Аналого-цифровые преобразователи. Общие сведения, основные параметры и классификация. Функциональное обозначение АЦП, страница 2

- последовательное  преобразование. Этот метод преобразования является наиболее медленным и реализован в АЦП единичных  приближений,  АЦП последовательных приближений, АЦП следящего уравновешивания и др.;

- параллельное  преобразование. АЦП данного типа являются наиболее быстродействующими,  но имеют при этом наибольшие  аппаратные затраты на их реализацию;

- параллельно-последовательное преобразование. Реализации  АЦП  данного  типа воплощают  пример технического компромисса между двумя вышеупомянутыми методами АЦ-преобразования.

9. 2.  АЦП  последовательного преобразования

Среди различных вариантов реализации преобразователей последовательного преобразования можно выделить  АЦП единичных приближений, как наиболее простой в реализации, АЦП последовательных приближений, как наиболее быстродействующий, и АЦП двойного интегрирования наиболее точный  в данном классе преобразователей.

АЦП единичных приближений (АЦП-ЕП).      АЦП-ЕП является типичным примером преобразователей  последовательного  типа  с единичными в пространстве приближениями и состоит (рис. 9. 4, а) из компаратора К,  двоичного счетчика Сч,  ЦАП,  генератора тактовых  импульсов  ГТИ,  схемы управления СУ и источника опорного напряжения ИОН.  ЦАП в этой схеме предназначен  для  преобразования цифрового кода с выхода счетчика Сч в эквивалентный аналоговый сигнал U_ЦАП, который сравнивается в компараторе К с входным  сигналом u(t).  При  этом  сигнал СК на выходе компаратора К может принимать два значения:

Рис.  9. 4. АЦП единичных приближений

Схема управления  СУ  синхронизирует  работу АЦП с внешним импульсом запуска ПУСК.  Сигнал СС на выходе СУ  может принимать значения логического "0" или "1" и формируется по правилу

CC = ТИ Ù СК Ù ПУСК,

где ТИ - сигнал с выхода ГТИ.

Работа АЦП-ЕП начинается с момента поступления импульса запуска ПУСК.  При этом,  импульсы с ГТИ через СУ поступают в счетчик, увеличивая его содержимое. ЦАП непрерывно преобразовывает код счетчика в  ступенчато изменяющееся напряжение   (рис. 9. 4, б),  которое непрерывно сравнивается в компараторе К с  входным  сигналом  u(t).  При U_ЦАП > u(t)  сигнал на выходе компаратора СК=0 и СУ прекращает подачу импульсов с ГТИ в Сч. При этом на выходе  счетчика  n - разрядный цифровой код  X  будет соответствовать преобразуемой величине аналогового сигнала u(t).

Время преобразования  АЦП-ЕП является величиной переменной, зависящей от разрядности преобразователя и величины входного сигнала. Максимальное время преобразования равно

где     T_Т - период следования импульсов с ГТИ.

Достоинством АЦП-ЕП является простота построения,  обусловленная последовательной  процедурой единичных приближений,  недостаток же заключается в большом времени преобразования.  Основной областью применений АЦП-ЕП  является  преобразование постоянных или медленно изменяющихся сигналов.

АЦП последовательных приближений (АЦП-ПП).     В литературе  АЦП-ПП называют еще АЦП поразрядного кодирования (или уравновешивания).  АЦП-ПП в силу высокого быстродействия является наиболее распространенным типом АЦП последовательного преобразования. В основе работы АЦП-ПП лежит принцип дихотомии, т.е. последовательного сравнения преобразуемой величины  u(t)  с 1/2,  1/4, 1/8 и. т. д. от возможного ее максимального значения D. Причем последовательное приближение к преобразуемой величине производится начиная со старшего  разряда  за   n  тактов,  где n -  разрядность АЦП.

Рис. 9. 5. АЦП последовательного приближения