DE2802438A1

DE2802438A1 - Analog-digital-wandler

Info

Publication number: DE2802438A1
Application number: DE19782802438
Authority: DE
Inventors: Tex Austin; Stephen Joseph Kreinick; Fuad Hanna Musa; Pern Shaw
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1977-01-31
Filing date: 1978-01-20
Publication date: 1978-08-03
Also published as: FR2379199A1; JPS5396753A; GB1572637A

Description

Dipl.-Phys. O.E. Weber Patentanwalt

D-8 Mönchen 71

Hofbrunnstraße 47

Tetefon: (089)7915050

Tetegramm: monopohweber münchen

MOTOROLA., TJJG.

1303 East Algonquin Eoad

Schaumburg, 111. 60196

U.S.A.

M 651

Analog-Digital-Wandler

Die Erfindung "betrifft einen Analog-Digital-Wandler und bezieht sich, insbesondere auf einen Serien-Parallel-Analog-Digital-Wandler, welcher sich dadurch auszeichnet, daß überlappte Operationen durchgeführt werden«,

Ein Analog-Digital-Wandler kodiert eine Spannung oder einen Strom in eine digitale Darstellung in "bezug auf ein "bekanntes Bezugssignale Seine Genauigkeit wird durch die Anzahl der verwendeten Stellen der digitalen Darstellung "bestimmt (typischerweise durch die Anzahl von Bits in einer binären Darstellung). Die Bandbreite eines Analog-Digit al-Wandl er s wird durch seine Wandlungsgeschwindigkeit bestimmt, d_oh_e durch die Zeit, welche benötigt wird, um eine angelegte Eingangsgröße in eine äquivalente digitale Darstellung umzuwandeln«.

Obwohl ein allgemein bekannter Serien-Parallel-Analog-Digital-Wandler einen Kompromiß darstellt, welcher TJmwandlungsgeschwindigkeiten liefert, die höher sind als bei einem ausschließlich seriell arbeitenden Analog-Digital-Wandler und außerdem eine vereinfachte Bauweise und weniger Bauelemente aufweist, und zwar gegenüber einem ausschließlich parallel arbeitenden Analog-Digital-Wandler, sind die Schaltungsverzögerungszeiten, welche bei üblichen Wandlern dieses Typs erforderlich sind, so beschaffen, daß derartige Wandler zu langsam sind, um beispielsweise die hohen Umwandlungsgeschwindigkeiten zu erreichen, die bei Anwendungen erforderlich sind, bei denen beispielsweise eine ffarbvideokodierung durchgeführt wird oder eine schnell arbeitende Anpaßeinrichtung für einen Hochgeschwindigkeits-Mikroprozessor benötigt wird«. Somit ist es bisher immer ein Problem gewesen, einen Analog-Digital-Wandler zu bauen, welcher im Hinblick auf seinen Schaltungsaufbau hinreichend einfach ist und welcher nur eine verhältnismäßig geringe Anzahl von Bauelementen auf-

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weist, um in einer monolithisch integrierten Schaltung ausgebildet zu werden, welche für Hochgeschwindigkeits-Vorgänge geeignet ist«,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Analog-Digital-Wandler der eingangs näher genannten Art zu schaffen, welcher bei einem einfachen Aufbau unter Verwendung von verhältnismäßig wenigen Bauelementen eine besonders hohe ümwandlungsgeschwindigkeit erreichte

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen insbesondere die im Patentbegehren niedergelegten Merkmale_o

Die Erfindung bedient sich somit der Erkenntnis, daß besonders hohe Omwandlungsgeschwindigkeiten dadurch erreicht werden können, daß bestimmte Operationen sich zeitlich überlappen.

Gemäß der Erfindung ist der wesentliche Vorteil erreichbar, daß ein Serien-Parallel-Analog-Digital-Wandler geschaffen wird, der vollständig als monolithisch integrierte Schaltung aufgebaut werden kann«,

Wach dem Grundgedanken der Erfindung wird ein Serien-Parallel-Analog-Digital-Wandler gebaut, bei welchem eine erste Analog-Digit al-Wandler-Einrichtung einen Komparator verwendet, dem ein analoges Eingangssignal zugeführt wird, um ein quantisiertes Signal zu erzeugen, welches dann so kodiert wird, daß eine digitale Darstellung der Gruppe der Bits mit dem höchsten Stellenwert als Ausgangssignale des angelegten analogen Eingangssignals gebildet wird_o Das quantisierte Komparator-Ausgangssignal bildet ein Eingangssignal für eine Spannungssubtrahierstufe, deren Ausgang ein analoges Differenzsignal für eine zweite parallele Analog-Digital-Wandler-Einrichtung liefert, deren Ausgangssignal die Gruppe der Bits mit dem geringsten Stellenwert der digitalen Darstellung des angelegten

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analogen Eingangssignal ist. Das analoge Differenzsignal erscheint am Ausgang der Spannungssubtrahierstufe gleichzeitig mit der Kodierung der digitalen Darstellung der Gruppe von Bits mit dem geringsten Stellenwert, so daß der Betrieb der ersten parallelen Analog-Digital-Wandler-Einrichtung und der Betrieb der zweiten parallelen Analog-Digital-Wandler-Einrichtung zeitlich sich überlappen, so daß dadurch eine erhöhte Umwandlungsgeschwindigkeit erreicht wird«.

Die Erfindung wird nachfolgend "beispielsweise anhand der Zeichnung "beschrieben; in dieser zeigen:

I¹Ig. 1 ein Blockdiagramm eines Analog-Digital-Wandlers gemäß der Erfindung,

Figo 2 ein Schalt schema eines !Comparators,, welcher dazu verwendet werden kann, die beiden in der Fig. 1 dargestellten Komparatoren darzustellen,

Jig. 3 ein Schaltschema eines Enkoders, welcher dazu verwendet werden kann, "beide in der Figo 1 dargestellten Enkoder darzustellen,

Fig. 4 ein Schalt schema des in der I¹Ig, 1 veranschaulichten Sp annungssubtrahierers,

Figo 5 ein Logikdiagramm der Ausgangsverriegelungen, welche bei der Ausführungsform gemäß lig· 1 verwendet werden können,

Figo 6 ein Schaltschema des Eomparator-Verriegelungs-Steuergenerators gemäß Fig« 1,

Figo 7 ein Logikdiagramm des Lese-Verriegelungs-Steuergenerators gemäß Fig» 1,

Fig. 8 ein Schaltschema eines Teils der Subtrahierschaltung gemäß Fig. 4-, welches dazu verwendet wird, die Arbeitsweise der Subtrahierschaltung gemäß Figo A- zu erläutern,

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Figo 9 ein Schaltscliema einer alternativen Schaltung, welche in dem Subtrahierer gemäß Pig«, 4 verwendet werden kann und

FigolO ein Zeitdiagramm, welches zur Erläuterung der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Anordnung dienlich ist_e

Die Fig. 1 zeigt einen Serien-Parallel-Analog-Digital-Wandler 10 gemäß der Erfindung. Die Figo 1 ist ein Funktionsblockdiagramm, und. es kann daher eine einzelne Leitungsverbindung zwischen verschiedenen Funktionsblöcken entweder eine einzelne Leitung oder eine Vielzahl von Leitungen darstellen, wie es aus der nachfolgenden Beschreibung im einzelnen hervorgeht« Energieversorgungs- und Bezugsspannungs-Anschlüsse sind zur Vereinfachung der Darstellung in der Figo 1 nicht ge zeichnet.

Gemäß Fig_e 1 ist ein analoger Eingang mit einem ersten Komparator 12 und einem Spannungssubtrahierer 14 über die Leitung 16 verbundene Der Ausgang des !Comparators 12 ist mit einem ROM-Enkoder 18 und mit dem Spannungssubtrahierer 14 über die Leitung 20 verbunden, welche eine Mehrzahl von Leitungen darstellte Zur Vereinfachung wird nachfolgend ein Festspeicher, doh· ein Speicher, aus welchem praktisch nur gelesen werden kann, auch kurz als EOM bezeichnet, Bezugsspannungspegel, welche im Komparator 12 erzeugt werden, werden dem Spannungssubtrahierer 14 über die Leitung 22 zugeführt, die auch eine Vielzahl von Leitungen darstellt« Der ROM-Enkoder 18 ist mit der Ausgangsverriegelung 24 über die Leitungen 26, 28, 30 und 32 verbunden« Die Ausgangsverriegelung 24 erzeugt ein digitales Ausgangssignal auf den Leitungen 34, 36, 38 und 40, wodurch die Gruppe der Ausgangssignale mit dem höchsten Stellenwert der ersten Parallel-Analog-Digital-wandler-Einrichtung 42 gebildet ist, der durch den Komparator 12, den EOM-Enkoder 18 und die Ausgangsverriegelung 24 dargestellt wird« Eine zweite Parallel-Analog-Digital-Wandler-Einrichtung 44 wird durch den Komparator 46, den EOM-Enkoder 48 und die Ausgangsverriegelung 50 gebildet. Die Leitung 52 verbindet das

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analoge Differenz-Ausgangssignal des Spannungssubtrahierers mit einem Eingang des !Comparators 46. Die Leitung 54, welche eine Mehrzahl von Leitungen darstellt, verbindet den Ausgang des Komparators 46 mit dem Eingang des ROM-Enkoders 48. Die Leitungen 56, 58, 60 und 62 verbinden die Ausgänge des ROM-Enkoders 48 mit den Eingängen der Ausgangsverriegelung 5Oo Die Ausgänge der Ausgangsverriegelung 50 sind mit Leitungen 64, 66, 68 und 70 verbunden, um die Gruppe der Signale mit dem geringsten Stellenwert der Analog-Digital-Wandler-Schaltung 10 darzustellen«, Die Leitung 72 verbindet einen Takteingang mit einem Verriegelungsvergleich-Steuergenerator 74, und die Leitung 76, welche eine Mehrzahl von Leitungen darstellt, verbindet den Ausgang des Verriegelungsvergleich-Steuergenerators 74 mit dem Eingang des ersten Komparators 12, mit dem Eingang des zweiten Komparators 46 und mit dem Eingang des Lese-Verriegelungs-Steuergenerators 78_O Die Leitung 80, welche eine Mehrzahl von Leitungen darstellt, verbindet den Ausgang des Lese-Verriegelungs-Steuergenerators 78 mit den Eingängen der Ausgangsverriegelung 24 und der Ausgangsverriegelung 5Oo

