A - T O - D C O N V E R T E - Agilent Technologies E3633A Service Manual

Chapter 4 Theory of Operation
A-to-D Converter
A-to-D Converter
R e f e r r i n g t o t h e s c h e m a t i c s h o w n o n p a g e 1 3 1 , t h e a n a l o g - t o - d i g i t a l c o n v e r t e r
( A D C ) i s u s e d t o c h a n g e d c v o l t a g e s i n t o d i g i t a l i n f o r m a t i o n . T h e c i r c u i t r y
c o n s i s t s o f a n i n t e g r a t o r a m p l i f i e r ( U 2 5 a n d U 2 8 ) , c u r r e n t s t e e r i n g s w i t c h U 3 2 ,
r e s i s t o r s ( R 7 2 , R 7 3 , a n d R 9 8 ) , v o l t a g e r e f e r e n c e U 3 1 , A D C c o n t r o l l e r U 2 0 , a n d
r e s i d u e A D C i n U 1 9 .
T h e A D C m e t h o d u s e d b y t h e p o w e r s u p p l y i s c a l l e d m u l t i s l o p e I I I . M u l t i s l o p e
I I I i s a c h a r g e b a l a n c i n g c o n t i n u o u s l y i n t e g r a t i n g a n a l o g - t o - d i g i t a l c o n v e r t e r .
T h e i n p u t v o l t a g e c o n t i n u o u s l y f o r c e s c h a r g e o n t o t h e i n t e g r a t o r c a p a c i t o r s
C 5 0 a n d C 5 2 t h r o u g h R 7 3 .
S w i t c h U 3 2 s t e e r s f i x e d p o s i t i v e o r n e g a t i v e r e f e r e n c e c u r r e n t s o n t o t h e
i n t e g r a t o r c a p a c i t o r s t o c a n c e l , o r b a l a n c e t h e a c c u m u l a t e d i n p u t c h a r g e . T h e
l e v e l s h i f t e d ( R 9 9 a n d R 1 0 0 ) o u t p u t o f t h e i n t e g r a t o r i s c h e c k e d e v e r y 2 . 6 6 m s e c
b y t h e U 2 0 C O M P i n p u t . L o g i c s t a t e m a c h i n e s i n U 2 0 c o n t r o l t h e U 3 2 c u r r e n t
s t e e r i n g t o c o n t i n u o u s l y s e e k a n a p p r o x i m a t e 2 . 5 V l e v e l o n t h e i n t e g r a t o r
4
a m p l i f i e r o u t p u t , F L A S H . I f t h e A D C i n p u t v o l t a g e i s b e t w e e n ± 1 5 V , t h e
i n t e g r a t o r o u t p u t ( F L A S H ) w i l l r e m a i n w i t h i n t h e 0 V t o 5 V r a n g e o f t h e U 1 9
o n - c h i p A D C . T h e U 1 9 A D C i n p u t ( F L A S H ) i s c l a m p e d t o 0 V o r 5 V b y R 4 7 a n d
C R 1 4 t o p r o t e c t U 1 9 .
T h e i n t e g r a t o r a m p l i f i e r i s f o r m e d b y U 2 5 a n d U 2 8 . R e s i s t o r s R 6 0 a n d R 6 1
a f f e c t t h e a m p l i f i e r s t a b i l i t y . A m p l i f i e r o s c i l l a t i o n m a y o c c u r i f t h e i r v a l u e s a r e
i n c o r r e c t . A m p l i f i e r U 2 8 i m p r o v e s t h e o f f s e t v o l t a g e c h a r a c t e r i s t i c s o f
i n t e g r a t o r a m p l i f i e r U 2 5 .
E a c h a n a l o g - t o - d i g i t a l c o n v e r s i o n o c c u r s c o n t i n u o u s l y . T h e A D C s t a r t s b y
c l e a r i n g t h e i n t e g r a t o r s l o p e c o u n t i n U 2 0 . A t t h e e n d o f t h e i n t e g r a t i o n p e r i o d ,
t h e s l o p e c o u n t i s l a t c h e d . T h e s l o p e c o u n t p r o v i d e s t h e m o s t s i g n i f i c a n t b i t s
o f t h e i n p u t v o l t a g e c o n v e r s i o n . T h e l e a s t s i g n i f i c a n t b i t s a r e c o n v e r t e d b y t h e
o n - c h i p A D C o f U 1 9 .
U 4 0 p r o v i d e s a s t a b l e + 5 V r e f e r e n c e v o l t a g e f o r A D C . U 3 1 A a m p l i f i e s t h e
v o l t a g e r e f e r e n c e t o + 1 0 V w h i l e a m p l i f i e r U 3 1 B i n v e r t s t h e + 1 0 V r e f e r e n c e t o
- 1 0 V . T h e r e f e r e n c e v o l t a g e f o r c e s p r e c i s i o n s l o p e c u r r e n t s f o r t h e i n t e g r a t i n g
A D C t h r o u g h R 7 2 a n d R 9 8 .
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