4.5.2. Аналого-цифровые преобразователи параллельного кодирования
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) предназначен для автоматического преобразования (измерения и кодирования) непрерывно изменяющихся во времени (т.е. аналоговых) величин в соответствующие значения числовых кодов. В данном случае под словом «цифра» понимается двоичный код. Когда говорят о цифровой звукозаписывающей и воспроизводящей аппаратуре или о цифровой телефонии, то подразумевают, что непрерывно изменяющийся звуковой сигнал записывается или передается оцифрованным, т.е. в виде двоичных (бинарных) кодов.
В зависимости от способа преобразования АЦП подразделяют на последовательные, параллельные и последовательно-параллельные.
Наиболее быстродействующими являются АЦП параллельного типа. Преобразование аналогового сигнала в код в них осуществляется за один шаг, но такие АЦП требуют нескольких компараторов. Входное напряжение одновременно сравнивается во всех компараторах с несколькими опорными напряжениями. Параллельные АЦП имеют большее число элементов, чем последовательные.
Рассмотрим работу параллельного трехразрядного АЦП (рис. 4.40).
Рис. 4.40. Схема параллельного трехразрядного АЦП
Тремя двоичными разрядами можно представить восемь чисел – от 0 до 7. Поэтому используются семь компараторов для сравнения входного напряжения с опорными напряжениями, получаемыми с помощью резисторного делителя. От каждого компаратора поступает сигнал 0, если входное напряжение меньше опорного, и 1 – в противном случае.
Состояния компараторов и соответствующие им двоичные коды представлены в табл. 4.12. Преобразователь кода выдает двоичное трехразрядное число. Время преобразования параллельных АЦП может составлять несколько десятков наносекунд, что в сотни раз быстрее, чем у последовательных АЦП.
Таблица 4.12
Зависимость цифрового кода от входного напряжения
Относительное значение входного напряжения U = Uвх/Uоп |
Состояние компараторов |
Двоичный код-число |
||||||||
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
4 |
2 |
1 |
|
U < 0,5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,5 U < 1,5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1,5 U < 2,5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
2,5 U < 3,5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
3,5 U < 4,5 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
4,5 U < 5,5 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
5,5 U<6,5 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
6,5 U |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |