Справка

Внутреннее устройство и режим работы микросхемы К1113ПВ1 (рис.4.6). В ее состав входят: внутренний источник опорного напряжения, тактовый генератор, компаратор и, конечно же, регистр последовательных приближении. Это позволяет свести до минимума количество внешних “навесных” элементов. Для включения АЦП требуются лишь источники питания и внешнее устройство, запускающее и считывающее результаты оцифровки. Таким устройством может быть микроЭВМ, обменивающаяся с внешними устройствами (в данном случае с АЦП) через свою шину данных. Наличие на выходе микросхемы буферных усилителей с тремя устойчивыми состояниями упрощает сопряжение АЦП с шиной данных микропроцессора, а, главное, это позволяет подключать сразу несколько АЦП к одной и той же шине.

Рис.4.6. Микросхема К1113ПВ1: а) функциональная схема [обозначения: 1 - ЦАП, 2 - РПП, 3 - буферный усилитель, компаратор, 5 - схема управления сдвигом нуля, 6 - генератор, 7 - источник опорного напряжения, 8 - делитель, 9 - формирователь сигнала “готовность данных”, 10 - схема управления]; б) схема включения [цоколевка выводов: 18,9ö1 - цифровые входы МЗРöСЗР, 10 - плюс Uип, 11 - сигнал “гашение и преобразование”; 12 - минус Uип; 13 - аналоговый вход; 14 - “аналоговая” земля; 15 - управление сдвигом нуля; 16 - “цифровая” земля; 17 - сигнал “готовность данных”;

Режим работы микросхемы в микропроцессорной системе определяется управляющими импульсами от микропроцессора. При поступлении на вход “Гашение и преобразование” или “Начало преобразования” микросхемы К1113ПВ1 уровня логического нуля АЦП начинает преобразование входной информации. Через время, необходимое для преобразования, на выходе АЦП “Готовность данных” (“Конец преобразования”) появляется сигнал с уровнем лог.1. Затем микропроцессор считывает результаты оцифровки и устанавливает на выводе “Гашение и преобразование” АЦП уровень лог.1, который переводит выходные усилители АЦП в третье состояние, и АЦП снова готов к работе.

Аналого-цифровой преобразователь может обрабатывать входную информацию в виде однополярного аналогового напряжения до 10,24 В и двухполярного ñ5,12 В. При включении АЦП в двухполярном режиме вывод 15 (управление сдвигом нуля) должен быть открыт, а в однополярном режиме его необходимо соединить с выводом “Цифровая земля”. Микросхема допускает предварительную установку напряжения смещения нуля.

Ацп по методу последовательного счета

Теперь вернемся к АЦП с последовательным счетом и рассмотрим работу подробнее. Его блок-схема совпадает с блок-схемой АЦП с поразрядным взвешиванием - (рис.4.4) только вместо регистра последовательных приближений необходимо установить двоичный счетчик. Именно на его основе организовывается последовательный перебор цифровых кодов числовой шкалы АЦП от нуля до такого числа, когда соответствующее этому числу напряжение АЦП превысит измеряемое аналоговое напряжение. Очевидно, время преобразования такого АЦП не будет постоянным, а будет зависеть от амплитуды измеряемого напряжения. Наиболее долго будет производится оцифровка аналогового напряжения, соответствующего максимальному значению полной шкалы входных напряжений АЦП.

Для иллюстрации работы АЦП последовательного счета можно воспользоваться рис.4.7, на котором изображена блок-схема следящего АЦП (очень близкого по структуре к АЦП последовательного счета). Чтобы превратить следящий АЦП в АЦП последовательного счета, и наоборот, надо, главным образом, заменить реверсивный счетчик на суммирующий. С приходом запускающего сигнала “Начало преобразования” импульсы с тактового генератора начинают поступать на вход счетчика. Напряжение на выходе ЦАП, подключенного к выходу счетчика, начинает ступенчато возрастать до тех пор, пока не превысит напряжение измеряемого аналогового сигнала. В этом случае компаратор, сравнивающий амплитуды этих сигналов, запретит подачу тактовых импульсов на счетчик. Количество сосчитанных импульсов тактового генератора за этот интервал времени будет соответствовать входному аналоговому напряжению. Поэтому функциональная схема ЦАП по методу последовательного счета может быть представлена двумя устройствами: преобразователем напряжения во временной интервал и измерителем этого интервала. Таким образом, отличительной особенностью этого метода является непостоянство времени преобразования.

Рис.4.7. Схема следящего АЦП

Такого типа АЦП стали разрабатываться и изготовляться из отдельных микросхем сразу как появились двоичные счетчики, но впоследствии были вытеснены АЦП с регистром последовательных приближений. Несмотря на это, был разработан вариант однокристального АЦП последовательного счета: К572ПВ1 (12 р, 170мкс, 50мВт). К сожалению, в схеме этой микросхемы отсутствуют компаратор и тактовый генератор, что делает неудобной работу с этой микросхемой.

Достоинствами АЦП последовательного приближения с использованием ЦАП являются невысокая стоимость, малое потребление. К недостаткам относятся невысокая скорость преобразования 1ö100мкс.