65. Ацп последовательного приближения.

Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) представляют собой устройства для автоматического преобразования аналоговых величин в числовые значения кодов. Обычно входной величиной является напряжение, это объясняется тем, что промышленность выпускает интегральные схемы АЦП для преобразования напряжений.

Процедура АЦП преобразования представляет собой преобразование непрерывной функции напряжения в последовательность чисел , где n=1,2,3….

АЦП последовательного приближения (рисунок 24.7) также построен по принципу компенсации входного напряжения за счет напряжения, создаваемого ЦАП.

Рисунок 24.7 - Структурная схема АЦП последовательного приближения

Код, подаваемый на ЦАП, формируется в параллельном регистре под управлением специальной схемы. Алгоритм работы иллюстрирует диаграмма работы АЦП последовательного приближения (рисунок 24.8).

Рисунок 24.8 - Диаграмма работы АЦП последовательного приближения

По сигналу «Пуск» генератор тактовых импульсов запускает схему управления, которая заносит в старший разряд регистра «1», что соответствует половине максимального значения кода. На выходе ЦАП формируется напряжение = /2. Это напряжение сравнивается с помощью компаратора с входным напряжением . Пусть > , тогда схема управления заносит «1» в следующим за старшим разряд, что соответствует увеличению кода 1/4 . На выходе ЦАП формируется напряжение =3/4 . В данном случае < и схема управления по сигналу компаратора сдвигает «1» вправо в меньший значащий разряд, что соответствует уменьшению кода в регистре на 1/8 . На выходе ЦАП формируется напряжение =3/8 . Таким образом, реализуется алгоритм половинного деления, до тех пор, пока напряжение = . Число шагов для достижения равенства, а, следовательно, и время преобразования зависит от числа тактов. Наибольшее число тактов будет в случае = , оно равно разрядности двоичного кода N. Время преобразования в этом случае равно

, (24.8)

которое зависит от значения входного напряжения, т.е. является переменной величиной, что приводит к изменению апертурного времени.

66. Ацп двухтактного интегрирования.

Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) представляют собой устройства для автоматического преобразования аналоговых величин в числовые значения кодов. Обычно входной величиной является напряжение, это объясняется тем, что промышленность выпускает интегральные схемы АЦП для преобразования напряжений.

Процедура АЦП преобразования представляет собой преобразование непрерывной функции напряжения в последовательность чисел , где n=1,2,3….

Интегрирующие преобразователи получили широкое распространение благодаря простоте реализации, высокой разрешающей способности и возможности существенно снизить влияние периодических помех. Однако они могут использоваться только для преобразования низкочастотных сигналов ,т.к.обладают низким быстродействием. Чем выше разрешающая способность, тем меньше быстродействие.

АЦП двухтактного интегрирования (рисунок 24.9) состоит из буферного усилителя на ОУ1, интегратора на ОУ2, компаратора на ОУ3, схемы управления, генератора тактовых импульсов ГТИ и элементов, реализующих преобразования временного интервала в код: логического элемента «И», счетчика и регистра. К достоинствам интегрирующих АЦП следует отнести их высокую помехозащищенность.

Рисунок 24.9 - Структурная схема АЦП двухтактного интегрирования

Работу преобразователя подразделяют на три такта. В первом такте усиленное входное напряжение интегрируется, т.е. находится среднее значение напряжения за интервал . Во втором такте производится интегрирование эталонного напряжения , в третьем такте - коррекция напряжения смещения нуля.

Рисунок 24.10 - Диаграмма работы АЦП двухтактного интегрирования

В первом такте течение временного интервала , который задан с высокой точностью, ключи , , находятся в исходном состоянии. Напряжение поступает на буферный усилитель и после усиления интегрируется, напряжение на выходе интегратора растет по линейному закону

, (24.9)

к концу интервала будет равно

, (24.10)

где k – коэффициент усиления буферного усилителя,

- постоянная времени интегратора.

Во втором такте ключ переключается и на вход поступает эталонное напряжение , которое имеет полярность противоположную входному напряжению. Напряжение на выходе интегратора начинает линейно убывать по закону

. (24.11)

В некоторый момент , который фиксируется компаратором напряжения , из последнего равенства следует

=0 (24.12)

или (24.13)

Таким образом, интервал пропорционален среднему значению входного напряжения , заполнение интервала счетными импульсами, поступающими от генератора ГТИ, позволяет найти числовой код

. (24.14)

На третьем этапе производится коррекция напряжения смещения. Для этого ключи , переводятся в нижнее положение, вход буферного усилителя замыкается на общую шину, конденсатор С заряжается через замкнутый ключ до напряжения смещения, которое после размыкания ключей вычитается из напряжения .