Аналого-цифровой преобразователь

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii>980275 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 30.03.81 (21) 3268222/18-21 ($g) М Кд 3 с присоединением заявки Й9Н 03 К 13/17

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

{53) УДК 681. 325 (088.8) Опубликовано 07,12.82.Бюллетень Йо45

Дата опубликования описания 07.12.82

«. (72) Автор изобретения

Л.И.Лысяк (71) Заявитель (54 ) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

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

Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий и последовательно соединенных ступеней, каждая ступень содержит элемент для определения разности между входной силой тока и силой опорного тока, а также элемент для определения полярности укаэанной разности 1).

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 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 последовательного резисторного делителя, цифро-аналоговый преобразователь, входы которого соединены с входами линии задержки разрядов, а выход ,подключен к второму входу вычитающего устройства (2g.

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, содержащий 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 линии задержки разрядов, а выход подключен к второму входу вычитающего устройства, введены два источ980275 ника тока, шина стробирующего сигнала и переключающие устройства, два входа первого из которых соединены с выходами операционного усилителя компаратара старшего разряда, третий вход - с выходом первого ис- 5 точника тока, а выходы — с соответствующими входами второго и третьего переключающих устройств, первые выходы которых соединены с шинами питания операционных усилителей ком- tO паратора младшего разряда, а вторые выходы - с шиной питания триггераэащелки компаратора младшего разряда, стробирующие входы второго, третьего и четвертого переключающих уст- 5 ройств соединены с шиной стробирующего сигнала, первый вход четвертого переключателя соединен с выходом второго источника тока, первый выход — с шиной питания операционного усилителя компаратора старшего разряда, второй выход — с шиной питания триггера-защелки этого компаратора, выходы компараторов подключены к выходам цифро-аналогового преобразователя.

На фиг. 1 представлена схема AUII, на фиг. 2 — временные диаграммы.

АЦП содержит операционные усилители 1 — 3, на одни входы которых подается напряжение входного сигнала (.)8х, а на вторые — опорные напряжения ()оп — Оо„, снимаемые с последовательного резЪсторного делителя 4, подключенного к источнику опорного тока, линию

5 задержки входного сигнала, соединенную с первым входом вычитающего устройства на операционном уеилителе 6, АЦП 7, выход которого соединен с вторым входом операционного усилителя 6, линии задержки разрядов АЦП

8, триггер-защелки 9 и 10 переключаю-.4О щих устройств 11-14, одни входы которых 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 д изображено напря. жение, подаваемое на входы переключающих устройств 11, 12 и 14.

Напряжение U4 подается на вторые

50 входы этих переключающих устройств.

На фиг. 2д изображены входные и опор* ные напряжения, подаваемые на входы усилителей 1 — 3. На фиг. 24 изображены графики напряжений инвертирующего (U pbryp и неинвертирующего (08 1 „+ ) выходов усилителя 1, а на фиг. 2ъ — графики напряжений инвертирующего (l) } и неинвертирующего (08b» ) вйходов усилителя 3.

На фиг. 2,р показаны выходные напряжения триггер-защелок 9 (() ) и 10 (0 ыХ ).

Р

Когда на вход АЦН не подается на пря>кенне L3 Tp, ток источника 16 чере, 65 переключающее устройство 13(0. >О у Х - 66 Хи и переключающее устройство 12 йаправляется в триггер-защелку 9, а ток источника 17 через переключающее устройство 14 направляется в триггерэащелку 10, т.е. усилители обесточены, что исключает возможность переключения триггеров 9 и 10, когда

U = О. В момент t на входы переключающих устройств 11,12 и 14 поступает

0 и ток источника 16 через переключающие устройства 13 и 12 направляется в усилитель 1, а ток источника

17 через устройство 14 направляется в усилитель 3. Так как 0 + 0>д„ то в этом случае состояние триггеров

9 и 10 не изменяется и на выходе АЦП значение кода равно 00.

В момент t 0 „

ОП > приводит к переключенйю триггера 9 во второе устойчивое положение, на, выходе АЦП значение кода равно 01.

В момент времени t U „ U < 0 оп >. Ву

В этом случае усилйтель 3 йереключает триггер 10 во второе устойчивое положение. Значение напряжений на выходе усилителя 3 изменяется (фиг. 2>), что приводит к подаче тока источника 16 через устройства 13 и 11 в усилитель 2.

В этом случае усилитель 1 в тече ние длительности строб-импульса обесточен и триггер 9 управляется усилителем 2 ° Так как на входе усилителя 2 U,; U „,,то усилитель 2 устанавливает .триггер 9 в исходное состояние, т.е. выходной код АЦН имеет значение 10. В этом случае ток источника 16 после прекращения действия строб-импульса через устройства 13 и 11 направляется в триг. гер 9.

В момент времени й, U @g7 (( 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.

Формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь

1 содержащий компараторы, выполненные

980275 на операционных усилителях и триггерах-защелках, входы которых под.ключены к выходам операционных усили телей, 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 последовательного резисторного делителя,цифро-аналоговый преобразователь, входы которого соединены с входами линии задержки разрядов, выход подключен к второму входу вычитающего устройства, 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 выхо-дами операционного усилителя компа ратора старшего разряда, третий входс выходом первого источника тока,а выходы — с соответствующими входами

d второго и третьего переключающих устройств, первые выходы которых сое. динены с шинами питания операционных усилителей компаратора младшего разряда, а вторые выходы — с шиной питания триггера-защелки компаратора младшего разряда, стробирующие входы второго третьего и четвертого пере4

;ключающих устройств соединены с шина стробирующего сигнала, первый вход о четвертого переключающего устройства соединен с выходом второго источника тока, первый выход — с шиной питания операционного усилителя компаратора старшего разряда, второй выход15 с шиной питания триггера-защелки этого компаратора, выходы компараторов подключены к входам цифро-аналогового преобразователя.

20 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CtrlA Р 4179687, кл. 340-347, 1979.

2. Патент CQJA Р 4110745, 25 кл. 340-347, 1979 (прототип).

Фиг. t

Ьп а

Ьля

Ьпг

Ьи

Фэа1

1/ ых1+

Фых 3г

ФЕЯ

Фых 7

67 д ийх В

Фиг, Г

Составитель B.Ìàõíàíîâ

Редактор А.Мотыль Техред Т.Маточка Корректор Е.Рошко

Закаэ 9381/48 Тираж 959 Подписное

ВНИИНИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4