Der Analog-Digital-Wandler 10 ist insbesondere für einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb geeignet. Wie aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgeht, ist die Schaltungskonfiguration jedes ffunktionsblockes für einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb ausgebildet. Weiterhin ist es von besonderer Bedeutung, daß die spezielle Anordnung der Funktionselemente gemäß Fig. 1 außergewöhnliche Vorteile erreicht, um einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb durchzuführen. Diese Vorteile resultieren aus der Tatsache, daß der Aufbau und die bei der Schaltung gemäß Figo 1 verwendeten Verbindungen eine zeitliche Überlappung oder eine Koinzidenz der Parallel-Wandlung des Ausgangssignals der Bitgruppe mit dem geringsten Stellenwert und des Ausgangssignals der Bitgruppe mit dem höchsten Stellenwert ermöglichen,,

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Die Figo 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Hochgeschwindigkeits-Komparatorschaltung, welche für die Komparatoren 12 und 46 in der Analog-Digital-Wandler-Schaltung gemäß Figo 1 verwendet werden kann» Die Punktion der Komparatorschaltung gemäß I¹Xg₀ 2 besteht darin, die Art der angelegten analogen Eingangsspannung mit einer Reihe von Spannungsbezugswerten zu vergleichen, um ein digitales Ausgangssignal zu erzeugen. S¹Ur die in der Figo 2 veranschaulichte Ausführungsform wird dies unter Verwendung von fünfzehn Komparatorschaltungen durchgeführte Jede dieser Komparatorschaltungen enthält einen identischen Schaltungsaufbau, und zur Vereinfachung wird in der Fig· 2 nur der Schaltungsaufbau und die Art der Anschlußverbindungen von vier dieser Komparatorschaltungen dargestellt, welche in entsprechender Weise auch für die übrigen Komparatorschaltungen repräsentativ sind_o Somit wird gemäß der Darstellung das angelegte analoge Eingangssignal über die leitung 102 einer ersten Komparatorstufe 104, einer zweiten Komparatorstufe 106 und zusätzlichen 11 Komparatorstufen zugeführt, welche einen Bestandteil des Blockes 108 bilden, jedoch nicht im einzelnen dargestellt sind, und schließlich einer vierzehnten Komparatorstufe 110 sowie einer fünfzehnten Komparatorstufe 112. Die Bezugsspannungswerte für jede Komparatorstufe werden durch eine Widerstandsreihenschaltung gebildete Diese Reihenschaltung wird durch eine erste Klemme 114 gebildet, die mit dem Widerstand 115 verbunden ist, welcher mit einer Klemme 116 verbunden ist, die wuederum mit dem Widerstand 117 verbunden ist, welcher seinerseits mit der Klemme 118 verbunden ist, usw.₀ Diese Reihenschaltung wird über 11 weitere Widerstände fortgesetzt, welche in dem Block 108 enthalten sind, jedoch nicht im einzelnen dargestellt sind, und diese Schaltung wird dann mit einer Verbindung zu dem Widerstand 119 fortgesetzt, welcher seinerseits mit der Klemme 120 verbunden ist, die wiederum mit dem Widerstand 121 verbunden ist, der mit dem Knoten 122 verbunden ist, welcher wiederum mit dem Widerstand 123 verbunden ist, der seinerseits mit der

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Elemme 124 verbunden ist«. Somit wird eine minimale Bezugsspannung der Elemme 114 und eine maximale Bezugs spannung der Elemme 124 zugeführt, so daß daraus eine Reihe von Bezugsspannungswerten zwischen dem Minimum und dem Maximum an den entsprechenden Enoten abgegriffen werden können,, Die Arbeitsweise der Eomp'aratorschaltung 100 wird nachfolgend anhand der Arbeitsweise der Eomparatorstufe 106 erläutert. Die Eomparatorstufe 106 weist einen EonstantStromquellen-Transistor 125, ein Paar von Eingangstransistoren 126 und 12? mit gemeinsamem Emitter, ein Paar von regenerativen Verriegelungstransistoren 128 und 129 sowie ein Paar von Vergleichsverriegelungs-Modusauswahl-Transistoren 130 und 131 auf. Der Emitter des Stromquellen-Transistors 125 ist mit dem Widerstand 132 verbunden, welcher seinerseits mit einer Energieversorgungsleitung 133 verbunden ist, die wiederum mit der mit V- bezeichneten Energieversorgung verbunden ist. Die Basis des Eonstantstromquellen-Transistors 125 ist mit der Leitung 134 verbunden, welche jeweils mit den Basen aller Eonstantstromquellen-Transistoren in jeder weiteren Eomparatorstufe verbunden ist_o Die Leitung

134 ist auch mit der Basis und mit dem Eollektor des Transistors

135 verbunden, welcher den erforderlichen Betriebsstrom-Bezugspegel für jeden der EonstantStromquellen-Transistoren liefert, die an die Leitung 134 angeschlossen sind_o Der Emitter des Stromemitter-Transistors 135 ist mit dem Widerstand 136 verbunden, welcher wiederum mit der mit V- bezeichneten Energieversorgungsleitung 133 verbunden ist«. Der Eollektor des Transistors 135 ist mit dem Widerstand 137 verbunden, welcher mit einer Energieversorgungsleitung verbunden ist, die bei der Ausführungsform gemäß Fig«, 2 durch die Masse dargestellt wird. Der Eollektor des Eonstantstromquellen-Transistors 125 ist mit der Leitung 138 verbunden, welche ihrerseits mit den Emittern der Verriegelungsvergleichs-Modusauswahl-Transistoren 130 und 131 verbunden ist» Die Basis des Transistors 130 ist mit der Leitung 139 verbunden, welche die Vergleichsmodus-Taktleitung darstellt, die in derselben Weise mit jeder der Wandlerstufen verbunden ist«, Die Basis des Transistors 131

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ist mit der Leitung 140 verbunden, welche die Verriegelungsmodus-Taktleitung darstellt, die mit jeder der einzelnen Eomparatorstuf en verbunden ist· Der Kollektor des Transistors 130 ist mit der Leitung 141 verbunden, welche ihrerseits mit den Emittern der Eingangstransistoren 126 und 127 verbunden ist_o Der EoIlektor des Transistors 131 ist mit der Leitung 142 verbunden, welche ihrerseits mit den Emittern der regenerativen Verriegelungstransistoren 128 und 129 verbunden ist_o Der Eollektor des Eingangstransistors 126 ist mit der Leitung 14-3 verbunden, welche mit dem Eollektor des regenerativen Verriegelungstransistors 128, mit der Basis des regenerativen Verriegelungstransistors 129 und mit dem Lastwi der stand 144 verbunden ist«, Der Eollektor des Eingangstransistors 127 ist mit der Leitung 145 verbunden, welche mit dem Eollektor des regenerativen Verriegelungstransistors 129» mit der Basis des regenerativen Verriegelungstransistors 128 und mit einer ersten Elemme des Lastwiderstandes 146 verbunden ist· Eine zweite Elemme des Lastwiderstandes 146 ist mit einem ersten Emitter des Ausgangstransistors 147 verbundene Ein zweiter Emitter des Ausgangstransistors 147 ist mit dem Lastwiderstand 146 verbunden, der einen Bestandteil der Eomparatorstufe 104 bildet· Die zweite Elemme des Lastwiderstandes 144 ist mit einem ersten Emitter des Ausgangstransistors 149 verbunden» Ein zweiter Emitter des Ausgangstransistors 149 ist mit dem Lastwiderstand einer (nicht dargestellten) ähnlichen Eomparatorstufe im Block 108 verbunden. Die Basis des Ausgangstransistors 147 und die Basis des Ausgangstransistors 149 sind jeweils mit einer Ausgangsbezugsspannungsleitung 150 verbunden, welche auch mit den Basen ähnlicher Ausgangstransistoren für jede der einzelnen Eomparatorstuf en verbunden ist. Diese Ausgangsbezugs spannung wird durch die Schaltung 151 erzeugt, in welcher der Emitter des Transistors 152 über den Widerstand 153 an Masse geführt ist und die Basis des Transistors 152 mit dem Eollektor des Transistors 152 und mit der mit V+ bezeichneten Energieversorgungsleitung 154 über den Widerstand 155 verbunden ist. Der Eollek-

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tor des Transistors 152 ist mit der Basis des Transistors 156 verbunden, dessen Kollektor mit der mit V+ "bezeichneten Energieversorgungsleitung 154 verbunden ist und dessen Emitter mit der Leitung I50 und mit dem Widerstand 157 verbunden ist, der wiederum an Masse gelegt ist.

Die repräsentative Komparatorstufe 106 ist derart aufgebaut, daß der Kollektor des Ausgangstransistors 14-7 mit der Leitung 158 verbunden ist, die eine aus der Vielzahl von Leitungen darstellt, welche den oben bereits erwähnten Ausgang 20 des Komparators darstellt, wie es bei der Beschreibung der I?ig.1 erläutert wurde« Die Leitung 158 ist auch mit einer ersten Klemme eines Ausgangstransistors 159 verbunden, dessen zweite Klemme mit der mit V+ bezeichneten Energieversorgungsleitung 154· verbunden ist_o In ähnlicher Weise ist der Kollektor des Ausgangstransistors 14-9 mit einer Leitung 160 verbunden, welche eine weitere Leitung aus der Vielzahl der Leitungen darstellt, welche den Ausgang der Komparatorschaltung bilden. Die Leitung 160 ist auch mit einer ersten Klemme des Widerstandes 161 verbunden, dessen zweite Klemme mit der mit V+ bezeichneten Energieversorgungsleitung 154- verbunden isto

Nachfolgend wird die Arbeitsweise der Komparatorschaltung gemäß Figo 2 als typisches Beispiel für die Arbeitsweise der repräsentativen Komparatorstufe 106 beschrieben. Zunächst ist zu bemerken, daß die Komparatorstufe in zwei verschiedenen Betriebsarten arbeiten kann, d_oh. sie kann in einem Vergleichsmodus und in einem Verriegelungsmodus arbeiten. Der Vergleichsmodus ist durch einen hohen Pegel auf der Vergleichstaktleitung 139 und einen tiefen Pegel auf der Verriegelungstaktleitung 140 festgelegt» In umgekehrter Weise ist der Verriegelungsmodus durch einen tiefen Pegel auf der Leitung 139 und einen hohen Pegel auf der Leitung 140 definierte Die Zeittakt-Wellenformen gemäß Figo 10 veranschaulichen die Beziehung zwischen diesen Zweitaktsignalen_o Das Vergleichsverriegelungs-Modusauswahl-Transistorpaar 130 und 131 legt fest₉ ob die

