входного дифференциального усилителя, каскада с общей базой? триггера-защелки; переключателя тока. Входным дифференциал)/-ным усилителем является усилитель постоянного тока (УПТ!, выполненный на транзисторах VI5 и VI6. В коллекторные цеци этих транзисторов включены двухэмиттерные транзисторы V13 н Vl4, выполняющие двоякую функцию: каскада с общей базой для устранения эффекта Миллера в режиме выборки, триггера-защелки в режиме хранения.

Для уменьшения числа компонентов и тем самым потребляемой мощности компаратора во входном усилителе отсутствуют входные эмиттерные повторители. Это привело к зависимости входного тока аналогового входа от входного напряжения, а также к частичному уменьшению помехоустойчивости аналогового входа. В режиме сравнения (выборки) коэффициент усиления компаратора составляет около 4.

Триггер-защелка выполняет те же функции, что и в компараторах АЦП К1107ПВ1. Он, во-первых, резко увеличивает коэффициент усиления компаратора в режиме стробирования (запоминания), во-вторых, играет роль регистра АЦП. Принцип работы триггера-защелки подробно описан в § 4.1

Переключатель тока построен на транзисторах Vi7 и VI8. В зависимости от уровня тактового сигнала на базе транзистора Vl8 переключатель тока коммутирует ток от ИТ на транзисторе 1/79, либо в эмиттеры транзисторов 1 5, 1/76 (при этом компаратор работает в режиме сравнения), либо в эмиттеры транзисторов 1/73 и 1/74 (при этом компаратор работает в режиме стробирования). Использование одного коммутируемого ИТ позволило уменьшить потребляемую мощность компаратора. Нагрузкой компаратора являются резисторы R2 и R4, на которых формируется разностный сигнал входного и опорного напряжений. Включение в схему компаратора триггера-защелки с положительной обратной связью обеспечивает большое быстродействие компаратора при фиксации аналогового сигнала. В режиме стробирования входы компараторов не отключаются от источника аналогового сигнала, что также способствует увеличению быстродействия компаратора.

Дополнительный ИТ на транзисторе VIW постоянно обеспечивает триггер-защелку током в 4 раза меньшим, чем основной ток от транзистора VI9, и работу триггера-защелки в режиме сравнения (выборки) компаратора. Этим увеличивается коэффициент усиления компаратора в режиме сравнения, а главное, повышается быстродействие триггера-защелки.

От дополнительного тока, вернее, от соотношения коллекторных токов транзисторов VI 10 и VI9 зависит напряжение гистерезиса компаратора. В ИС К1107ПВЗ предусмотрена возможность управления напряжением гистерезиса внешним напряжением U в пределах О ... 2 В, подаваемым на базу транзистора VI 10 84

\4ерез вывод 5 микросхемы. При отсутствии внешнего напряжения Йа базе транзистора Vl 10 имеется напряжение U„=\fi В, при эгом напряжение гистерезиса составляет 8 мВ. Изменения внешнего напряжения Uh в пределах 0...2 В приводит к изменению времени преобразования АЦП на 5...10%.

В каждом компараторе (см. рис. 4.20) на резисторах нагрузки R1 и R2 одновременно выполняется и первая ступень шифрации. На резисторе R1 суммируются токи правого плеча («-1)-го компаратора и левого плеча п-го компаратора, а на резисторе R2 - токи правого плеча п-го компаратора и левого плеча («+1)-го компаратора. Как видим, по сравнению с ИС К1107ПВ1 здесь значительно упрощена первая ступень шифрации, что позволило уменьшить потребляему мощность. Информация на следующую ступень шифрации снимается с тех же резисторов R1 и R2 каждого компаратора, однако при этом помехоустойчивость снижается.

Вторая ступень шифрации выполнена на логике ИЛИ, часто применяемой в шифраторах АЦП (аналогично шифратору второй ступени ИС К11()7Пе1). Выходные каскады (рис. 4.21) ИС К1107ПВЗ построены на ЭСЛ-элементах и содержат на выходах эмиттерные повторители. Стабилитроны VD1 служат для сдвига уровней, напряжения U\, U2 формируются в микросхеме в качестве опорных напряжений. При включении микросхемы цифровые выходы подключаются к внешнему источнику (- 2 В) через резисторы сопротивлением 100 Ом.

В микросхеме дополнительно имеется цифровой выход переполнения (вывод 15), управляемый 64-м компаратором. Он служит для индикации превышения аналоговым сигналом диапазона входного напряжения АЦП Когда аналоговое напряжение превышает значение и,ЕИ на цифровом выходе переполнения появляется напряжение низкого уровня.

Микросхемы К1107ПВЗ изготовлены по эпитаксиально-планарной. технологии с применением двухуровневой металлизации. Резисторный делитель эталонных опорных напряжений выполнен в диффузионном слое глубокого коллектора. Для формирования базовых и

с шифратора

„ аналагавая" „ цисрродая" земля земля

Рис 4 21 Выходной каскад К1107ПВЗ

\ R2

\-5,2в

WOQiA

Р-1--областей на кристалле применена ионная имплантация. Общее число компонентов на кристале АЦП составляет около 1500 шт.

На рис. 4.22-4.25 приведены зависимости некоторых электрических параметров микросхемы К1107ПВЗ, а на рис. 4.26, 4.27-

0,25 -

0,15 ,0,05

S; ЕМР

70Т,°С

Рис. 4.22. Зависимость нелинейности от температуры при Ucn=b В,

-10 О

701%

Рис. 4.23. Зависимость дифференциальной нелинейности от температуры при

гу„1=5В, гу„2=~5,2В

-2 -1

-10 о

20 to Рис. 4.25

БО Т,°С

20 W

Рис. 4.27

Рис. 4 24. Зависимость входного тока от входного напряжения при Г =+25° С

Рис 4.25 Зависимость времени преобразования от температуры окружающей среды при Ucc\=b В, с;„2 =-5,2 В

Рис. 4.26. Типовая зависимость максимальной скорости изменения входного напряжения от частоты преобразования ИС К1107ПВЗА при t/cci=5 В, t/„2= -5,2 В:

I) (7,,1 = 2,5 В, Up£f2= -2,5 В, 2) Ug£/,,= 1,5 В, UgEF2=- В, 3) ищр=0,1Ъ В, Ug£f2= -0,75 В

Рис 4 27 Типовая зависимость максимальной скорости изменения входного напряжения от частоты преобразования микросхем К1107ПВЗБ при t/cci = 5 В, t/„2= - 5.2В-

1) =2,5 В, и£,2= -2,5 В, 2) V = 1,5 В, (;£,2= - 1.5 В, 3) (7g, = 0,75 В, Ug£f2= -0,75 В