Аналого - цифровые преобразователи

Аналого - цифровой преобразователь (АЦП) преобразует поступающее на его вход напряжение U_ВХ в соответствующий этому уровню напряжения двоичный цифровой код Q_nQ_n-1…Q₃Q₂Q₁ (Q_i=1 или 0).

Существует несколько способов построения АЦП. На рис.4.34 приведена функциональная схема одного из распространенных способов построения АЦП.

АЦП включает генератор тактовых импульсов ГТИ (мультивибратор), вырабатывающий тактовые импульсы С, реверсивный счетчик D2, подсчитывающий тактовые импульсы, цифро – аналоговый преобразователь D3 и компаратор D4. На прямой вход компаратора поступает аналоговый входной сигнал U_ВХ, который необходимо преобразовать в двоичный код, а на инвертирующий вход – сигнал U_C с выхода ЦАП. В момент включения схемы в работу счетчик находится в исходном состоянии Q₁=Q₂=Q₃=Q₄=0.

а б

Рисунок 4.34 – Схема (а) и условное обозначение (б) АЦП

На выходе ЦАП U_C = 0 – аналоговый эквивалент кода записанного в счетчике, т.е. нулевой сигнал. При U_ВХ > U_C компаратор вырабатывает положительное напряжение U_К, которое подается на вход «+» реверсивного счетчика. Счетчик работает в режиме суммирования, когда с приходом каждого тактового импульса увеличивается двоичный код на выходе счетчика, преобразуемый с помощью ЦАП в аналоговый сигнал U_C. Когда U_C превысит U_ВХ компаратор переключится и напряжение на его выходе станет отрицательным. Поступающий на вход «+» реверсивного счетчика сигнал U_К<0 переводит счетчик в режим вычитания. Очередной импульс С уменьшает код счетчика, уменьшается сигнал на выходе ЦАП, компаратор снова переключается в состояние U_К>0, а счетчик в режим сложения и так далее. При этом напряжение на выходе ЦАП колеблется около значения U_ВХ (U_С=U_ВХ ± 0,5е, где е – интервал квантования ЦАП). Напряжение U_С однозначно связано с кодом счетчика, поэтому код счетчика соответствует значению U_ВХ. Выходной сигнал АЦП снимается с разрядов реверсивного счетчика.

При преобразовании аналогового сигнала в числовой код всегда существует время запаздывания установки числового кода на счетчике. Для уменьшения времени преобразования аналог – код следует увеличивать частоту тактового генератора.

Дата добавления: 2014-01-13