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Komparatorstufe 106 im Vergleichsmodus oder im Verriegelungsmodus arbeitet, indem derjenige Stromwert geliefert wird, welcher durch den Konstantstrom-Transistor 125 festgelegt wird, wobei dieser Strom den Emittern von entweder den für einen "Vergleich" geschalteten, emittergekoppelten Transistoren und 127 oder den für eine "Verriegelung" geschalteten, emittergekoppelten Transistoren des Paares 128 und 129 zugeführt wird· Da die Taktsignale auf den Leitungen 139 und W Komplemente sind (siehe Fig. 10), sind zu einer bestimmten Zeit entweder nur die Vergleichstransistoren oder nur die Verriegelungstransistoren aktiv. Im Vergleichsmodus wird die analoge Eingangsspannung auf der Leitung 102, welche mit der Basis des Transistors 127 verbunden ist, mit dem Bezugs spannungswert verglichen, welcher auf der Leitung 118 vorhanden ist, die mit der Basis des Transistors 126 verbunden ist. Die Verbindung zwischen den Emittern der Transistoren 126 und 127 führt zur Bildung eines Differenzverstärkers. Wenn das angelegte analoge Eingangsspannungssignal auf der Leitung 102 kleiner ist als der Bezugsspannungswert auf der Leitung 118, ist der Kollektorstrom des Transistors 127 größer als der Kollektorstrom des Transistors 126, und dies führt zu dem Ergebnis, daß die Spannung, welche am Widerstand 146 abfällt, größer ist als die Spannung, welche am Widerstand 144 abfällt· Wenn hingegen die angelegte analoge Eingangsspannung, welche der Basis des Transistors 127 zugeführt wird, kleiner ist als die Bezugsspannung, welche der Basis des Transistors 126 zugeführt wird, ist die Spannung am Widerstand 144 größer als die Spannung am Widerstand 146· Somit wird im Vergleichsmodus durch die Polarität der Differenzspannung, welche zwischen dem Kollektor des Transistors 126 und dem Kollektor des Transistors 127 entsteht, angezeigt, ob das angelegte analoge Eingangssignal, welches der Komparatorstufe 106 zugeführt wird, größer oder kleiner ist als der Bezugsspannungswert, welcher derselben Stufe zugeführt wird. Ein wesentliches Merkmal beim Hochgeschwindigkeitsbetrieb jeder Komparatorstufe und somit für den

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Hochgesehwindigkeitsbetrieb der gesamten Schaltung ist die Verwendung der Verriegelungstransistoren 128 und 129, wenn die Vergleichsverriegelungs-Taktsignale zu einer Schaltungskonfiguration führen, bei welcher der Pegel der Vergleichstaktleitung 139 von einem honen auf einen tiefen Pegel übergeht und der Pegel der Verriegelungstaktschaltung 140 von einem tiefen auf einen hohen Pegel übergeht (siehe Figo 10), Der Transistor 130 wird in den gesperrten Zustand geschaltet, und zugleich wird der Transistor 131 in den durchlässigen Zustand geschaltet, so daß die Verriegelungstransnsjoren 128 und 129 aktiviert sind. Die regenerative Kreuzkopplung, welche durch die Leitungen 14-3 und 145 gebildet wird, wirkt in der Weise, daß die Polarität einer "beliebigen Differenzspannung erneut wirksam wird, welche zwischen den Kollektoren der Transistoren 126 und 127 im Vergleichsmodus hervorgerufen wird, so daß auf diese Weise die Ergebnisse des Vergleichs gespeichert oder "verriegelt" werden«. Beispielsweise sei angenommen, daß die Eingangsspannung, welche über die Leitung 102 zugeführt wird, nur geringfügig größer ist als die Bezugsspannung auf der Leitung 118, so daß am Ende des Vergleichsintervalls der Kollektor des Transistors 126 nur um wenige Millivolt stärker positiv ist als der Kollektor des Transistors 127« Wenn die Schaltung in das Verriegelungsmodusintervall eintritt und die Transistoren 128 und 129 anfangen, durchlässig zu werden, verursacht die etwas stärker positive Spannung auf der Leitung 143 eine stärkere Durchlässigkeit im Transistor 129 und eine geringere Durchlässigkeit im Transistor 128, mit dem Ergebnis, daß die Leitung noch stärker positiv wird, und zwar in bezug auf die Leitung 145. Dieser regenerative Effekt schreitet schnell voran, bis der Transistor 129 gesättigt ist und der Transistor 128 abgeschaltet ist_β Die Geschwindigkeit, welche durch eine Differenzverstärkerkonfiguration erreichbar ist, welche den erfindungsgemäßen Schaltvorgang zusammen mit der "Schnapp"-Wirkung der Verriegelungsschaltung ausnutzt, bei welchem die Regeneration dazu ausgenutzt wird, die Ergebnisse eines raschen Vergleichs festzuhalten, führt zu einer besonders vorteilhaften Hochgeschwindigkeits-Komparator-Konfiguratione

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Eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit und ein einfacher Schaltungsaufbau ergeben sich weiterhin durch die Komparatorschaltung, welche eine Transistoranordnung mit Mehrf ach-Emittern verwendet, wie es "beispielsweise heim Transistor 147 und beim Transistor 149 gemäß Figo 2 der Pail ist_o Jede der einzelnen Komparatorstufen arbeitet in der Weise, wie es oben für die repräsentative Eomparatorstufe 106 beschrieben wurde, und im Verriegelungsintervall nimmt jede Eomparatorstufe einen von zwei möglichen Zuständen an, der durch das Vorhandensein oder das Nichtvorhandeneein eines Stroms im Lastwiderstand festgelegt wird, beispielsweise in den repräsentativen Widerständen 144 und 146, Wenn während des Vergleichsintervalls die angelegte analoge Eingangsspannung auf der Leitung 102 grosser war als der Bezugsspannungswert auf der Leitung 118 während des Verriegelungsmodus, führt der Widerstand 146 im wesentlichen den gesamten Strom, welcher durch den Konstantstromquellen-Transistor 125 fließt, und der Widerstand 144 führt praktisch keinen Strom, Wenn hingegen die angelegte analoge Eingangsspannung auf der Leitung 102 geringer ist als der Be25ugsspannungswert auf der Leitung 118, führt der Widerstand 146 praktisch keinen Strom,, Nun wird der Fall betrachtet, bei welchem die analoge angelegte Eingangsspannung einen Wert hat, der größer ist als der Bezugsspannungswert auf der Leitung 116, jedoch kleiner als der Bezugs spannungswert auf der Leitung 118. während des Verriegelungsintervalls führt dieser Wert der angelegten analogen Eingangsspannung zu im wesentlichen keinem Strom im Widerstand 146 und keinem Strom im Widerstand 148„ Dies bedeutet, daß in keinem Emitter des Transistors "W? ein Strom fließen kann, so daß kein Strom im Kollektor des Transistors 147 fließt und der Widerstand 159 die Leitung 158 auf einen hohen Pegel bringt» Da alle Komparatorstufen links von der Komparatorstufe 106 Bezugs spannungswerte vorfinden, welche größer sind als die angelegte analoge Eingangsspannung auf der Leitung 102, werden sie alle im leitenden Zustand verriegelt, welcher dem Zustand entspricht, wie er für die Stufe 106 beschrieben wurde, und dies führt

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zu dem Ergebnis, daß die Ausgangstransistoren mit Mehrfach-Emitter, welche den einzelnen Stufen entsprechen, jeweils wenigstens einen leitenden Emitter haben, so daß alle Ausgangsleitungen des Komparatorausgangs 20 außer der Leitung 158 auf einem tiefen Pegel gehalten werden. Somit führt die Ausgangstransistoranordnung mit Mehrfach-Emitter gemäß 3Pig_o2 zu einer einfachen Hochgeschwindigkeitsmethode, um ein Ausgangssignal auf einer einzelnen Leitung aus einer Vielzahl von Ausgangsleitungen zu erzeugen, welches anzeigt, daß der Wert einer angelegten analogen Eingangsspannung in Bezug auf eine Reihe von Bezugsspannungswerten bestimmte Bedingungen erfüllt.

Die Kompar at or schaltung gemäß Mg₀ 2 weist auch eine Vorspannungserzeugungsschaltung 165 auf, welche dazu dient, Bezugsvorspannungen zu erzeugen, welche von der ROM-Enkoderschaltung (!ig· 3) und von der Spannungssubtrahierschaltung (Hg,4) verwendet werden· Die Leitung 134- ist mit der Basis eines Konstantstromquellen-Transistors 166 verbunden, dessen Emitter mit der mit V- bezeichneten Energieversorgungsleitung 133 über einen Stromabtastwiderstand 167 verbunden ist_e Der Kollektor des KonstantStromquellen-Transistors 166 ist mit der Leitung 168 verbunden, welche ihrerseits mit dem Emitter des Transistors 169 verbunden ist«, Die Basis des Transistors 169 ist mit der Vorspannungsleitung I50 verbunden, und der Kollektor des Transistors 169 ist mit den Widerständen 170 und 171 und mit der Ausgangsleitung 172 verbunden, welche den Bezugsvorspannungsausgang darstellte Der erforderliche Bezugswert auf der Leitung 172 wird dadurch erhalten, daß der Widerstand 167 und der Transistor 166 mit den KonstantStromquellen-Netzwerken jeder Komparatorstufe identisch ausgebildet werden (dargestellt durch den Transistor 125 und den Widerstand 132)· In ähnlicher Weise werden die Werte der Widerstände 170 und 171 derart gewählt, daß sie den Werten der Ausgangswiderstände 159» 161 usw· entsprechen· Das Ergebnis dieser Auswahl besteht darin, daß der

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Transistor 169 den doppelten Strom eines einzelnen Ausgangstransistors führt, so daß der Spannungspegel, welcher auf der Bezugsvorspannungs-Ausgangsleitung 172 aufgebaut wird, auf halbem Wege zwischen dem hohen und dem tiefen Pegel liegt, der jeweils auf den einzelnen Leitungen des Komparatorausgangs 20 vorhanden isto

