169531. lajstromszámú szabadalom • Nagysebességű analóg-.digitál átalakító
3 169531 4 A digitális jelé átalakított bemenő jel az RS flip-flopok kimenetein kilenc bites szám alakjában van jelen. Az átalakítás sebességét belső ütemadó határozza meg, amely egymás után csoportonként nyitja a kapuáramköröket, átkapcsolja a műveleti erősítő tényezőjét és minden mérés előtt visszaállítja az RS flip-flopokat. Az ismertetett analóg-digitál átalakító átalakítási sebességét tehát a belső ütemadó határozza meg. Az ütemadó frekvenciáját az alkatrészek kapcsolási ideje és az erősítő berezgési ideje korlátozza. Ezenkívül az analóg bemenő jelnek a teljes átalakítási idő folyamán változatlanul kell műveleti erősítő bementén jelen lenni. Ez szükségessé teszi egy mintavevő és tartó áramkör (sample és hold) alkalmazását. Az analóg-digitál átalakító működési elvéből következik, hogy csak diszkrét időpontokban alakítja át digitális jellé az analóg bemenőjelet, azaz folyamatos átalakítás nem lehetséges. Egy másik ismert gyors működésű analóg-digitál átalakítónál billenő elemek, pl. alagútdiódák billenési értékét különbözőképpen úgy állítják be, hogy a billenő elemeken átfolyó és az átalakítandó amplitúdó értékhez tartozó áram az értékének megfelelő számú billenő elemet nyugalmi helyzetből működési állapotba vezérel. Egy amplitúdó érték átalakításához n jegyű bináris kóddá, 2n billenő elem szükséges. Az átalakító n összehasonlító áramkört is tartalmaz, amelyek a bináris helyeket a billenő elemek bemeneteire kapcsolt feszültségekből állítják elő. Az összehasonlító áramkör bemenetére kerülő feszültségösszeget lineáris feszültségösszegezővel kell képezni. Az egyes billenő elemek billenési értékét megfelelő nagyságú nyugalmi árammal egyenként állítják be. Ez az analóg-digitál átalakító rendelkezik a folytonos átalakítás előnyével. A billenő elemek billenési értékét beállító nyugalmi áramok a megfelelő ellenálláshálózatokon kívül több nagy stabilitású áramforrást is megkövetelnek, melyek stabilitása közvetlenül befolyásolja az analóg digitális átalakító mérési eredményeit. A szükséges összehasonlító áramkörök, melyek kétbemenetű differenciálerősítők, növelik a gyártási költségeket és korlátozzák az átalakítási sebességet. A lineáris feszültségösszegező is növeli a költségeket, mert stabilitása és kiegyenlítési pontossága közvetlenül befolyásolja az analóg-digitál átalakító mérési eredményét. Célunk a találmánnyal folyamatosan működő analóg-digitál átalakító átalakítási sebességének növelése és alkalmassá tétele igen gyors lefolyású folyamatok vezérléséhez gyors működésű folyamatszámítógépeknél. A találmány feladata gyors működésű analóg-digitál átalakító létrehozása, amely lehetővé teszi analóg feszültségek digitális jellé való átalakítását egy véges feszültségintervallumban, késleltetés nélkül. Folyamatos átalakítással lehetővé kell tenni az analóg feszültségek folytonos követését. A találmány szerint a feladatot olyan analóg-digitál átalakítóval oldjuk meg, amely egyforma felépítésű és egyenlő küszöbértékkel rendelkező trigger-áramköröket tartalmaz. A trigger áramkörök bemeneteire csatoló áramkörön át, galvanikus csatolással, párhuzamosan van kapcsolva az analóg bemenő jel. A csatoló áramkör adott függvény szerinti fokozatokra osztja a trigger-áramkörök küszöbértékeit, pl. lineárisan, négyzetesen, vagy logaritmikusan. Azok a trigger áramkörök lépnek műkö-5 désbe, melyek küszöbértékét az analóg bemenőjel eléri, illetve túllépi. A trigger-áramkörök kimeneteire reteszelő áramkör csatlakozik, amellyel bekapcsolt trigger-áram-10 körök zárják az alacsonyabb küszöbértékű trigger-áramkör kimenetét. Ezen a módon csak annak a trigger-áramkörnek a kimenetén keletkezik kimenő jel, amelynek küszöbérték intervallumába beleesik az analóg bemenő jel. Ezáltal nkód egyikében 15 kódolt digitális kimenő jel keletkezik, amely pl. diódamátrix segítségével egyszerűen átalakítható tetszőleges más kóddá. A trigger és a reteszelő áramkörök gyors műdödésű integrált áramkörökből, pl. TTL technikával felépített NAND kapukkal 20 hozhatók létre, és így az áramkör nagy kapcsolási sebességgel rendelkezik. A csatolóáramkör impedanciatranszformátorként működő egy vagy több tranzisztorból áll. A tranzisztor kimenetéré párhuzamosan ohmos feszültség-25 osztók csatlakoznak. A feszültségosztók célszerűen beállíthatóan kialakított leágazásaira vannak kapcsolva a trigger áramkörök. A trigger áramkörök küszöbértékeit a feszültségosztókkal határozhatjuk meg. A trigger áramkörök egymásra történő vissza-30 hatásának kiküszöbölésére kis küszöbérték különbségeknél a trigger-áramkörök bemeneteit elválasztó erősítőkön át kapcsoljuk a feszültségosztókra. A találmány szerinti gyors működésű analóg-digi-35 tál átalakító előnye a potenciálmentes, földpotenciálhoz viszonyított bemenet és a trigger áramkörök bemenetéig terjedő galvanikus csatolás. Ezáltal az átalakítási pontosság független a frekvenciától és a billentyűzési viszonyoktól. A rövid kapcsolási 40 idejű integrált áramkörök alkalmazása lehetővé teszi a folyamatos, késleltetésmentes analóg-digitál átalakítást olyan pontossággal, melyet elsősorban az alkalmazott trigger áramkörök száma határoz meg. Az egyorma típusú és egyenlő küszöbértékkel ren-45 delkező trigger áramkörök alkalmazása lehetővé teszi az analóg-digitál átalakító racionális felépítését, valamint egyszerű kiegyenlítését. A reteszelő áramkörrel elérhető, hogy a digitális kimenő jelet nkód egyikében állítjuk elő, amely 50 tetszőleges más kóddá alakítható át csekély alkatrész felhasználása mellett, pl. diódamátrix segítségével. A trigger-áramkörök kimenetére kódoló mátrix rákapcsolásakor lehetséges az on-line üzemmód a gyors működésű folyamatszámítógépekkel. 55 Mivel a triggeráramkörök küszöbértékeinek fokozatokra osztását a csatoló áramkör végzi, járulékos eszközök nélkül, egyedül a feszültségosztók megfelelő méretezésével és kiegyenlítésével lehetséges a 60 küszöbértékek fokozatokra osztása egy adott függvény szerint, pl. lineárisan, négyzetesen vagy logaritmikusan. A találmányt a továbbiakban kiviteli példa és rajzok alapján ismertetjük részletesebben. Arajzo-65 kon az
