Двухкаскадный последовательно-параллельный АЦП

Последовательно-параллельные АЦП являются тем классом преобразователей, который позволяет использовать быстродействие и простоту параллельных АЦП для создания многоразрядных преобразователей последовательного типа с высокой разрешающей способностью.

Структурная схема двухкаскадного последовательно-параллельного АЦП приведена на рис. 6.9. Как видно из рисунка, все устройство в целом осуществляет преобразование входного аналогового сигнала U_вх с 6-разрядным разрешением. Однако преобразование осуществляется в два приема с помощью двух 3-разрядных АЦП. Оба они, и АЦП1, и АЦП2 – параллельного типа, т.е. являются однотактными. Но алгоритм работы данной схемы предполагает их последовательное действие, и общее количество тактов равное трем.

В течение первого такта осуществляется грубое квантование входного сигнала U_вх с трехразрядной точностью при помощи АЦП1. Результат этого квантования подается на выход АЦП в качестве старших разрядов выходного кода (2³-2⁵) и одновременно поступает на вход 3-разрядного ЦАП. Во втором такте аналоговое напряжение, которое формируется на выходе ЦАП и отражает результат грубого квантования в первом такте, сравнивается с истинным значением входного сигнала U_вх. Разница, полученная на выходе вычитающего устройства ВУ, поступает на вход второго 3-разрядного АЦП (АЦП2), который в третьем такте осуществляет ее преобразование в три младших разряда выходного кода (2⁰-2²).

Таким образом, быстродействие представленного на рис. 6.9 шестиразрядного АЦП в три раза ниже, чем то, которым обладал бы 6-разрядный параллельный АЦП. Но если для создания параллельного потребовалось бы 2⁶-1=63 компаратора, то для создания двухкаскадного последовательно-параллельного – всего 2(2³-1)=14 компараторов. Выигрыш – более чем в 4 раза.

Количество каскадов в АЦП с подобной архитектурой может быть больше двух, поэтому их иногда называют многокаскадными. В этом случае на входе каждого АЦП следует размещать устройство выборки и хранения (УВХ).

Рис. 6.9. Структурная схема двухкаскадного последовательно-параллельного АЦП

Несмотря на свою быстроту, параллельные АЦП имеют свои недостатки. Из-за необходимости использовать большое количество компараторов параллельные АЦП потребляют значительную мощность, и их нецелесообразно использовать в приложениях с батарейным питанием.

Дата добавления: 2015-03-29