Die Figo 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer ROM-Enkoderschaltung, welche dazu verwendet werden kann, den erfindungsgemäßenAnalog-Digital-Vandler gerätetechnisch zu verwirklicheno Die ROM-Enkoderschaltung 200 weist einen ROM-Eingangsteil 202, einen Ausgangsteil 204 und einen Tor spannungsgenerator 206 aufο Der ROM-Eingangsteil 202 besteht aus einer Mehrzahl von Transistoren mit Mehrfach-Emitter_o Die Anzahl der Eingangstransistoren mit Mehrfach-Emitter entspricht der Anzahl der digitalen Ausgangssignale, welche durch die Komparatorschaltung des Analog-Digital-Wandlers erzeugt werden₀ Somit weist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 der ROM-Eingangsteil 202 sechzehn Eingangstransistoren mit Mehrfach-Emitter auf. Die Transistoren 208, 209, 210 und 211 sind für diese Transistoren gemäß Fig«, 3 repräsentativ, und die Kollektoren aller Eingangstransistoren mit Mehrfach-Emitter sind mit einer mit V+ bezeichneten Energieversorgungsleitung 212 verbunden. Jede der Leitungen, welche die Vielzahl der digitalen Ausgänge von der Komparatorschaltung der Figo 2 bilden, ist mit der Basis eines Eingangstransistors mit Mehrfach-Emitter verbunden. Somit wird ein erstes Komparatorausgangs signal der Basis des Transistors 208 mit Mehrfache Emitter über die Leitung 213 zugeführt, ein zweites Komparatorausgangssignal wird der Basis des Transistors 209 mit Mehrfach-Emitter über die Leitung 214 zugeführt, und in ähnlicher Weise sind die Basen der übrigen Eingangstransistoren mit Mehrfach-Emitter geschaltet, so daß ein fünfzehntes Komparatorausgangssignal der Basis des Transistors 210 über die Leitung 215 und ein sechzehntes Komparatorausgangssignal der Basis des Transistors 211 mit Mehrfach-Emitter über die Leitung

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zugeführt werden. Gemäß den obigen Ausführungen erzeugt die Komparatorschaltung (siehe Fig» 2) eine Mehrzahl von digitalen Ausgangssignalen, von denen jedes einen "bestimmten Pegel des angelegten analogen Eingangssignals darstellt. Die spezielle Anordnung der Schaltungsverbindungen zu den Mehrf ach-Emittern der Eingangstransistoren liefert eine Enkoderfunktion oder Kodierfunktion, durch welche ein "bestimmter digitaler Kode für jedes Komparatorausgangssignal gebildet wird und somit für jeden bestimmten Pegel des angelegten Eingangssignals ο Diese Anordnung der Emitterverbindungen geschieht dadurch, daß eine Mehrzahl von gemeinsamen Leitungen wie die Leitung 217, 218, 219 und 220 verwendet werden,, Für die "bevorzugte Ausführungsform des EOM-Enkoders 200 wird ein Binärkode verwendet. Somit wird das Komparatorausgangssignal auf der Leitung 213, welches anzeigt, daß das angelegte analoge Eingangssignal größer ist als der erste Bezugsspannungswert, der Basis des Transistors 208 mit Mehrfach-Emitter zugeführt, wobei keiner der Emitter dieses Transistors mit den gemeinsamen Leitungen 217, 218, 219 und 220 verbunden ist, so daß auf diese Weise ein Binärkode 0000 gebildet wird«. Ein Komparatorausgangssignal auf der Leitung 214, welches anzeigt, daß der Pegel der angelegten analogen Eingangsspannung größer ist als ein zweiter Bezugsspannungswert, wird der Basis des Transistors 209 mit Mehrfach-Emitter zugeführt, der einen ersten Emitter 221 hat, welcher mit der gemeinsamen Leitung 220 verbunden ist, so daß dadurch der Binärkode 0001 gebildet wird. Ähnliche Emitterschaltungen werden für die anderen Transistoren mit Mehrf ach-Emitter verwendet, welche in der ROM-Eingangsschaltung 202 dargestellt sind. Somit wird ein Komparatorausgangssignal auf der Leitung 215, welches anzeigt, daß ein angelegter analoger Eingangssignalpegel größer ist als ein fünfzehnter Bezugsspannungswert, der Basis des Transistors 210 zugeführt, welcher einen ersten Emitter 222 hat, der nicht angeschlossen ist, der weiterhin einen zweiten Emitter 223 hat, welcher mit der Leitung 219 verbunden ist, der weiterhin einen dritten Emitter 224 hat, welcher mit der gemeinsamen Leitung

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verbunden ist, und der einen vierten Emitter 225 aufweist, welcher mit der gemeinsamen Leitung 217 verbunden ist, so daß dadurch ein Binärkode 1110 gebildet wird» In ähnlicher Weise wird ein Komparatorausgangssignal auf der Leitung 216, welches anzeigt, daß ein angelegter analoger Eingangssignalpegel größer ist als ein sechzehnter Bezugsspannungspegel, der Basis des !Transistors 211 mit Mehrfach-Emitter zugeführt, dessen vier Emitter jeweils mit den gemeinsamen Leitungen 217» 218, 219 bzw. 220 verbunden sind, so daß dadurch ein Binärkode 1111 gebildet wird_e Eine Mehrfach-Emitter-Kodieranordnung, wie sie in der lig_o 3 veranschaulicht ist, ist deshalb vorteilhaft, weil kodierte Darstellungen des angelegten analogen Eingangspegels auch durch andere als den oben beschriebenen Binärkode leicht dargestellt werden können, indem einfach die verwendete Emitterschaltung geändert wird· In einer monolithisch integrierten Schaltung, können die Schaltungsteile, welche die verschiedenen Emitterbereiche beinhalten und einen gemeinsamen Basisbereich haben, auch nach anderen ähnlichen Methoden hergestellt werden, wie sie bei der Herstellung von integrierten EOM-Speichern üblich sindo Auf diese Veise können auch einfache Schaltungsanordnungen mit Mehrfach-Emitter erreicht werden, so daß auf einfache Weise die Schaltungsanordnung den Erfordernissen eines neuen Kodes angepaßt werden kann.

Die kodierte Darstellung, welche durch die Signale auf der Leitungen 217, 218, 219 und 220 geliefert wird, wird jeweils den Ausgangsschaltungen 226, 227* 228 bzw. 229 zugeführt, welche die Verstärkung und die Pegelumwandlung durchführen, wie es durch die Ausgangsverriegelungsschaltung verlangt wird (siehe Pig. 5 und die dazu unten gegebene Beschreibung). Jede dieser Ausgangsschaltungen arbeitet unter Verwendung von zwei Konstantstromquellen-iDransistoreno Der Bezugsstrom für diese Konstantstromquellen-Transistoren wird durch

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den Transistor 230 geliefert, dessen Emitter mit der mit V-bezeiclmeten Energieversorgungsleitung 231 über den Widerstand 232 verbunden ist und dessen Basis-Kollektor mit der Leitung 233 verbunden ist. Die Leitung 233 ist mit den Basen der Konstant stromquell en—Transistoren jeder Ausgangsschaltung und mit einer ersten Klemme des Widerstandes 234 verbunden, dessen zweite Klemme mit einer Energieversorgungsklemme (GHD) verbunden ist, welche für die bevorzugte Ausführungsform gemäß Figo 3 durch die Masse gebildet wirdo Die Leitung 233 ist auch mit der Basis eines Konstant Stromquellen-Transistors 235 verbunden, der einen Teil der Bezugsspannungs-Erζeugungsschaltung 206 darstellte

Bei der Spannungserzeugungsschaltung 206 ist der Emitter des Konstantstromquellen-Transistors 235 mit der mit V- bezeichneten Energieversorgungsleitung 231 über den Widerstand 236 verbunden. Der Kollektor des Konstantstromquellen-Transistors 235 ist mit der Leitung 237 verbunden, welche die Bezugsvorspannungsleitung darstellt, die mit jeder der Ausgangsschaltungen verbunden ist. Die Leitung 237 ist auch mit der Basis des Transistors 238 verbunden, dessen Kollektor mit der mit V+ bezeichneten Energieversorgungsleitung verbunden ist und dessen Emitter mit der Emitter-Basis des Transistors 239 verbunden isto Der Kollektor des Transistors 239 ist mit dem Emitter des Transistors 241 verbunden, dessen Kollektor mit der mit V+ bezeichneten Energieversorgungsleitung verbunden ist und dessen Basis mit der Bezugsvorspannung beaufschlagt wird, welche von der Komparatorschaltung (Pig. 2) über die Leitung 172 zugeführt wird_o Wie oben bereits ausgeführt wurde, legt die Bezugsvorspannung auf der Leitung 172 einen Pegel in der Mitte zwischen dem hohen und dem tiefen Pegel des Komparatorausgangs fest, und die Bezugsspannungs-Erzeugungsschaltung 206 übersetzt diese Spannung in die Vorspannung auf der Leitung 237, so daß dadurch ein Schaltpunkt für die Hochgeschwindigkeitsstromschaltung in jeder Ausgangsschaltung gebildet wird«, Die Anordnung und die Arbeitsweise jeder Ausgangsschaltung sind identisch und werden nachfolgend anhand der Arbeitsweise der Ausgangsschaltung 229 beschrieben.

