Быстродействующий аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1980 года по МПК H03K13/02 

нестабильность этих характеристик, нестабильность опорных напряжений, разброс других характеристик транзисторов приводят к увеличению погрешности АЦП. Может изменяться и характер нелинейности рабочей характеристики. Кроме того, на точность преобразователя оказывает влияние и нелинейность линейного участка характеристики.

Целью изобретения является повышение точности АЦП.

Это достигается тем, что в быстро цействующем аналого-цифровом преобразователе, содержащим две группы дифференциальных переключателей на транзисторах по п переключателей в каждой группе и 2 п источников опорного тока, три амплитудных анализатора, суммирующие резисторы; базы первых транзисторов каждого переключателя соединены со входной шиной и входом первого амплитудного анализатора, а базы вторых транзисторов - с источником опорных напряжений, эмиттеры транзисторов каждого переключателя подсоединены к соответствующим источникам опорного тока, первые выводы суммирующих резисторов соединены с шиной источника питания, а вторые выводы --с входами второго и третьего амплитудных анализаторов соответственно, коллекторы первый транзисторов диффе ренциальных переключателей соединены с шиной источника питания,а коллекторы вторых транзисторов дифференциальных переключателей каждой группы подключены к одним входам второго и третьего амплитудных анализаторов соответственно, другие входы которых соединены со входной шиной.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого преобразователя.

АЦП содержит амплитудные анализаторы 1, 2 и 3, две группы 4 и 5 дифференциальных переключателей на транзисторах fi-lS и источники опорного тока 1Л - 17 по числуо квантов грубог отсчета, условно принятого равным четырем, хотя это число может быть любым другим,,и суммирующие резисторы 18 и 19 на базы правых по схеме транзисторов поданы опорные напряжения и, Uj+ди, Uj, и +AU. На базы левых по схеме транзисторов и первые ВХОДЫ амплитудных анализаторов 1, 2 и 3 подан входной аналоговый сигнал, вторые входы амплитудных анализаторов 2 и 3 соединены с соответствующими суммирующими резисторами. Выходы амплитудных анализаторов образуют выход устройства.

Преобразователь, работает следующим образом.

При Ux О левые по схеме транзисторы закрыты, а правые открыты и напряжения Uj,минимальны. Пуст Ux линейно возрастает. Вначале начинает открываться транзистор 8, а транзистор 9 призакрывается. Напряжение и возрастает, а , не изменяется.

На фиг. 2 (а, б, в) приведены , зависимости U2|() f (U) .причем U представляет собой наппяжение U, смещенное по оси ординат. Рабочие участ, ки характеристик показаны утолщенными линиями, Uj. возрастают значительное быстрее, чем и,. Разностное напряжение U,- U на входах амплитудного анализатора 3 линейно возрастает, так как в это время напряжение изменяется (участок 1, фиг. 2б). Для получения кода U производят одновременный опрос амплитудных анали.. заторов 1, 2 и 3. Код старших разрядов образуется на выходах амплитудного анализатора 1, а код младших разрядов получают с выходов амплитудного

0 анализатора 3, так как при данном значении и он работает на линейном участке характеристики (линейный участок выбирается взависимости от кода старших разрядов). При некотором

г значении U. транзистор 8 полностью

открывается,а транзистор 9 закрывается, и напряжение U. не изменяется. Далее начинает открываться транзистор 6, что обеспечивает соответствуюшм выбором опорных напряжений Uj и U.-

При работе на этом участке характеристики (участок II, на фиг.. 2б) код младших разрядов снимается с выходов амплитудного анализатора 2.

Очевидно, что в предлагаемом устройстве транзисторы дифференциальных переключателей используются в режиме переключения опорных токов, а не в усилительном режиме, поэтому разброс характеристик этих .транзисторов не

0 оказывает существенного влияния на точность преобразования. Кроме того, в данном устройстве не предъявляется жестких требований к стабильности опорных напряжений, подаваемых на баf зы транзисторов, что эквивалентно

снижению погрешности от нестабильности этих напряжений.

Формула изобретения

Быстродействующий аналого-цифровой преобразователь, содержащий две группы дифференциальных переключателей на транзисторах по п переключателей в каждой группе и 2п источников опорного тока, три амплитудных анализатора, суммирующие резисторы, причем базы первых транзисторов каждого переключателя соединены с

входной шиной преобразователя и входом первого амплитудного анализатора, а базы вторых транзисторов - с источником опорных напряжений, эмиттеры транзисторов каждого переключателя подсоединены к соответствующим

источникам опорного тока, первые выводы суммирующих резисторов соединены с шиноП источника питания, а вторые выводы - с входами второго и третьего амплитудных анализаторов соответственно, отличающийся тем, что, с целью повышения точности устройства, коллекторы первых транзисторов дифференциальных -переключателей соединены с шиной источника питания, а коллекторы вторых транзисторов дифференциальных переключателей каждой груп-пы подключены к одним входам второго и третьего амплитудных анализаторов соответственно, другие входы которых соединены с входной шиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Гитис Э. М. Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств.-М.,

Энергия, 1975, с. 315, 319.

2.Arbel Д., Kurz R.. Fast ADC. IEEE Trans on NuCl Sc., Vol. NS-22 (1975), Febr., S 446-449 (прототип).

Pui.1 2