|
Рис. 16.6. Последовательный АЦП; а -с единичными приближениями; б — с поразрядным кодированием |
Зону a
схема АЦП с единичными приближениями приведена иа рис. 16.6а. Принцип его работы состоит в1 следующем. На входы компаратора К подается преобразуемый входной сигнал и напряжение обрат-
322
ной связи iioc с выхода цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 2, питаемого от источника опорного напряжения /. В случае, когда «в* > «ос, напряжение на выходе компаратора соответствует логической единице, а в случае aBS. <L «ос —логическому нулю. С приходом импульса запуска схема управления 4 вырабатывает разрешающий сигнал на схему &, через которую из вход счетчика 5 начинают поступать счетные импульсы с генератора 3. Число накопленных импульсов представляется в счетчике параллельным двоичным кодом. Последний с помощью ЦАП преобразуется в аналоговый сигнал иое, который подастся на вход компаратора. Преобразование длится до тех пор, пока этот сигнал сравняется, с входным сигналом. Далее компаратор срабатывает н прекращает поступление импульсов на счетчик. Одновременно выходной сигнал компаратора используется для считывания выходного кода. Время преобразования п таком АЦП является переменным и зависит от величины входного сигнала. Его масималь-ное значение (щ„„а1 = (2"1 — 1) Т1>ч, где Тач — период следования Учетных импульсов.
При ' большом числе разрядов быстродействие таких АЦП мало. Например, при m — 10 и Тсч = 1 мке (fn4 = 1 МГц) /др = = 1 024 мке, что обеспечивает максимальную частоту дискретизации ^дтах » 1 кГц.
При использовании ЛЦП с двоично-взвешенным приближением (поразрядным кодированием) (рис. 16.65) быстродействие может быть существенно увеличено. В основу его работы положен принцип последовательного сравнения измеряемой величины с 1/2, 1/4, 1/8 и т. д. от возможного ее максимального значения {принцип дихотомии). С приходом импульса запуска в генераторе одиночного импульса 2 вырабатывается сигнал, соответствующий единице, который записывается в старший разряд сдвигающего регистра 3, вследствие чего разрешается запись единицы в управляющий триггер 4, соответствующий старшему разряду. Все остальные триггеры находятся в нулевом состоянии. Таким образом, на вход ЦАП 5 поступает код 100... О, соответствующий числу '1т-Л или практически половине максимального значения. Если выходное напряжение ЦАП uin. > uBS, то компаратор К срабатывает и импульсы с его выхода подаются на й-вход триггера, устанавливая последний в нулевое состояние. Если же «U!; <Z «Ex, то ам-пульс пс вырабатывается, и трип ер сохраняет единичное состояние. С приходом следующего импульса с генератора импульсов сдвига 1 записывается единица й следующий триггер. В зависи-моети от исхода предыдущего сравнения па ЦАП поступает код 110 ...00 или 010... 00, и вновь с помощью компаратора проверяется значение разряда (0 или 1) и т. д. Полное преобразование заканчивается, таким образом, за m сдвигов (итераций), а выигрыш в быстродействии по сравнена» с АЦП с единичными при-
323
ближениями равен примерно 2"'/ш. раз и достигает при /rcj^lO двух и более порядков. Частота дискретизации в АЦП с поразрядным кодированием составляет единицы мегагерц, что и определяет возможности их использования и устройствах цифровой обработки радиолокационных сигналов.
Принцип действия параллельных АЦП основан на одновременном квантовании сигнала с помощью набора компараторов. Числе
компараторув выбирается равным 2т— 1, а пороговые уровни уста-навлива ются с помощью резистив-ного делителя, подключенного к источнику опорного напряжения, в соответствии с используемой шкалой квантования.
Структурная схема трехразрядного параллельного АЦП представлена на рис. 16.7. При подаче входного сигнала срабатывают псе те компараторы, у которых порог меньше, чем входной сигнал. Получающийся при этом унитарный код с помощью кодирующей логики преобразуется В ДВОИЧНЫЙ.
Главным достоинством параллельных АЦП является их высокое быстродействие. Частоты преобразования достигают значений 100 ... - 20° МГЧ [Щ- Однако их объем приблизительно удваивается с каждым новым разрядом. Поэтому разрядность таких АЦП обычно не превышает 8 ... 10.
|
Рис. 16.7. Трехразрядный параллельный ДЦП |
Последовательно-параллельные АЦП занимают промежуточное положение среди рассмотренных выше типов АЦП. Они имеют существенно меньший объем в сравнении с параллельными АЦП п лучшее быстродействие а сравнении с последовательными.
Учитывая то обстоятельство, что за Тл необходимо осуществить обработку в одном элементе разрешения и что большее время уходит на выполнение арифметических операций, даже быстродействующие АЦП должны включаться п видеотракт РЛС или, в исключительных случаях,— в тракт промежуточной частоты.
16.3.6. Цифровые коды, используемые в АЦП
В АЦП должны использоваться те же коды, что и в работающем совместно с ним спецвычислителе системы обработки сигналов. В связи с этим наибольшее применение нашли различные представления двоичного кода: прямой, обратный и дополнительный.
324
При представлении в прямом коде число имеет цифровые разряды, определяющие его значение и старший знаковый разряд. Бели число положительное, то в знаковом разряде ставится нуль, у если отрицательное — единица.
Удобство такого представления состоит в том, что при умножении звух чисел знак произведения можно определить, суммируя знаки сомножителей но правилам двоичной арифметики. В прямом коде просто выполняются операции умножения и деления чисел: Однако его недостатком является необходимость применения of-дельных устройств для выполнения операций сложения и вычита3 пня. Для прямого кода характерно также двойное представление пуля: положительный нуль представляется в виде + 0 — 0.00.:: ... 00, отрицательный нуль —0 = 1.00 ...00.
Обратный код имеет старший разряд Ьп с отрицательным весом, равным (—2" + 2-"1).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.