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Das Herz der Ausgangsschaltung 229 ist der Differenzverstärker, welcher durch die !Transistoren 241A und 242 gebildet wird» Die Emitter der Transistoren 241A und 242 sind über die Leitung 243 verbunden, welche auch mit dem Kollektor des ersten Stromquellen-Transistors 244· verbunden ist. Die Basis des ersten Stromquellen-Transistors 244 ist mit der Strombezugsleitung 233 verbunden (oben bereits beschrieben). Der Emitter des ersten Stromquellen-Transistors 244 ist mit der mit V- bezeichneten Energieversorgungsleitung 231 über den Stromabtastwiderstand 245 verbunden. Bei dem Differenzverstärker ist der Kollektor des Transistors 241A mit der mit Y+ bezeichneten Energieversorgungsleitung und mit dem Kollektor des Transistors 246 verbundene Die Basis des Transistors 246 ist mit der Leitung 247 verbunden, welche auch mit der Basis des Transistors 241A und mit dem Kollektor des zweiten Stromquellen-Transistors 248 verbunden ist. Die Basis des zweiten Stromquellen-Transistors 248 ist mit der Stromquellen-Bezugsleitung 233 verbunden» Der Emitter des zweiten Stromquellen-Transistors 248 ist mit der mit V- bezeichneten Energieversorgungsleitung über den Widerstand 249 verbundene Der Kollektor des Transistors 246 ist mit dem Emitter und mit der Basis des Transistors 250 verbunden, dessen Kollektor den Eingang der Ausgangsschaltung 229 bildet und an die Leitung 220 angeschlossen ist. Die Basis des Transistors 242 ist mit der Vorspannungsleitung 237 verbundene Der Kollektor des Transistors 242 ist mit der Leitung 251 verbunden, welche den Ausgang der Ausgangsschaltung 229 darstellt und welche auch mit der mit V+ bezeichneten Energieversorgungsleitung über den Widerstand 252 verbunden ist»

Die Arbeitsweise der Speicher-Enkoderschaltung 200, die auch als Speicher-Kodierschaltung bezeichnet werden könnte, ergibt sich ohne weiteres aus der Ausgangsschaltung 229· Wenn die Spannung an der Basis des Transistors 24IA geringer ist als die Spannung an der Basis des Transistors 242, wird der Konstantstromwert, welcher durch den Konstantstromquellen-Transistor 244 und den Widerstand 245 geliefert wird, durch den

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Transistor 242 geführt, und der daraus resultierende Spannungsabfall am Widerstand 252 führt zu einem tiefen Pegel auf der Ausgangsleitung 251. Gemäß den obigen Ausführungen führt der Betrieb der Komparatorschaltung zu einem hohen Pegel auf einer der Eomparatorausgangsleitungen, beispielsweise auf der Leitung 214. Die Kodierungsfunktion der Emitterverbindungen bei jedem der Transistoren mit Mehrfach-Emitter steuert einen solchen hohen Pegel zu den Eingängen der zugehörigen Ausgangstreib er schal tungen_o Somit führt ein hoher Pegel auf der Leitung 214 zu einem hohen Pegel am Emitter 221 des Transistors 209 mit Mehrfach-Emitter, welcher über die Leitung 220 dem Eingang der Ausgangsschaltung 229 zugeführt wird«. Dieser hohe Pegel wird durch den Transistor 250 und den Transistor 246 derart verändert, daß die geeignete Veränderung in der Spannung an der Basis des Transistors 241A hervorgerufen wird. Die Transistoren 246 und 250 arbeiten in einem entgegengesetzten Emitter-Basis-Durchbruchmodus, und der Widerstand 249 ist derart gewählt, daß ein kleiner konstanter Strom durch den Konstantstromquellen-Transistor 248 geführt wird«, Dieser kleine Strom baut einen stabilen Wert der entgegengesetzten Durchbruchspannung für den Transistor 246 auf«. Infolge des Pegels, welcher hoch gelegt wurde und an der Basis des Transistors 241A auftritt, leitet der Transistor 241A den konstanten Stromwert, welcher durch den Transistor 244 eingestellt wurde, und der Transistor 242 wird gesperrt, so daß der Ausgangspegel auf der Leitung 251 sich von einem tiefen auf einen hohen Pegel verändert.

Die in der Fig, 3 dargestellten Schaltungsanordnungen sind so ausgebildet, daß die Effekte der Temperatur- und der Prozeßschwankungen in der monolithisch integrierten Schaltung auf ein Minimum gebracht werden. Die Verwendung einer Stromquelle wie des Stromquellen-Transistors 248, um einen kleinen stabilen Stromwert aufzubauen, der dazu dient, die entgegengesetzte Emitter-Basis-Durchbruchspannung des Pegelverschiebungs-Transistors aufrechtzuerhalten, zeigt die Ten-

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denz, die Effekte von ProzeßSchwankungen zu eliminieren,. Außerdem führt die Verwendung eines gemeinsamen Stromquellen-Bezugssignals (Leitung 233) für alle Ausgangsstufen und insbesondere für die Erzeugung der Torspannung auf der Leitung 237 zu einer Kompensation von Temperatur- und Prozeßschwankungen. Weiterhin ist zu "bemerken, daß der Transistor 250 bei solchen Anwendungsfällen entfallen kann, bei denen eine zusätzliche Pegelverschiebung nicht erforderlich ist.

Die Arbeitsweise von jeder Ausgangsschaltung des ROM-Enkoders 200 ist dieselbe wie sie oben für die Ausgangsschaltung 229 beschrieben wurde. Somit spricht die Ausgangsschaltung 228 auf einen hohen Pegel auf der Leitung 219 an, um eine Pegelverschiebung bei einem hohen Pegel auf der Ausgangsleitung zu erzeugen, und die Ausgangsschaltung 227 spricht auf einen hohen Pegel auf der Leitung 218 an, um eine Pegelverschiebung bei einem hohen Pegel auf der Ausgangsleitung 253 hervorzurufen, und die Ausgangsschaltung 226 schließlich spricht auf einen hohen Pegel auf der Leitung 217 an, um einen in seinem Pegel verschobenen hohen Pegel auf der Ausgangsleitung 254- hervorzurufen.

Die Figo 4· zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Bezugsspannungsumschaltung und eine analoge Spannungssubtrahierschaltung 300, welche gemäß der Erfindung verwendet werden können«,

Wie oben bereits ausgeführt wurde, ist der Schlüssel für die hohe Analog-Digital-Wandlungs-Geschwindigkeit, welche gemäß der Erfindung erreichbar ist, in der zeitlichen Überlappung oder in der Koinzidenz der Parallelwandlung der Gruppe von digitalen Ausgangssignalen mit dem höchsten Stellenwert und der Gruppe von digitalen Ausgangssignalen mit dem geringsten Stellenwert zu suchen«, Diese zeitliche Überlappung wird erreicht, indem Zwischenausgangssignale verwendet werden, welche während des Torganges erreicht werden, in welchem die Bitgruppe mit dem höchsten Stellenwert umgewandelt wird, um den besonderen Bezugsspannungswert zu bestimmen, welcher von

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dem angelegten analogen Eingangssignal subtrahiert werden muß, um das analoge Differenzsignal zu erhalten, welches benötigt wird, um die Parallelumwandlung der Ausgangsbitgruppe mit dem geringsten Stellenwert durchzuführen,, Die Bezugs spannungsumschaltung und die Subtraktion der Schaltung 300 liefern einen Weg, auf welchem dies erreicht werden kann.

Die Schaltung 300 enthält einen Subtrahiermodul 302, einen Bezugsspannungsgenerator 304 und eine Mehrzahl von Pegelverschiebungs- und Bezugsspannungsumschalt-Schaltungsstufen,, Bei der spezxellen Ausführungsform gemäß Figo 4- sind sechzehn Pegelumschalt- und Bezugsspannungsumschalt-Schaltungsstufen durch die repräsentativen Schaltungen 306, 308, 310 und 312 dargestellt, wobei die übrigen zwölf Schaltungen nur symbolisch durch den Block 314- dargestellt sindo Jeder einzelne Schaltmodul ist der Leitung 315 gemeinsam, welche als Bezugsspannungseingang für den Subtrahiermodul 302 dient. Die anderen Eingänge zu dem Subtrahiermodul 302 sind die mit V^ bezeichnete Klemme 316 und die Konstantvorspannungs-Eingangsklemme (VC)₀ Der Ausgang des Subtrahiermoduls 302 ist die mit 70 bezeichnete Klemme 318. Der Subtrahiermodul 302 subtrahiert eine bestimmte Bezugs spannung, welche auf der Leitung 315 auftritt, von der analogen Eingangsspannung, welche auf der Klemme 316 vorhanden ist, um ein analoges Differenz-Ausgangssignal zu erzeugen, welches eine konstante Vorspannung VC als additive Konstante enthalte Die Detailbeschreibung, nach welcher der Subtrahiermodul 302 diese Punktion erfüllen kann, wird unten anhand der Figo 8 und 9 gegebene

Der bestimmte Bezugsspannungswert, welcher dem Subtrahiermodul 302 über die Leitung 315 zugeführt wird, wird durch die oben diskutierte Arbeitsweise der Schaltmoduln gewährleistet. Die Arbeitsweise des Verriegelungskomparators gemäß Fig. 2 erzeugt einen hohen Pegel auf einem der Mehrzahl von Komparatorausgängen» Gemäß Figo 4· wird jedem der Schaltmoduln als ein Ein-

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gangssignal eines der Komparatorausgangssignale und ein entsprechender Bezugsspannungswert zugeführt₀ Somit ist "beispielsweise der Komparatorausgang VG02 mit den Schaltmoduln 308 über die Leitung 156 verbunden, und der entsprechende Bezugsspannungswert V ο ^wi^{r(i aen} Schaltmoduln 308 über die Leitung 118 zugeführto In ähnlicher Weise sind der Komparatorausgang YC15 und der entsprechende Be zugs spannungswert V*<- dem Schaltmodul zugeführt. Diese Konfiguration wiederholt sich für jeden Modul,,

Der Bezugsspannungsgenerator 304 liefert eine Bezugsspannung, welche einen Schaltpunkt oder Auslösepunkt für die Stromumschaltung in allen Schaltmoduln darstellte Diese Spannung wird von dem Spannungspegel VGOO abgeleitet, welcher der Bezugsspannung 304 über die Leitung 172 zugeführt wird. Gemäß der obigen Beschreibung definiert YGOO einen Bezugsspannungspegel in der Mitte zwischen dem tiefen (inaktiven) und dem hohen (aktiven) Ausgangspegel der Komparatorausgänge«, Die Leitung 172 ist mit der Basis des Transistors 319 verbunden, dessen Kollektor mit der mit V+ bezeichneten Energieversorgungsleitung 320 verbunden ist und dessen Emitter mit dem Emitter des als Diode geschalteten Transistors 321 verbunden ist, und die Basis sowie der Kollektor des Transistors 3321 sind mit dem Kollektor des Transistors 322 verbunden, dessen Basis und dessen Emitter mit dem Kollektor des Konstantstromquellen-Transistors 323 über die Leitung 324 verbunden sind, welche den Bezugsspannungsausgang des Bezugsspannungsgenerators 304 darstellte Der Emitter des Konstantstromquellen-Transistors 323 ist mit der mit Y— bezeichneten Energieversorgungsleitung 325 über den Widerstand 326 verbundene Die Basis des Konstantstromquellen-Transistors 323 ist mit der Basis und dem Kollektor des Strombezugs-Transistors 327 über die Leitung 328 verbunden, welche eine erste Stromquellen-Bezugsleitung für alle Schaltmoduln darstellt. Der Emitter des Strombezugs-Transistors 327 ist mit der mit V— bezeichneten Energieversorgungsleitung 325 über

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den Widerstand 329 verbundene Die Stromquellen-Bezugsleitung 328 ist auch, mit einer ersten Klemme des Widerstandes 330 verbunden, dessen zweite Klemme mit der Masse-Energieversorgungsleitung 333 verbunden ist·

Der Transistor 331» dessen Emitter mit der mit V— bezeichneten Energieversorgungsleitung 325 über den Widerstand 332 und dessen Basis mit der Masse-Energieversorgungsleitung 333 über den Widerstand 334 verbunden sind, ist mit seinem Kollektor mit einer zweiten Stromquellen-Bezugsleitung 335 verbunden, welche allen Schaltmoduln gemeinsam ist«.

