соответствующими источниками опорных напряжений, неинвертирующие входы компараторов старших разрядов преобразователя и инвертирующие входы операционных усилитепей через резисторы подключены к соответствующим источникам опорных напряжений, другие аноды двухдиодных ключей соединены с выходами соответствующих операционных усилителей, а через резисторы - с их инвертирующими входами

На чертеже предса авлена схема аналого-цифрового преобразовеогеля, который со- стоит из двух аналого-цифровьпс преобразователей параллельного типа.

Аналого-цифровой преобразователь старших разрядов содержит компараторы 1-1..,1-К, опарационные усилители 2-О..2-К двух диодные ключи 3-0.., 3-К. К инвертирующим входам операционных усилителей 2-1-2-К и к неинвертиру1сщим входам компараторов 1-1-1 К через резисторы 4-1-4-К и 5-1-5-К подключены соответствующие источники опорных на ряжений 6-1-6-К. Аноды диодов двух диодньк ключей соединены и подключены к инвертирующим входам компараторов 7-1-7-К младших разрядов. Инвертирующие входы компараторов аналогоцифрового преобразователя младших разрядов, в свою очередь, через резистор 8 подключены к попожитепьному источнику 9 смещения. Не инвертирующие входы компараторов младших разрядов подключены к соответствующим источникам 10-1..ДОЮ опорных напрязкЕний.

Параллельно-последовательно аналогоцифровой преобразователь работает следу ющим образом.

В исходном состоянии, когда 1)0, на выходе компараторов 1-1..Д-К аналого-циф Х)вого преобразователя старших разрядов некоторое положительное напряжение U/v соответствует состоянию логический нуль. Следовательно, диоды двухдиодных ключей 3-0-3-К, к катодам которых приложено напряжение U , заперты. В открытом состоянии будут находиться диоды, к катодам которых приложено отрицательное смешеиие-Е. Отсюда следует, что ншфяжение на инвертирующих входах компараторов 7-1-7-К аналого-цифрового преобразователя, т.е. младших разрядов, равно входному напряжению преобразователя, т.е. нулю. Следовательно, на выходе всех компараторов 7-1-7-К есть некоторое положительное напряжение что соответствует состоянию логический нуль. Таки образом, при нулевом входном напряжении ни Один из компараторов преобразователя не сработает. При линейном увеличении йсодного напряжения от нуля до значения

JB тат.

,и,

2

(рде И - количество разрядой выходного

кода преобразователя), соот ветствует шагу квантования л.и преобразователя, это напряжение усиливается в А раз операционным усилителем 2-О и подается на вход аналого-цифрового преобразов-ателя младших разрядов.

Если А s.U ° воз- действием этого напряжения срабатывает компаратор 7-1 (логический сигнал t)) аналого-цифрового преобразователя младших разрядов.

Увеличение входного напряжения до знэчения .2c,U приводит к срабатыванию

ит к срабатыванию 7-2 (t)l,-6,1) еще Одного компаратора 7-2( Ъ 1, о/2 внапогоч-цифрового преобразователя младших разряпов.

При дальнейшем увеличении входного напряжения до значения юк поочередно срабатьюают все компараторы 7-1-7-К аналого-цифрового преобразователя младших разрядов (, ).

Когда UB) -U срабатывает компаратор 1-1 аналого-цифрового преобразователя старших разрядов, и выходной сигнал

и

становится отего из положительного

гл.

рицательным - U)4j , что соответствует состоянию логическая единица (Q 1). При этом выходное напряжение операционного усилителя 2-1 U A(UB,-Ut,-i)0. Так как диоды двухдиодного ключа под воздействием отрицательного напряжения -UN переходят в открытое состояние, то 574 напряжение U ) переводит в со стояние пиоп, на катод которюгс пркпоже но попожительн9е напряжение. В результате на входе аналого-цифрового преобразователя младших разрядов нап ряжение равно нулю, из чего следует, что ни один из компараторов 7-1-7-К не сработает (, ,.,.). Дальнейшее увеличение входного напряхдания приводит к поочередному срабатыванию всех компараторов аналого-цифро вого преобразователя младших разрядов. Если величина входного напряжения превышает опорное напряжение J .. : срабатывает компаратор 1- () и переводит в открытое состояниедиоды двухдиодного ключа 3j. Тогда на входе аналогоцифрового преобразователя младших разрядов устанавливается напряжение у А ( И - Ij ) Под воздействием U срабатьшает определенная группа комп аторов аналогоцифрового преобразовотеля младших разрядов. Повышенное быстродействие за счет исключения цифроаналоговых преобразователей, вычитающих элементов, а также логических элементов запрета, выгодно от личает предложенное устройство от прототипа. Формула изобретения Параллельно-поспедоватепьнь1Й аналого-цифровой преобразователь, сопержащий 2 операциошяые усилители; комп аторы и двухпиодные ключир отличаю щи йс я тем что, с цепью повышвБКя быст родействия, неи1шертирующие входы всех операцяо1шых усилителей старшкх разрядов преобразователя соединены с инвэртярующш 1и входами компараторов я подключены к входной шине, выходы компараторов через резисторы ггодклкяаны к катодам диодов двухдиорных ключей, одни аноды которых объединены и ооеш нены через резистор с источником положительного смешения и с инвертирующими входами компараторов младших разрядов преобразоватепя, неинвертирующие входы которых соединены с соответствующими источниками опорных напряжений, неинвертирующие входы коктараторов старшта разрядов преобразователя и инвертирую-. входы операцио1шых усилителей через резисторы подключены к соответствующим источникам опорных напряжений, другие аноды двухдиодных ключей соедине1Л1 с выходами соответствующих операционных усилителей, а через резисторы , - с их инвертирующими входами. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе l.EeectronicDe5igrn,il6, № 26, 1968, р. 59. 2. Electronic БвьН и ,v 16, NO 2G, 1968,р.58 прототип).