Шпоры к экзамену / 48

1. Аналого-цифровой преобразователь. Характеристика преобразования. Примеры реализации ЦАП на основе АЦП с последовательным уравновешиванием алгоритмом и с поразрядным уравновешиванием. Достоинства и недостатки.

Аналого-цифровые преобразователи.

         АЦП - устройства, преобразующие аналоговую величину в число в цифровом коде.  Существует много типов АЦП, основанных на разных алгоритмах. АЦП описывается характеристикой преобразования, аналогичной ЦАП. Отличие в том, что для АЦП аргумент располагается на оси ординат, а функция - на оси абсцисс. 

         На рис. 13.5 приведен пример АЦП последовательного уравновешивания.

Рис.13.5. К принципу действия АЦП последовательного счета.

В этой схеме:

U_вх – преобразуемое аналоговое напряжение (подается на неинвертирующий вход ОУ),

U_вхИ –напряжение, создаваемое с помощью ЦАП  D/A.

DA1 (ОУ) – компаратор, - устройство для сравнения напряжений на входах:

            +Um при U_вх < U_вхИ

U_вых=

                   -Um при U_вх ≥ U_вхИ,

f_{T –} последовательность прямоугольных импульсов,

CT2 _–счетчик числа импульсов,

DA2- (D/A) – ЦАП.

         После запуска счетчик начинает подсчет импульсов. Их количество растет и возрастает U_вхИ., которое формируется с помощь ЦАП .

         По достижении U_вх ≥ U_вхИ  напряжение U_вых становится отрицательным и счетчик останавливается. На выходе счетчика формируется число.

         В непрерывном процессе преобразования циклически повторяется процесс уравновешивания напряжения.      Очевидно, что погрешность преобразования зависит от скорости изменения U_вх и длительностью цикла. Рассмотренный АЦП имеет небольшую скорость преобразования, поэтому применяется в дешевых вольтметрах.

         На рис. 13.6. приведена схема АЦП с поразрядным уравновешиванием, обладающая меньшим временем преобразования. 

Рис.13.6. К принципу действия АЦП с поразрядным уравновешиванием.

          Здесь вместо счетчика включен регистр RG, который по команде «Пуск» устанавливает на выходе число в двоичном коде, начиная с 1 старшего разряда. ЦАП создает напряжение U_вхИ, соответствующее этому значению.

         Компаратор сравнивает напряжения U_вхИ и U_вх. Если U_вхИ <U_вх, то добавляется 1 в младшем разряде, в ином случае сбрасывается 1 в старшем разряде и устанавливается 1  в следующем младшем разряде.

         Эта операция повторяется в цикле до уравновешивания в самом младшем разряде.