Die Arbeitsweise der Schaltmoduln, von denen geder identisch arbeitet, wird nachfolgend anhand der Arbeitsweise des Schaltmoduls 308 erläuterte Beim Schaltmodul 308 ist der Komparatorausgang VC02 auf der Leitung 158 mit der Basis des Transistors 336 verbunden, dessen Kollektor mit der mit V+ bezeichneten Energieversorgungsleitung 320 verbunden ist₀ Der Emitter des Transistors 336 ist mit dem Emitter des Transistors 337 verbunden, dessen Basis und Kollektor mit dem Emitter des Transistors 338 verbunden sind«. Die Basis und der Kollektor des Transistors 338 sind mit dem Kollektor des Stromquellen-Transistors 339 über die Leitung 340 verbundene Die Stromquellen-Bezugsleitung 328 (welche allen Schaltmoduln gemeinsam ist), ist mit der Basis des Stromquellen-Transistors 339 verbunden, dessen Emitter mit der mit V— bezeichneten Energieversorgungsleitung 325 über den Widerstand 341 verbunden istο Die Transistoren 336, 337, 338 und 339 arbeiten als Hochgeschwindigkeits-Spannungspegelverschiebeeinrichtung für den Komparatorausgang V002 auf der Leitung 158, so daß ein Abbild der im Pegel verschobenen Spannung dieses Ausgangssignals auf der Leitung 340 vorhanden ist_e

Die Leitung 340 ist mit der Basis des Transistors 342 verbunden, dessen Emitter mit dem Emitter des Transistors 343 und dessen Kollektor mit dem Kollektor des Stromquellen-Transistors 344 verbunden sind, dessen Emitter mit der mit

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V— bezeichneten Energieversorgungsleitung 325 über den Widerstand 345 verbunden ist» Die Basis des Transistors 343 wird mit dem in seinem Pegel verschobenen Komparatorausgangs-Bezugsspannungssignal auf der Leitung 324 beaufschlagt, welche allen Schaltmoduln gemeinsam ist_o Der Transistor 342 und der Transistor 343 wirken als Differenzstromschalter für den Konstantstromwert, welcher durch den Konstantstromquellen-Transistor 344 geliefert wird» Venn der in seiner Spannung verschobene Pegel des Komparatorausgangspegels auf der Leitung 340 niedriger ist als die in ihrem Pegel verschobene Bezugsspannung auf der Leitung 324 (wodurch angezeigt wird, daß der Komparatorausgang VC02 in seinem tiefen oder inaktiven Zustand ist), wird der durch den Transistor 343 definierte konstante Strom vom Transistor 343 geführt, dessen Kollektor mit der Leitung 345 verbunden ist, welche als digitale Masse-Energieversorgungsleitung für alle Schaltmoduln wirkt· In diesem Zustand wird der Spannungsbezugswert V_r2 auf der Leitung 118 von der gemeinsamen Leitung 315 getrennt und hat somit keine Auswirkung auf die Arbeitsweise des Subtrahiermoduls 302_o

Wenn der Spannungsverschiebungs-Komparatorausgangspegel auf der Leitung 340 in seinem hoch gelegten Zustand ist (was dem Komparatorausgang Y002 auf der Leitung 158 in dem höheren aktiven Zustand entspricht), wird der konstante Strom, welcher durch den Transistor 344 festgelegt wird, durch den Transistor 342 geführt, dessen Kollektor mit den miteinander verbundenen Emittern der Transistoren 347 und 348 verbunden isto Die Basis und der Kollektor des Transistors 347 sind mit der Leitung 349 verbunden, die mit den Emittern der Transistoren 350 und 351 verbunden ist« Der Kollektor des Transistors 350 ist mit der Basis des Transistors 352 und mit dem Emitter des Transistors 353 verbunden, dessen Kollektor mit der mit V+ bezeichneten Energieversorgungsleitung 320 verbunden ist und dessen Basis mit der Leitung 118 verbunden ist, welche den Bezugsspannungseingang Y^ für den Schaltmodul 3Ο8 darstellt· Der Kollektor des Transistors 352 ist mit der Kathode

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der Diode 354 verbunden, deren Anode mit der gemeinsamen Leitung 315 verbunden ist. Die Basis und der Kollektor des Transistors 348 sind mit der Leitung 355 verbunden, welche allen Schaltmoduln und dem Subtrahiermodul 302 gemeinsam ist»

Die Transistoren 347, 348, 350, 351, 352 und 353 "bilden ein Stromteilernetzwerk, so daß dann, wenn der Komparatorausgang VG02 auf der Leitung 158 in seinem aktiven (hohen) Zustand ist, der durch den Transistor 344 aufgebaute Konstantstromwert über den Transistor 342 geführt wird und zwischen den Transistoren 347 und 348 aufgeteilt wird, mit dem Ergebnis, daß der Spannungsbezugswert V « ^au^ ^^er Leitung 118 dem Subtrahiermodul 302 zugeführt wird, um das erforderliche analoge Differenzsignal am Ausgang des Subtrahiermoduls 302 zu bildene Die Art und Weise, in welcher diese Stromumschaltung mit der Arbeitsweise der Schaltung des Subtrahiermoduls 302 verbunden wird, um das erforderliche analoge Differenzsignal zu erreichen, wird unten bei der Beschreibung des Subtrahiermoduls (siehe Pig· 8 und 9) gegeben,.

Die Fig«, 8 zeigt den Subtrahiermodul 302 zusammen mit Teilen der Stromteiler- und der Stromumschalt-Schaltungsstufen der Figo 4, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Erläuterung der erfindungsgemäßen Subtrahierschaltung erleichtert wird, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist_o Gemäß Figo ist der Aufbau der Subtrahierstufe eine symmetrische Anordnung der Schaltung um einen Operationsverstärker. Wie oben bereits diskutiert wurde, wird der Bezugsspannungswert Vp über die Leitung 118 dem Stromteilernetzwerk zugeführt, welches durch die Transistoren 350, 351, 352 und 353 sowie die Diode 354 gebildet ist. Die Anode der Diode 354 ist über die Leitung 315 mit dem (+) Eingang des Operationsverstärkers verbunden_o In symmetrischer Weise ist die analoge Eingangsspannung einem Stromteilernetzwerk zugeführt, welches durch die Transistoren 356, 357, 358 und 359 gebildet wird, wobei

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der Kollektor des Transistors 359 mit der Leitung 360 verbunden ist, die ihrerseits mit dem (-) Eingang des Operationsverstärkers 355 verbunden ist. Der Ausgang des Operationsverstärkers 355 ist mit der Leitung 318 verbunden, welche dem Ausgangssignal Vq der Subtrahier stufe entspricht,. Eine erste logarithmische Impedanzeinrichtung 362 ist von der Leitung 360 an die Leitung 318 geführt, um eine Rückführung zwischen dem Ausgang und dem Eingang des Operationsverstärkers zu bilden«. Eine zweite logarithmische Impedanzeinrichtung 363 ist von der Leitung 317 (V,-,) für die konstante Vorspannung an die Leitung 315 geführte Für die in der Fig. 8 dargestellte bevorzugte Ausführungsform enthält die erste logarithmische Impedanzeinrichtung 362 die vier als Diode geschalteten Transistoren 364, 365, 366 und 367, welche in Reihe angeordnet sind, und in ähnlicher Weise weist die zweite logarithmische Impedanzeinrichtung 363 die vier als Diode geschalteten Transistoren 368, 369ι 370 und 371 auf, die wiederum in Reihe angeordnet sind» Gemäß S¹Xg₀ 8 ist der Ausgang der zweiten Stromteilerschaltung 350' mit der Leitung 34-9 verbunden, welche mit der Basis und dem Kollektor des Transistors 34-7 verbunden ist«, Der Strom in der Leitung 34-9 ist mit I₂ bezeichnete In ähnlicher Weise ist der Ausgang der ersten Stromteilerschaltung 356' mit der Leitung 372 verbunden, welche mit der Basis und dem Kollektor des Transistors 34-8 verbunden ist. Der auf der Leitung 372 fließende Strom ist mit I^ bezeichnet. Die Emitter der Transistoren 34-7 und 343 sind miteinander verbunden und gemeinsam mit der Stromquelle 373 verbunden, welche ihrerseits mit der mit V— bezeichneten Energieversorgungsleitung 325 verbunden ist. Es ist zu bemerken, daß die Stromquelle 373 eine verkürzte symbolische Darstellung der Stromquelle ist und der oben anhand der Figo 4- beschriebenen Stromumschalt-Schaltung, die in der Fig₀ 8 in vereinfachter Form dargestellt ist, um die Beschreibung der Arbeitsweise zu vereinfachen«, Zur Erleichterung der Beschreibung der Arbeitsweise ist weiterhin der in der Stromquelle 373' fließende Strom mit I_n bezeichnete Die Operationsverstärker-Eingangsspannung auf der

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Leitung 360 ist mit V,. bezeichnet, und die Operationsverstärker-Eingangsspannung auf der Leitung 315 ist mit V₂ "bezeichne to

Nachfolgend wird die grundsätzliche Arbeitsweise der in der J¹Ig.8 dargestellten Subtrahierschaltung beschrieben«, Zunächst wird der Differenzverstärker betrachtet, welcher durch die Transistorschaltung 356-348 und die Transistorschaltung 353-34-7 gebildet ist«, Der Kollektor strom des Transistors 359 der Emitterstrom des Transistors 356 sind beide gleich 1^ und zwar aufgrund der Stromspiegelschaltung, welche durch die Transistoren 356 und 358 gebildet ist«. Während der Kollektorstrom des Transistors 352 und der Emitterstrom des Transistors 353 in ähnlicher Weise gleich Iq/2 sind, muß die Summe der Ströme I^ und I₂ gleich dem Quellenstrom Iq sein» Es läßt sich zeigen, daß dann, wenn alle Einrichtungen im linearen Bereich arbeiten, die folgende Beziehung gilt:

J (1)

Da der Operationsverstärker 355 einen vernachlässigbaren Eingangsstrom zieht, muß der Strom durch die logarithmische Impedanzeinrichtung 363 gleich I₂/2 sein, und es gilt somit die Beziehung:

wobei Ig der entgegengesetzte Basis-Emitter-Sättigungsstrom und Vq die konstante Vorspannung auf der Leitung 317 sind«.

