4.2.2. Ацп ковейєрного типу
В АЦП
конвеєрного типу можна досягти досить
високої швидкодії, так як вона повністю
залежить від частотних властивостей
ОП та
,
які складають схему. Такі АЦП можуть
працювати в слідкувальному режимі.
Схема АЦП конвеєрного типу зображена
на рис. 4.19.
Рис. 4.19.
До складу
схеми входять:
компаратори,
операційні підсилювачі,
– ключі та
дільників напруги виду
.
ОП та
дільники напруги утворюють
схему диференціальних підсилювачів, у
яких коефіцієнтом передачі по кожному
з входів дорівнює 2. Вихідну напругу
кожного диференціального підсилювача
можна записати у вигляді:
,
(4.25)
де
при підключенні інвертуючого входу
підсилювача до загальної шини,
при підключенні інвертуючого входу
підсилювача до
.
Якщо
сигнал, що поступає на вхід компаратора
,
більший за опорну напругу, тобто
,
то на виході компаратора формується
«
»,
а інвертуючий вхід відповідного
підсилювача підключається до
.
В протилежному випадку на виході
буде сформований логічний «
»,
а вхід підсилювача буде приєднаний до
загальної шини. Таке порівняння напруг
виконується по всім розрядам, в результаті
чого на виходах компараторів послідовно,
починаючи зі старшого розряду, формується
вихідний код.
АЦП конвеєрного типу в коді Грея.
Структуру
конвеєрного АЦП можна змінити, якщо
виконати порівняння на операційних
підсилювачах
,
для чого в диференціальних підсилювачах
використовуються нелінійний негативний
зворотній зв'язок (НВЗ). Схема такого
АЦП наведена на рис.4.20.
Рис. 4.20
В схемі
АЦП конвеєрного типу функція порівняння
та підсилення різницевого сигналу
виконується за допомогою одного й того
ж ОП. Схема складається з
ідентичних модулів
,
що являють собою диференціальні
підсилювачі з нелінійним НЗЗ.
В області
малого різницевого сигналу
коло НЗЗ розімкнуте (так як діоди, що
включені на виході ОП закриті), і ОП
працює в режимі компаратора.
В області
більшого різницевого сигналу
відповідний діод відкритий і ОП працює
в режимі підсилення різницевого сигналу,
з коефіцієнтом підсилення 2. При цьому
на виході ОП в кожному модулі формується
позитивна чи негативна напруга (в
залежності від результату порівняння),
яка характеризує логічні стани «
»,
чи «
».
Полярність
вихідної напруги модуля
,
який включений на вході АЦП, характеризує
знак вхідної напруги.
На виході даного АЦП формується код Грея. Робота АЦП в коді Грея дає деякі переваги, які пов’язані з усуненням невизначеності вихідного коду при зміні вхідного сигналу. Однак часто постає задача в перетворенні коду Грея у двійковий код. Для цього на вихід АЦП підключається перетворювач коду.
Точність
та швидкодія конвеєрного АЦП в коді
Грея залежать від якості ОП, так як час
перетворення залежить від часу
установлення з заданою точністю вихідної
наруги кожного модуля
:
.
Малорозрядні АЦП конвеєрного типу з досить високою швидкодією (наносекундний діапазон) цілком можна побудувати на швидкодіючих компараторах (рис.4.21).
Рис. 4.21
До складу
чотирьохрозрядного АЦП входять чотири
компаратори
,
резисторні дільники напруги з опорами
трьох номіналів (
)
та три ключі
.
За
допомогою резисторних дільників на
одному з входів компараторів
формується напруга
,
(4.26)
де або в залежності від стану попереднього компаратора.
Таким чином на входах компараторів формуються опорні напруги у відповідності з двійковим кодом. У такому зв’язку вхідна напруга , що поступає на кожен з компараторів, буде представлена у двійковому коді у вигляді вихідних напруг (логічних або ) компараторів. Очевидно, що з збільшенням розрядності число різних номіналів резисторів зростає, одночасно збільшуються вимоги до мінімального опору відкритих каналів перемикачів (особливо ), з’являється необхідність підключення кількох, паралельно працюючих ключів, замість одного.