Последовательно-параллельные ацп

Последовательно-параллельные АЦП - это компромисс между параллельными и последовательными АЦП, т. е. желание получить максимально возможное быстродействие при минимальных затратах и сложности.

На рисунке 7 показан для примера двухступенчатый АЦП. В многоступенчатых преобразователях процесс преобразования разделен в пространстве.

Рис. 7 - Двухступенчатый АЦП

Для примера на рисунке изображен двухступенчатый АЦП. АЦП1 (верхний) осуществляет "грубое" преобразование входного сигнала в старшие разряды. Сигналы с выхода первого АЦП поступают на выходной регистр и одновременно на вход быстродействующего ЦАП. Кружочек с плюсиком - это сумматор, но в данном случае вычитатель. Цифровой код преобразуется ЦАП в напряжение, которое вычитается из входного в этом самом кружочке с плюсиком. Разность напряжений преобразуется с помощью АЦП2 в коды младших разрядов. Регистр для упрощения можно выкинуть. В таких схемах ЦАП чаще всего выполняется по схеме суммирования токов с помощью дифференциальных переключателей, но могут быть построены по схеме суммирования напряжений.

Требования к точности АЦП1 выше, нежели ко второму. Оба АЦП параллельного типа. Допустим, и тот, и другой 4-х разрядные, в каждом используется по 16 компараторов. В итоге получается 8-ми разрядный АЦП всего на 32 компараторах, тогда как при построении по параллельной схеме понадобилось бы 2⁸ - 1 = 255 шт. Быстродействие примерно раза в два хуже. Помимо этого бывают многотактные последовательно-параллельные и конвейерные АЦП. У них несколько иная структура. К примеру, многотактные преобразователи работают с различным шагом квантования, т. е. в преобразователе процесс преобразования разделен во времени. В один момент времени формируются старшие разряды, в другой момент времени шаг квантования уменьшается и формируются младшие разряды.

Большое распространение получил способ с использованием так называемого сигма-дельта модулятора. Про это будет отдельная глава.

37,

Применение различного рода электронных устройств для управления производственными процессами подразумевает использование электрической энергии определенного вида для их питания (постоянный, переменный ток).

Практически все источники питания выполняют три основные функции: преобразование электрической энергии, стабилизацию и регулирование.

В связи с этим источники питания электронных устройств классифицируются по виду преобразования энергии первичного тока -источники постоянного тока (инверторы) и источники переменного тока (выпрямители). Источники питания, преобразующие энергию переменного тока в энергию постоянного тока, в свою очередь делятся на выпрямители однофазного и трехфазного тока, регулируемые и нерегулируемые.

Производство и распределение электрической энергии в основном осуществляется на переменном токе. Для преобразования переменного тока в постоянный в настоящее время почти исключительно применяются полупроводниковые преобразователи электрической энергии – выпрямители.

Значительный прогресс в преобразовательной технике связан с созданием силовых полупроводниковых вентилей. Высокие электрические параметры, малые габариты и масса, простота конструкции и обслуживания, высокая эксплуатационная надежность полупроводниковых вентилей позволяет широко использовать их в схемах преобразования переменного тока в постоянный.

Полупроводниковые элементы, особенно интегральные микросхемы, используемые в современных электронных устройствах, предъявляют жесткие требования к качеству потребляемой энергии. Так выходное напряжение (ток) должно быть стабильным, иметь требуемую форму (например, строго синусоидальную для инверторов), минимальный уровень пульсации постоянного тока (выпрямители).

Назначение:Нельзя себе представить радиоэлектронное устройство без источника питания, так как оно теряет всякий смысл и назначение. Источник питания является двигателем всех электронных изделий, подобно как сердце человека является двигателем крови, которая, в свою очередь, питает наш организм, так и источник – двигателем электронов, которые осуществляют питание различных узлов радиоэлектронной аппаратуры.   Существуют два основных вида источников питания: постоянные и переменные. К источникам постоянного тока и напряжения относятся аккумуляторы, гальванические элементы и т.д. К источникам переменного тока и напряжения относятся главным образом генераторы, которые являются основным источником электроэнергии планетарного масштаба, благодаря которому в наших домах горит лампочка, работает телевизор, и мы имеем возможность бороздить просторы интернета. Но для питания устройств в основном требуется постоянное напряжение различных величин. Для этих целей переменное напряжение преобразуется в постоянное при помощи блоков питания.

38.

Рисунок 53 – Генератор линейно изменяющегося напряжения на операционном усилителе

Генераторы линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН) формируют напряжение пилообразной формы (рис. 16.5б), которое необходимо для создания разверток на экранах осциллографов, телевизоров и др. индикаторов, для преобразователей аналоговых величин в цифровые, преобразователей амплитуда-время и для др. целей.

Назначение и область применения

генераторы развертки в осциллографах и телевизорах;

задатчики временных интервалов;

модуляторы импульсов по длительности;

- является функциональным блоком более сложных устройств, в частности осциллографов, радаров, АЦП и т.д.

Описание работы принципиальной схемы

Работает ГЛИН следующим образом: пусть на выходе DА1 произошло изменение напряжения с высокого логического уровня на низкий. Конденсатор С1 при этом разряжен. Генератор тока на полевом транзисторе VT1 (ток регулируется подстроечным резистором R3) определяет частоту следования генерируемых импульсов. Появление на выходе DА2 высокого уровня включает генератор тока, и его ток заряжает конденсатор С1. Напряжение на правой обкладке конденсатора линейно увеличивается, а левая обкладка конденсатора замкнута через выход DА1 на общий провод, поскольку на этом выходе низкий уровень напряжения. Таким образом, на правой обкладке конденсатора С1 формируется линейно нарастающее напряжение. Вход и выход DА2 соединены через генератор тока, имеющий некоторое внутреннее сопротивление. Это означает, что за счёт отрицательной обратной связи с выхода на вход DА2 работает в линейном режиме как инвертирующий усилитель. По мере увеличения напряжения на входе DА2 напряжение на его выходе уменьшается до тех пор, пока оно не достигнет уровня переключения DА1. Обычно этот уровень равен примерно половине напряжения питания. Конденсатор быстро разряжается на общий провод через диод VD1 и выход логического элемента DА2. Когда напряжение на входе DА2 достигнет нулевого уровня, на его выходе появляется высокий уровень напряжения. DА1 при этом переключается, на его выходе появляется низкий уровень напряжения, и начинается новый цикл формирования импульса. Диод VD2 обеспечивает защиту входа DА2 от отрицательного напряжения. Вследствие этого на входе DА2 появляется отрицательное напряжение, и формирование напряжения начинается с низкого (отрицательного) уровня.

Этот ГЛИН может работать при частотах повторения импульсов в десятки и сотни килогерц.

39.