In ähnlicher Weise liefern die Summierspannungen in der Schleife, welche die Impedanzeinrichtung 362 enthält, die folgende Beziehung:

^Y1 ^{= Y}0 - ^^1τ^1~ J

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Für einen Hochgeschwindigkeits-Operationsverstärker in einer Schaltungskonfiguration mit dem Verstärkungsmaß Eins sind die Eingangssignale V,- und Ύ^ praktisch identisch, so daß die folgende Beziehung gilt:

Dieser letzte Term aus der Gleichung (1) liefert jedoch

^VO - ^YG ⁺ ^(VBT - ^Vr2> ⁽⁵⁾

Die Subtrahierstufen-Ausgangsspannung V_Q ist somit gleich der Eingangsspannung, minus dem nächst kleineren Bezugsspannungswert, welcher um eine konstante Vorspannung verschoben ist ο

Eine Untersuchung der obigen Gleichungen, welche sich auf die Arbeitsweise der Grund-Subtrahierschaltung gemäß der Er findung beziehen, zeigt im Ergebnis, daß das erforderliche analoge Differenzausgangssignal erhalten wird, weil das Ver hältnis zwischen den Strömen, die in der logarithmischen Impedanzeinrichtung 362 bzw, 363 fließen (1^/2, geteilt durch Io/2) dasselbe ist wie das Verhältnis zwischen den Strömen, die in den Transistoren 348 bzw« 34-7 fließen (I_x. geteilt durch I₂)_o Somit besteht die Funktion der Stromteilernetzwerke 356' und 350' darin, einen Strom, welcher durch die mit V-™- bezeichnete Leitung 316 oder die mit V ρ bezeichnete Leitung 118 fließt, daran zu hindern, daß die Eingangssignale des Operationsverstärkers 355 verzerrt werden. Somit ist deutlich geworden, daß andere Schaltungsanordnungen auch verwendet werden können, welche die Gleichheit des Stromverhältnisses beibehaltene

Die Fig. 9 zeigt eine Subtrahierschaltung 400, welche eine derartige Ausführungsform darstellt· In der Fig» 9 sind die Stromteilerschaltungen, welche in der Figo 8 verwendet wurden, durch einfache Emitterfolger ersetzt worden» Somit ist

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der Eingang V-™- mit der Basis eines Transistors 402 verbunden, dessen Kollektor mit einem Eingang eines Operationsverstärkers 404 verbunden ist, und der Eingang V ist mit der Basis des Transistors 406 verbunden, dessen Kollektor mit dem anderen Eingang des Operationsverstärkers 404 verbunden ist. Der Emitter des Transistors 402 ist über als Dioden geschaltete Transistoren 408 und 410 mit dem Kollektor und mit der Basis des Transistors 412 verbunden, welcher analog zu dem Transistor 348 (Pig. 8) vorgesehen ist_o In ähnlicher Weise ist der Emitter des Transistors 406 über als Dioden geschaltete Transistoren 414 und 416 mit dem Kollektor und mit der Basis des Transistors 418 verbunden, welcher analog zu dem Transistor 347 (Fig· 8) vorgesehen isto Da das Stromverhältnis beibehalten wird, gelten die obigen Gleichungen für die Anordnung gemäß Figo 8 auch für diese Schaltung» Diese Schaltung erfordert, daß die Stromverstärkung des Transistors 402 und des Transistors 406 groß genug ist, um zu gewährleisten, daß der Basisstrom, welcher über die Eingänge Vjjj und V geführt wird, in bezug auf die Ströme I_x, und Ip vernachlässigbar ist_o

Die Figo 6 zeigt eine Vergleichsverriegelungs-Steuergeneratorschaltung 500» welche dazu verwendet werden kann, mit der erfindungsgemäßen Anordnung eingesetzt zu werden_o Diese Schaltung verwendet eine Hochgeschwindigkeits-Stromumschaltung, um die HF-Vergleichs- und -Verriegelungsmodus-Taktsignale zu liefern, welche vom Komparator benötigt werden, um den Bedingungen der Hochgeschwindigkeits-Analog-Digital-Wandlung gemäß der Erfindung gerecht zu werden« Wie aus der Figur ersichtlich ist, wird ein Takteingangssignal in seinem Pegel durch eine Zenerdiode 501 verschoben und einem ersten Differenzverstärker zugeführt, welcher durch Transistoren 502 und 503 gebildet wird. Der Kollektor des Transistors 503 ist mit der mit Q1 bezeichneten Ausgangsleitung 504 verbunden, auf welcher das Vergleichsmodus-Taktsignal für den Komparator des Bits mit dem höchsten Stellenwert vorhanden ist_o In ähnlicher

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Weise ist der Kollektor des Transistors 502 mit der mit bezeichneten Ausgangsleitung 505 verbunden, auf welcher das Verriegelungsmodus-Taktsignal des Komparators fur das Bit mit dem geringsten Stellenwert vorhanden ist₀ Das in seinem Pegel verschobene Takteingangssignal wird auch über die Leitung 506 dem Widerstand 507 und dem Kondensator 508 zugeführt. Der Widerstand 507 und der Kondensator 508 bilden eine Verzögerungsleitung, welche das Takteingangssignal verzögert, bevor es dem Differenzverstärker zugeführt wird, welcher durch die Transistoren 509 und 510 gebildet ist. Der Kollektor des Transistors 510 ist mit der mit Q2 bezeichneten Taktleitung 511 verbunden, auf welcher das Vergleichsmodus-Taktsignal des Komparators für das Bit mit dem geringsten Stellenwert vorhanden ist. In ähnlicher Weise ist der Kollektor des Transistors 509 mit der mit "^2" bezeichneten Taktleitung 512 verbunden, auf welcher das Verriegelungsmodus-Taktsignal des Komparators für das Bit mit dem geringsten Stellenwert vorhanden ist. Es ist auch zu bemerken, daß bei der Anacdnung gemäß Fig. 6 die Kollektor-Lastwiderstände der Transistoren 502 und 503 mit der Masse-Energieversorgungsleitung 513 über den Transistor 514- verbunden sind, während die Kollektor-Lastwiderstände des Transistors 509 und des Transistors 51° mit der mit V+ bezeichneten Energieversorgungsleitung 515 über den Transistor 5I6 verbunden sind«. Diese Unterschiede in der Kollektor-Versorgungsspannung liefern die Vergleichsmodus- und die Verriegelungsmodus-Taktsignale in der für jeden Komparator geeigneten Weise» Die Zeitbeziehung zwischen den Vergleichsmodus- und den Verriegelungsmodus-Ausgangssignalen der Vergleichsverriegelungs-Steuergeneratorschaltung 500 sind in dem Zeit diagramm der i*ig. 10 veranschaulicht.

Wie oben bereits erläutert wurde, erreicht der erfindungsgemäße Analog-Digital-Wandler die Arbeitsweise mit besonders hoher Geschwindigkeit dadurch, daß eine Überlappung zwischen der Parallelumwandlung, welche durchgeführt wird, um das digitale Ausgangssignal für die Bitgruppe mit dem höchsten

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Stellenwert zu liefern, und dem entsprechenden Vorgang für das digitale Ausgangssignal der Bitgruppe mit dem geringsten Stellenwert vorgesehen ist» Die Figo 10 zeigt die zeitliche Beziehung dieser Überlappung« Die Pig· 10 zeigt drei aufeinanderfolgende Umwandlungsperioden, welche mit OL, U^ ^utl^ ^3 bezeichnet sind. Jedes dieser TJmwandlungsintervalle ist in vier kleinere Intervalle unterteilt, welche mit t^, t₂, t^ und t^ unterteilt sind«, Unter der Steuerung des Taktsignals 01 wird das angelegte analoge Eingangssignal durch den Komparator für das Bit mit dem höchsten Stellenwert während des Intervalls ty, jeder Umwandlungsperiode verglichen und die Ergebnisse dieses Vergleichs werden in dem Komparator während der nachfolgenden Zeitperiode verriegelt oder gespeichert, welche durch tp» t, und t» gebildet ist«, In ähnlicher Weise wird unter der Steuerung des Taktsignals 02 das analoge Differenzsignal, welches durch den Spannungssubtrahierer erzeugt wird, durch den Komparator für das Bit mit dem höchsten Stellenwert während des ZeitIntervalls t, jeder Umwandlungsperiode verglichen und die Ergebnisse des Vergleichs werden in dem Komparator für die nächsten drei Zeitintervalle verriegelt oder gespeichert· Somit sind gemäß der Darstellung in der I¹Ig₀ 10 die beiden Vergleiche, nämlich der Vergleich für das Bit mit dem höchsten Stellenwert und für das Bit mit dem niedrigsten Stellenwert, am Ende des Zeitintervalls t, abgeschlossen, und nach der Kodierung der ROM-Kodierer des Bits mit dem höchsten und des Bits mit dem geringsten Stellenwert ist die vollständige digitale Darstellung des angelegten analogen Eingangssignals zur Verfügung«, Damit alle Bits der digitalen Darstellung gleichzeitig erscheinen, weist die erfindungsgemäße Analog-Digital-Vandler-Schaltung eine Ausgangsverriegelungsschaltung 600 und eine Ausgangslese/Verriegelungs-Steuergeneratorschaltung 7OO auf·

