АЦП с последовательным приближением

Рис. Структурная схема АЦП с последовательным приближением и графики процесса преобразования.

РПП – регистр последовательных приближений.

ВР - выходной регистр.

В АЦП с последовательным приближением вместо счетчика введен РПП, поэтому изменяется алгоритм управления, а время преобразования сокращается (достоинство). В этой схеме используется принцип дихотомии - последовательного сравнения входного напряжения с 1/2 максимального значения с 1/4, 1/8, и т.д. Все эти значения 1/2Um, 1/4Um, 3/4Um, 1/8Um и т.д. хранятся в РПП.

На первом шаге работы компаратор сравнивает входное напряжение с половиной Um. Если Uвх>1/2Um, то на следующем шаге - к 1/2Um прибавляется её половина (1/4) и входное напряжение будет сравниваться с 3/4Um, а если Uвх<1/2Um, то от 1/2Um отнимается её половина, и в следующем шаге входное напряжение будет сравниваться с 1/4Um. В зависимости от сравнения на втором шаге в следующий раз будет прибавляться или вычитаться 1/8Um и так далее, пока разница между Uвх и Uз не станет меньше пороговой чувствительности компаратора (для компаратора Uвх и Uз одинаковы). Быстродействие этой схемы выше предыдущей, так как для п-разрядного АЦП процесс преобразования у этой схемы произойдет за п шагов, а у предыдущей схемы за 2^п-1.

Параллельный АЦП.

Рис. Структурная схема параллельного АЦП

Параллельный АЦП осуществляет одновременное квантование входного сигнала с помощью набора компараторов, включенных параллельно источнику входного сигнала.

Пороговые уровни компараторов устанавливаются с помощью резистивного делителя в соответствии с используемой шкалой квантования. Подав напряжение на вход, каждый компаратор сравнивает это напряжение с определенной величиной. Таким образом, на выходе компараторов получается унитарный код (последовательность сначала единиц, а потом нулей), соответствующий входному напряжению. Кодовый преобразователь преобразовывает этот унитарный код в двоичный код.

Для двоичного выходного кода резистивный делитель может быть выполнен таким образом, чтобы на каждом последующем компараторе, напряжение уменьшалось в 2 раза.

В этом АЦП время преобразования равно 1 такту, то есть у него очень большое быстродействие. Параллельный АЦП может работать с частотой дискретизации >100МГц. Сигнал стробирования STB используется для получения более широкой полосы пропускания.

UИoн1 ≈ от -0,075В до 0В, UИон2 ≈ -2,1В до -1,9В.

Контрольные вопросы:

1. Дайте определение АЦП.

2. Перечислите различные виды АЦП.

3. Расскажите о дискретизации непрерывного сигнала.

4. Расскажите о квантовании и кодировании.

5. Перечислите статические параметры АЦП.

6. Перечислите динамические параметры АЦП.

7. Расскажите об АЦП последовательного счета.

8. Расскажите об АЦП с последовательным приближением.

9. Расскажите о параллельном АЦП.

10. Где применяются АЦП?

Домашнее задание:

Решить пример: За сколько шагов АЦП произведет преобразование, если Uвх = 53В, Umax = 80В, пороговая чувствительность - 0,5В.

Дата добавления: 2014-01-07