Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1982 года по МПК H03K13/17 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено, в частности, для преобразования входного импульсного напряжения в код.

Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий п последовательно соединенных ступеней, каждая ступень содержит элемент для определения разности между входной силой тока и силой опорного тока, а также элемент для определения полярности указанной разности .

Недостаток устройства - большое время преобразования.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является аналого-цифровой преобразователь, содержащий компараторы, выполненные на операционных усилителях и триггерах-защелках, входы которых под ключены к выходам операционных усилителей, линию задержки, через которую первый вход вычитакмего устройства соединен с шиной входного сигнала и неинвертирующими входами операционных усилителей компараторов, инвертирующие входы которых соединены с соответствующими выходами последовательного резисторного делителя, цифро-аналоговый преобразователь,

входы которого соединены с входами линии задержки разрядов, а выход , подключен к второму входу вычитающего устройства t.2j.

Недостатками устройства являются большое значение потребляемой мощности, а также значительное время задержки получения разрядов.

цель изобретения - уменьшение потребляемой мощности времени преобразования.

Эта цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь, содержсцдий компараторы, выполненные на операционных усилителях -и триггерах-защелках, входы которых подключены к выходам операционных усилителей, линию задержки, через которую первый вход вычитающего устройства соединен с шиной входного сигнала и неинвертирующими входами операционных усилителей компараторов, инвертирующие входы которых соединены с соответствующими выходами последовательно резисторного делителя, цифро-аналоговый преобразователь, входы которого соединены с входами пинии задержки разрядов, а выход подключен к второму входу вычитающего устройства, введены два источника тока, шина стробирующего сигнала и переключающие устройства, два входа первого из которых соедийены с выходами операционного усилителя компаратора старшего разряда, третий вход - с выходом первого источника тока, а выходы - с соответствующими входами второго и третьего переключающих устройств, первые выходы которых соединены с шинами питания операционных усилителей компаратора младшего разряда,-а вторые выходы - с шиной питания триггеразащелки компаратора младшего разряда стробирующие входы второго, третьего и четвертого переключающих устройств соединены с шиной стробирующего сигнала, первый вход четвертого переключателя соединен с выходом вто poio источника тока, первый выход шиной питания операционного усилителя компаратора старшего разряда, второй выход - с шиной питания триггера-защелки этого компаратора, выхо ды компараторов подключены .к выходам цифро-аналогового преобразователя. На фиг. 1 представлена схема АЦП на фиг. 2 - временные диаграммы. АЦП содержит операционные усилители 1 - 3, на одни входы которых по дается напряжение входного сигнала Ugj( , а на вторые - опорные напряжени Uon,-on% последовательно pesliCTopHoro делителя 4, подключенного к-источнику опорного тока, лини 5 задержки входногосигнала, соединенную с первым входом вычитающего устройства на операционном усилителе б, АЦП 7, выход которого соединен с вторым входом операционного усилителя 6, линии задержки разрядов АЦП 8, триггер-защелки 9 и 10 переключаю щих устройств 11-14, одни входы кото рых соединены вместе и подключены к шине 15 стробирующих импульсов, источники 16 и 17 тока. Рассмотрим работу схемы с помощью временных диаграмм, изображенных на фиг. 2. На фиг. 2 а изображено напря хсение, подаваемое на входы переключающих устройств 11, 12и14. Напряжение Ugp подается на вторые входы этих переключающих устройств. На фиг. 2(5 изображены входные и опор ные напряжения, подаваемые на входы усилителей 1 - 3. На фиг. 2 б изобра жены графики напрялсений инвертируюч его { и gyy и неинвертирующего (,U gjijy 4-) выходов усилителя 1, а на фиг. 2г - графики напряжений инвертирующего С-jibix j-) неинвертирующего (Ugj,,j( ) выходов усилителя 3. На фиг. 2 (J ,е показаны выходные напряжения трнггер-эащелок 9 (Uni, ) и 10 .(UubiXg). Когда на вход АЦП не подается на пряжение Остр, ток источника 16 чере переключающее устройство 13 (-Ubix шхм и переключающее устройство 12 направляется в триггер-защелку 9, а ток источника 17 через переключаквдее устройство 14 направляется в триггерзащелку 10, т.е. усилители обесточены, что исключает возможность переключения триггеров 9 и 10, когда стР °В момент t на входы переключающих устройств 11,12 и 14 поступает DC ток источника 16 через переключакадие устройства 13 и 12 направляется в усилитель 1, а ток источника 17 через устройство 14 направляется в усилитель 3. Так как Ug, , то в этом случае состояние триггеров 9 и 10 не изменяется и на выходе МШ значение кода равно 00. В момент t Uor.ex т° . приводит к переключению триггера 9 ,во второе устойчивое положение, на ;выходе АЦП значение кода равно 01. В момент времени t,, В этом случае усилитель 3 переключает триггер 10 во второе устойчивое положение. Значение напряжений на выходе усилителя 3 изменяется (фиг. 21) , что приводит к подаче тока источника 16 через устройства 13 и 11 в усилитель 2. В этом случае усилитель 1 в течение длительности стррб-импульса обесточен и триггер 9 управляется усили гелем 2. Так как на входе усилителя 2 иву усилитель 2 устанавливает триггер 9 в исходное состояние, т.е. выходной код АЦП имеет значение 10. В этом случае ток источника 16 после прекращения действия строб-импульса через устройства 13 и 11 направляется в триггер 9. В момент времени t . яп1 поэтому усилители 2 и 3 устанавливают триггеры 9 и 10 в состояния, при которых выходной код АЦП равен 11. Выходной код преобразуется ЦАП 7 в напряжение, которое прикладывается к инвертирующему входу усилителя 6. Разница между задержанным входным напряжением и выходным напряжением ЦАП усиливается усилителем 6 и поступает на следующую ступень сравнения. Таким образом, благодаря введению переключающих устройств отпадает необходимость в преобразователе кода, что уменьшает время преобразования, а также значительно уменьшает потребляемую мощность. Фортиула изобретения Аналого-цифровой преобразователь, содержащий компараторы, выполненные на операционных усилителях и триггерах-защелках, входы которых подключены к выходам операционных усили телей, линию .задержки, через которую первый вход вычитающего устройства I соединен с шиной входного сигнала и неинвертирующими входами операционных усилителей компараторов, инвертирующие входы которых соединены с соответствующими выходами последовательного рёзисторного делителя,цифро-аналоговый преобразователь, входы которого соединены с входами линии задержки разрядов, выход подключен к второму входу вычитающего устройст ва, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощности и времени преобразования, в него введены два источника тока, шина стробирующего сигнала и переключающие устройства, два входа первого из которых соединены, с выходами операционного усилителя компаратора старшего разряда, третий вход с выходом первого источника тока,а выходы - с соответствующими входами

Фиг. 1 второго и третьего переключаюьдах устройств, первые выходы которых соединены с шинами питания операционных усилителей компаратора млгцциего разряда, а вторые выходы - с шиной питания триггера-защелки компаратора младшего разряда стробирующие входы «второго, третьего и четвертого переключающих устройств соединены с шино стробирующего сигнала, первый вход четвертого переключающего устройства соединен с выходом второго источника тока, первый выход - с шиной питания операционного усилителя компаратора старшего разряда, второй выходс шиной питания триггера-защелки этого компаратора, выходы компараторов подключены к входам цифро-аналогового преобразователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 4179687, кл. 340-347, 1979. 2.Патент США 4110745, кл. 340-347, 1979 (прототип ; Aw