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Gemäß Figo 5 weist die Ausgangsverriegelungsschaltung 600 vier identische VerriegelungsSchaltungen 601, 602, 603 und 604 auf« Der Aufbau und die Arbeitsweise jeder Verriegelungsschaltung werden anhand der repräsentativen Schaltung 601 beschrieben, welche die NAND-Gatter 605, 606 und 607 aufweist. Die NAND-Gatter 606 und 607 sind kreuzgekoppelt, um eine Verriegelung zu bilden. Die Leitung 608 ist mit dem Taktsignal 0R beaufschlagt, welches durch die Ausgangslese-Verriegelungssteuergenerator-Schaltung 700 erzeugt wird und einem Eingang des NAND-Gatters 6Ο7 zugeführt wird. Dieses Signal bringt die Verriegelung, welche durch die NAND-Gatter 606 und 607 gebildet wird, dazu, daß sie in den "Rückstell"-Status geht, und zwar während des in der Pig. 10 dargestellten Zeitintervalls t^o Die Leitung 6Ο9 führt das Taktsignal J5ET, welches durch die Ausgangslese-Verriegelungssteuergenerator-Schaltung erzeugt wird, einem Eingang des NAND-Gatters 605 zu«, Die Leitung 6Ο9 ist während des Zeitintervalls t^, gemäß KLg. 10 hoch gelegt, und aktiviert somit das NAND-Gatter 605 während dieser Zeit, so daß die digitalenDaten, welche einem zweiten Eingang des NAND-Gatters 6Ο5 über die Leitung 610 zugeführt werden, invertiert und dem Setz-Eingang der Verriegelung zugeführt werden , welche durch die NAND-Gatter 606 und 6Ο7 gebildet ist«, Am Ende des Zeit Intervalls t^ kehrt das Taktsignal 0R auf der Leitung 608 auf einen hohen Pegel zurück, so daß die Verriegelungsschaltung, welche durch die NAND-Gatter 606 und 607 gebildet ist, nicht langer im Rückstell-Status gehalten wird und demgemäß in den Status übergeht, welcher durch den logischen Pegel am Ausgang des NAND-Gatters 6Ο5 festgelegt ist, so daß dadurch das erforderliche digitale Ausgangssignal auf der Leitung 611 geliefert wird, welches dem Ausgang des NAND-Gatters 606 zugeführt wird. In ähnlicher Weise wird das ROM-Enkoder-Ausgangssignal, welches der Verriegelungsschaltung 602 über die Leitung 612 zugeführt wird, so verriegelt, daß ein digitales Ausgangssignal auf der Leitung

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613 erzeugt wird, das ROM-Enkoder-Ausgangssignal, welches der Yerriegelungsschaltung 603 über die Leitung 614 zugeführt wird, wird so verriegelt, daß ein digitales Ausgangssignal auf der Leitung 615 geliefert wird, und der ROM-Enkoder-Ausgang, welcher der Yerriegelungsschaltung 604 über die Leitung 616 zugeführt ist, wird so verriegelt, daß ein digitales Ausgangssignal auf der Leitung 617 geliefert wird.

Die ffigo 7 zeigt die Leseverriegelungs-Steuergenerator-Schaltung 700, welche die kreuzgekoppelten NOR-Gatter 701 und 702, das NAND-Gatter 703 und den Inverter 704 aufweist. Die Eingangssignale zu der Schaltung 700 sind Taktsignale von der Yergleichsverriegelungs-Steuergenerator-Schaltung 500 gemäß Figo 6_O Das Vergleichsmodus-Taktsignal 01 wird über die Leitung 504 einem Eingang des NOR-Gatters 701 zugeführt, und das Vergleichsmodus-Taktsignal 02 wird einem Eingang des HOR-Gatters 702 über die Leitung 511 zugeführt„ Diese Signale führen dazu, daß abwechselnd die Verriegelung gesetzt und rückgestellt wird, welche durch die NOR-Gatter 701 und 702 gebildet wird, um am Ausgang des £JOR-Gatters 701 ein Signal zu erzeugen, welches während der Zeitintervalle ty, und to tief gelegt ist und während der Zeitintervalle t^ und t^ hoch gelegt ist (siehe Mg₀ 10) „ Dieses Ausgangssignal des NOR-Gatters 701 wird einem Eingang des NAND-Gatters 703 über die Leitung 705 zugeführte Das Verriegelungsmodus-Taktsignal ffl2 (Figo 6) wird einem zweiten Eingang des NAND-Gatters 703 über die Leitung 512 zugeführt_o Gemäß Fig. 10 wird das Verriegelungsmodus-Takt signal "02 während des Zeitintervalls t* tief gelegt und während der Zeitintervalle txj, t₂ und t^ hoch gelegt. Somit erzeugt die Koinzidenz der hohen Pegel am Eingang des NAND-Gatters 703 das Ausgangs-Lese-Verriegelungs-Steuersignal 0R am Ausgang des NAND-Gatters 703» welches der Leitung 609 zugeführt wird. Dieses Signal wird dem Eingang des Inverters 704 zugeführt, dessen Ausgang an die Leitung 609 angeschlossen ist, auf welcher das invertierte Ausgangs-Lese-Verriegelungs-Steuersignal ISS vorhanden ist.

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Claims

Pat entansprüche

Analog-Digital-Wandler, dadurch gekennzeichnet, daß eine analoge Signalquelle (16) vorgesehen ist, daß weiterhin ein Bezugspotential (114) vorgesehen ist, daß weiterhin eine erste Komparatoreinrichtung (12) vorhanden ist, um das analoge Signal mit einem Bezugssignal zu vergleichen, um ein erstes TJmwandlungssignal zu erzeugen, daß weiterhin eine Subtrahiereinrichtung (14) vorgesehen ist, um das analoge Signal von dem ersten Umwandlungssignal zu subtrahieren, um ein Restsignal (52) zu erzeugen, daß weiterhin eine Einrichtung vorgesehen ist, um fortlaufend das erste Umwandlungssignal (18) digital zu kodieren und um das Restsignal (52) mit einem zweiten Bezugssignal (114) zu vergleichen, um ein zweites Umwandlungssignal zu erzeugen, und daß eine Einrichtung (48) vorhanden ist, welche dazu dient, das zweite Umwandlungssignal digital zu kodieren.

2· Analog-Digital-Wandler, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eingabeeinrichtung (16) zur Erzeugung eines analogen Signals vorhanden ist, daß weiterhin eine erste Einrichtung (12, 18) vorgesehen ist, um eine digitale Darstellung eines Teils des analogen Signals zu liefern, daß weiterhin eine Einrichtung (114,115,117,118 „ο.) vorgesehen ist, um ein Bezugssignal zu erzeugen, daß weiterhin eine Einrichtung (14) vorgesehen ist, welche dazu dient, die Differenz zwischen dem Bezugssignal und dem analogen Signal zu bestimmen und ein dafür repräsentatives Differenzsignal zu erzeugen, und daß eine zweite Einrichtung (46,48) vorhanden ist, um eine digitale Darstellung des Differenzsignals zu liefern, wobei die Arbeitsweise der zweiten Einrichtung sich mit der Arbeitsweise der ersten Einrichtung überlappte

ORJfUNAl

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3· Analog-Digital-Wandler, dadurch gekennzeichnet, daß ein analoges Signal (16) vorhanden ist, daß weiterhin eine Einrichtung (12) vorgesehen ist, welche dazu dient, einen ersten Schritt einer digitalen Umwandlung eines Seils des analogen Signals vorzunehmen, daß weiterhin eine Einrichtung vorhanden ist, um einen Restanteil des analogen Signals zu bilden, daß weiterhin eine Einrichtung (18) vorgesehen ist, um einen zweiten Schritt einer digitalen Umwandlung des analogen Signals durchzuführen, daß weiterhin eine Einrichtung (46) vorhanden ist, um einen ersten Schritt einer digitalen Umwandlung des Restanteils des analogen Signals durchzuführen, und zwar im wesentlichen gleichzeitig mit der Durchführung des zweiten. Schrittes der digitalen Umwandlung des Anteils des analogen Signals, und daß eine Einrichtung (48) vorhanden ist, um einen zweiten Schritt der digitalen Umwandlung des Restanteils des analogen Signals durchzuführen.

Analog-Digital-Wandler, dadurch gekennzeichnet, daß eine analoge Signalquelle (16) vorgesehen ist, daß weiterhin eine erste Bezugsspannungsquelle (114) vorhanden ist, um eine erste Bezugsspannung zu erzeugen, daß weiterhin eine erste Komparatoreinrichtung (12) vorgesehen ist, welche mit der analogen Signalquelle verbunden ist, um das analoge Signal mit der ersten Bezugsspannung zu vergleichen und ein erstes Ausgangssignal zu erzeugen, welches dafür repräsentativ ist, ob das analoge Signal größer oder kleiner ist als das erste Bezugsspannungssignal, und daß eine erste Kodiereinrichtung (18) vorhanden ist, welche auf das erste Ausgangssignal anspricht, um eine erste digitale Zahl (26 bis 32) zu erzeugen, welche dafür repräsentativ ist, ob das analoge Signal größer oder kleiner ist als das erste Bezugsspannungssignal, daß weiterhin eine Subtrahiereinrichtung (14) vorhanden ist, welche auf das analoge Signal (16),

auf das erste Bezugsspannungssignal (114) und auf das erste Ausgangssignal (20) anspricht, um ein zweites Ausgangssignal (52) zu erzeugen, welches für die Differenz zwischen der ersten Bezugsspannung und dem analogen Signal repräsentativ ist, daß weiterhin eine zweite Bezugsspannungsquelle vorhanden ist, um eine zweite Bezugsspannung zu erzeugen, daß weiterhin eine zweite Komparatoreinrichtung (46) vorgesehen ist, welche auf das zweite Ausgangssignal anspricht, um das zweite Ausgangssignal mit der zweiten Bezugs spannung (114) zu vergleichen und ein drittes Ausgangssignal (54) zu erzeugen, welches dafür repräsentativ ist, ob das zweite Ausgangssignal größer oder kleiner ist als die zweite Bezugsspannung, und daß eine zweite Kodiereinrichtung (48) vorgesehen ist, welche auf das dritte Ausgangssignal anspricht, um eine zweite digitale Zahl (56-62) zu erzeugen, welche dafür repräsentativ ist, ob das zweite Ausgangssignal größer oder kleiner ist als die erste Bezugs spannung,,

Analog-Digital-Wandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Bezugsspannung (V^) eine Spannung aus einer Vielzahl von Bezugsspannungen ist, welche durch die erste Bezugsspannungsquelle (114) erzeugt werden, und daß die zweite Bezugs spannung eine Spannung aus einer Vielzahl von Bezugs spannungen ist, welche durch die zweite Bezugsspannungsquelle erzeugt werden.

6v Analog-Digital-Wandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die erste und die zweite digitale Zahl. Binärzahlen sind.