Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 [ 176 ] 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193

диапазон изменения входного аналогового напряжения, соответ ствующий изменению выходного кода на 1 МЗР, равен 2Уррр/14,

схвующи!

ШбКУ к-------------- . - - ---------- -г--------- - .

Существуют параллельные АЦП с временем преобразования до 10 нс, что соответствует 10* циклам преобразования за секунду.

tsynjua"" ------- ------"----- --•--- г--" • JJEF/i-i)

ошибку квантования Vref/I4 можно представить как ±0,5 МЗР.

Va->

Рис. 8.9. Параллельный аналого-цифровой преобразователь.


8.5.2. Счетные АЦП. Во многих АЦП в цепи обратной связи используется ЦАП. Простейшим АЦП с ЦАП в цепи обратной связи является счетный АЦП (рис. 8.10, а). Цифровой выход Л-разрядного двоичного счетчика соединен с Л-разрядньш ЦАП, Который вырабатывает выходное напряжение ступенчатой формы



(рис. 8.10, б). Выходное напряжение ЦАП дискретно увеличивается от 1 Vlsb до напряжения полной разрядной сетки 2]/ На компараторе это напряжение сравнивается с входным аналоговым напряжением, и, до тех пор пока напряжение ЦАП ниже

VaO-

АналогоЗое

входное

напряжение


Компаратор

N-разрядный ЦАП

СЕрос о-

N-разрядный счетчик

<3

Строе с

-о Синхронизация

Выходной вентиль

N-разрядный цифровой вы маной код


Рис. 8.10. Счетный аналого-цифровой преобразователь: а - структурная схема; б -форма выходного напряжения ЦАП.

аналогового входного напряжения Уд, на выходе компаратора присутствует высокий уровень. Этот уровень удерживает вентиль Gi в открытом состоянии, и синхроимпульсы, проходя через него, попадают на счетчик, увеличение выходного кода которого вызывает дальнейшее нарастание выходного напряжения ЦАП. Как только напряжение ЦАП становится выше уровня аналого-



goro ВХОДНОГО напряжения, на выходе компаратора появляется низкий уровень. При этом вентиль закрывается и счетчик перестает считать.

Через некоторое время уровень сигнала СТРОБ становится высоким, Л-разрядный выходной вентиль открывается, и двоичный код со счетчика поступает на цифровой выход АЦП. После 01ч0нчания импульса СТРОБ импульс СБРОС производит об-н\ пение счетчика, после чего он снова начинает считать и, таким образом, начинается следующий цикл преобразования.

Для обработки входного напряжения полной разрядной сетки в уУ-разрядном счетном преобразователе необходимо 2 синхро-илшульсов, поэтому такой тип АЦП относится к относительно медленным преобразователям. В 14-разрядном АЦП такого типа время преобразования равно 2*Гс = 16 3847(,. Если принять 7<. = 100 НС (вполне разумная величина), то результирующее время преобразования будет 1,64 мс, а соответствующая скорость - 610 циклов преобразования в секунду.

Среднее время преобразования можно существенно сократить, если вместо обычного двоичного счетчика использовать реверсивный счетчик и если цикл преобразования заканчивать сразу же после остановки счетчика. Такой тип счетного АЦП называется следящим АЦП. В таком преобразователе счетчик не сбрасывается в нуль перед началом очередного цикла преобразования, а вырабатывается команда на счет либо в положительную, либо в отрицательную сторону от предыдущего состояния счетчика, зависит это от того, было ли аналоговое входное напряжение соответственно выше или ниже выходного напряжения ЦАП перед началом цикла преобразования.

При медленном изменении входного аналогового напряжения измене1ше состояния счетчика, необходимое для согласования напряления ЦАП с входным аналоговым напряжением, будет мало, поэтому цикл преобразования будет очень коротким.Если же входное аналоговое напряжение изменяется на величину напряжения полной разрядной сетки за короткий временной интервал, то необходимое время преобразования становится равным времени преобразования простого счетного АЦП.

Точность счетного АЦП является функцией напряжения смещения, коэффициента усиления по напряжению компаратора и точности ЦАП. Чаще всего основным фактором, определяющим точность АЦП, является точность ЦАП.

Данный тип АЦП относится к АЦП с обратной связью, поскольку компаратор охвачен петлей обратной связи. Цепь обратной связи включает в себя вентиль Gi, двоичный счетчик и ЦАП. Другим типом АЦП с обратной связью, в цепи обратной связи которого стоит ЦАП, является АЦП последовательных приближений. Точность таких АЦП в основном такая же, как и у счет-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 [ 176 ] 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193