Ацп послідовного наближення

До складу “АЦП послідовного наближення”, блок-схему якого зображе­но на рис. 9.7, входять такі елементи: генератор тактових імпульсів (ГТІ), регістр послідовного наближення (ІІО), десятковий дешифратор (на рисунку не показано), ЦАП (резистивна матриця та операційний підсилювач) і ком­паратор (операційний підсилювач для порівняння вхідного сигналу із сиг­налом, що надходить з ЦАП).

Рисунок 9.7

Даний тип АЦП займає проміжне положення між паралельним АЦП та інтегруючим як за складністю так і по вартості. Принцип його дії полягає у тому, що на відповідний вхід компаратора подається вхідна напруга. Якщо рівень вхідної напруги перевищує рівень напруги по амплітуді на сусід­ ньому вході компаратора, то на виході компаратора отримаємо високий логі­чний рівень, який змусить регістр вес­ти відлік у зворотному напрямі, що спостерігатиметься на індикаторах.

Регістр послідовного наближення працює наступним чином. Процес пе­ретворення починається з встановлен­ня всіх розрядів в 0. Потім, коли на вхід регістра починають надходити синхроімпульси колений розряд по черзі встановлюється в "1", починаючи з старшого розряду і в залежності від і шпалу на керуючому вході "1" залишиться в цьому розряді або він буде скинутим в "0".

Вихідний код з регістра поступатиме на входи цифро-аналогового перетворювача, на виході якого отримаємо сигнал, що буде порівнюватися з сигналом вхідної напруги на компараторі. Якщо амплітуда вихідного сигналу і ЦАП не перевищує значення вхідної напруги, на виході компаратора отримаємо логічний нуль, який змусить регістр послідовного наближення залишити цей розряд в одиничному стані. В протилежному випадку цей розряд повертається в "0" .

Наприклад вхідна напруга еквівалентна числу 5 АЦП - чотирирозрядний. тобто максимальне значення перетворення 15(8 4 2 1). На вхід регістра надходять тактові імпульси. Після першого імпульсу заноситься число 8 (1000). після порівняння на компараторі виявляється, що вхідна напруга ме­нша, тому одиниця в старшому розряді не записується.

Другий імпульс - число на виходах регістра 4 (0100) це число менше п'яти тому одиниця в другому розряді зберігається. Третій імпульс - число на виходах регістра 6 (0110), це знову забагато "1" в третьому розряді не заноситься. Четвертий імпульс заносить "1" в молодшому розряді 0101 - на цьому перетворення закінчується, оскільки досягнуто балансу.

Графік роботи АЦП послідовного наближення такого зображено на рис. 9.7, б. Кількість кроків в такий схемі не може бути більше за кількість роз­рядів регістра, що значно менше, чим в попередній схемі.

Інтегруючий ацп

Розглянемо принцип дії АЦП з проміжним перетворенням вхідної напру­ги в тривалість імпульсів, блок-схему якого зображено на рис. 9.8.

Рисунок 9.8

Генератор тактових імпульсів виробляє імпульси стабільної частоти, які поступають на вхід логічного елемента "І" та на подільник частоти (ПЧ). Імпульси з виходу подільника частоти визначають початок циклу - перетво­рення. Вони виконують наступні функції:

встановлюють лічильник (Ст) в нульовий стан,

запускають генератор пилкоподібної напруги (ГПН),

встановлюють в одиничний стан RS-тригер (Т), високий рівень на виході Т відкриває ключ на логічному елементі І.

ГПН формує пилкоподібну напругу з амплітудою, яка визначає значення динамічного діапазону вхідної напруги (U_вх). Напруга з ГПН та вхідний сигнал надходять на входи компаратора, на виході якого виникає високий рівень, якщо U_вх > U_гпн.

Якщо U_вх > U_гпн., то тригер переходить в нульовий стан. Сигнал з вихо­ду" тригера закриває логічний елемент "І". На цьому перетворення завер­шується. Результат перетворення до наступного циклу (до приходу імпуль­су з подільника частоти) зберігається в лічильнику Ст.