Параллельный ацп

Выходы компараторов соединены со входами приоритетного шифратора, на выходе которого будет двоичный выходной сигнал. На следующем рисунке показан трёхразрядный параллельный АЦП:

 

 

V_ref– стабильное опорное напряжение, обеспечиваемое прецизионным стабилизатором напряжения (на схеме не показано). Если приложенное входное напряжение превышает величину опорного напряжения компаратора, то его выход устанавливается в состояние 1.  Приоритетный шифратор генерирует двоичное число на основе активного входа самого старшего разряда, игнорируя все остальные  активные входы.  

 

В ходе работы на выходе параллельного АЦП имеется сигнал, который выглядит приблизительно следующим образом:  

 

 

В некоторых случаях в параллельных АЦП можно обойтись и без сложных приоритетных шифраторов. Благодаря последовательному изменению выходных состояний компараторов (каждый компаратор переходит на «высокий» уровень последовательно от низшего к высшему), тот же принцип «выделения старшего разряда» можно реализовать с помощью логических схем «исключающее ИЛИ», что позволяет применять в схеме параллельного АЦП более простой шифратор без схемы выделения старшего разряда.

 

 

И, конечно же, сам шифратор может представлять собой диодную матрицу, и в этом случае мы получаем самую простую возможную конструкцию параллельного преобразователя:

 

 

Параллельный АЦП является не только самым простым преобразователем с точки зрения операционной, но также и самым быстрым из всех типов АЦП, причём скорость работы ограничивается лишь задержкой на прохождение сигнала на логическом элементе и компараторе. К сожалению, в состав параллельных АЦП входит большое количество компонентов, причём размер схемы тем больше, чем выше разрядность АЦП. Для трёхразрядного АЦП требуются семь компараторов. В четырёхразрядной модели используется уже пятнадцать компараторов. По мере увеличения разрядности на одну единицу количество требуемых компараторов удваивается. Принимая в расчёт то, что восемь разрядов обычно считаются минимальным числом для обеспечения достаточной точности АЦП (то есть в случае параллельного АЦП необходимо 255 компараторов!), выявляется основная слабость технологии параллельных АЦП.

 

Другим, обычно не учитываемым, достоинством параллельных АЦП является возможность работы в нелинейном режиме. В случае использования в цепи делителя напряжения резисторов с равным номиналом каждый следующий импульс двоичного кода будет представлять одно и то же приращение аналогового сигнала, что будет обеспечивать пропорциональный выход. Однако в особых случаях в цепи делителя могут применяться резисторы с различными номиналами. Так образом реализуется нелинейный отклик на аналоговый входной сигнал. Никакой иной тип АЦП не позволяет обеспечить подобное преобразование сигнала путём простого изменением номиналов нескольких компонентов.

36-37. Методы борьбы с продольной помехой и поперечной.

Помехи и борьба с ними На качество работы высокочувствительных электронных приборов, в том числе цифровых, существенное влияние оказываютпоперечные помехи (помехи нормального вида  ) и продольные помехи (помехи общего вида, синфазные помехи  ). Эти помехи показаны на рис. 52, на котором через ВП и НП обозначены высокопотенциальный и низкопотенциальный зажимы прибора.   Поперечные помехи суть помехи, которые складываются с сигналом. Они возникают вследствие действия внешних электромагнитных полей за счет взаимной индуктивности и паразитной емкости, которые всегда имеют место.  Причинами возникновения продольных помех являются: - высокое сопротивление контуров заземления, - удаленность друг от друга точек заземления корпуса датчика (или иного измерительного блока) и корпуса прибора; это заземление делается, в соответствии с требованиями техники безопасности, - блуждающие токи в контурах заземления и в среде, находящейся между точками заземления. К продольным помехам относятся также помехи, которые возникают в общем проводе электронной схемы. Чаще всего такие помехи возникают в интерфейсных сопряжениях, когда для всех проводов интерфейса всего один обратный провод является общим, как это показано на рис. 52.  В конечном итоге продольные помехи преобразуются в поперечную помеху за счет различия сопротивлений в контуре информационной цепи: в верхней части цепи сопротивление больше, чем в нижней на сумму выходного сопротивления источника сигнала   и входного сопротивления приемника  .  Средствами борьбы с поперечными помехами являются: - скручивание двух информационных проводов, за счет чего уменьшается площадь витка, который образован этими проводами, такие провода называются витой парой, - экранирование входной цепи, экран не имеет гальванической связи с входной цепью и с корпусом, - фильтрация сигналов, в частном случае - интегрирование, - пропускание информационных проводов сквозь одно отверстие в корпусе прибора. Средства борьбы с продольными помехами: - гальваническое разделение входных цепей приемника информации от цепи заземления корпуса, благодаря чему практически разрывается цепь, через которую продольная помеха попадает на вход прибора (преобразователя), - гальваническое разделение выходных цифровых цепей с помощью оптоэлектронных пар, благодаря чему обратные токи всех линий интерфейса, циркулирующие в единственном общем обратном проводе, не создают падения напряжения на общем проводе электронной схемы прибора (преобразователя). Перечисленные средства борьбы с помехами показаны на рис. 53. На этом рисунке обозначено: ВП и НП - высокопотенциальный и низкопотенциальный зажимы, Э - зажим плавающего экрана, К - зажим корпуса, предназначенный для заземления в целях обеспечения безопасности персонала. Между выходным регистром и устройством интерфейсного сопряжения включено устройство оптического гальванического разделения на оптопарах: на стороне источника - светодиод, на стороне приемника - фотодиод или фототриод. В одной микросхеме может быть размещено до десяти таких оптопар. Гальваническое разделение по питанию обеспечивается силовым трансформатором.

38-39. Роль экранирования и заземления для уменьшения помех.