1.2.5 Комбіновані схеми ацп.

Комбінована паралельно-послідовна схема АЦП показана на рис.1.8. Дана схема є компромісом між швидкодією й об’ємом апаратних витрат.

Рисунок 1.8. Комбінована схема АЦП

Принцип роботи даної схеми полягає в тому, що спочатку ми виділяємо цілу більшу частину числа (великий крок), а потім установлюємо з більшою точністю залишок.

Після першого АЦП одержуємо 4 старших розряди, на виході блоку віднімання маємо різницю вхідної напруги і напруги, отриманого шляхом зворотного перетворення вихідного коду першого АЦП. Частота перетворення таких АЦП забезпечує перетворення сигналів з частотою одиниць Мгц.

1.2.6 Ацп прямого перетворення

АЦП прямого перетворення є найбільш простими і часто вбудовуються безпосередньо в датчики. Розглянемо перетворювач постійної позитивної напруги в частоту (рис.1.9).

На DA1собран інтегратор, а на DA2 – компаратор. Якщо Uout =+Uнас, то діод VD1 закритий і на виході інтегратора напруга зменшується по лінійному закону з швидкістю, визначуваною амплітудою сигналу Ui. Як тільки напруга на виході DA1 досягне значення –UнасR1/R2, компаратор перемикається і на його виході з'являється напруга – Uнас. При цьому діод VD відкривається і вихідна напруга інтегратора швидко наростає до значення +UнасR1/R2. Компаратор повертається в первинний стан і цикл повторюється. Частота циклів повторення f_П буде прямо пропорційна вхідній напрузі:

Рисунок 1.9. АЦП прямого перетворення

1.3 Схеми цап

ЦАП забезпечує перетворення коду в напругу.

ЦАП характеризується припустимою частотою зворотного перетворення f, числом розрядів К i похибкою перетворення.

Розрізняють статичну і динамічну похибку перетворень. До статичного відносять похибку методу перетворення, інструментальні похибки. Динамічна похибка визначається перехідними процесами в ланцюгах ЦАП.

1.3.1 Схема цап на базі суматора.

Схема являє собою суматор на ОП (рис.1.10) с різними коефіцієнтами передачі по входах. Номінали резисторів розташовані в наступному порядку:

R₁=2R₂, R₂=2R₃, R₃=2R₄, ……R_K-1=2R_K

Кожному коду на вході відповідає своя комбінація ключів (їхнє положення). Якщо розряд дорівнює одиниці, то код підключений до джерела опорної напруги, якщо нуль, то земля. Нулі й одиниці можна подавати не ключами, а з виходів регістрів. Важливо мати стабільну опорну напругу, щоб вона не впливала на помилку молодших розрядів.

Сигнал на виході даної схеми

,

де a_i = 0,1,2,...,k.

Основний недолік даної схеми – це необхідність використання резисторів у великому діапазоні номіналів. При цьому особливі вимоги пред'являються до точності номіналів. Погрішність вихідної напруги, обумовлена старшим розрядом повинна бути менше внеску у вихідну напругу молодшого розряду.

Рисунок 1.10. Схема ЦАП на базі суматора

На виході ЦАП необхідно включати фільтри, що виділяють спектральні складові сигналу і придушують більш високочастотні складові.

1.3.2 Цап с матрицею резисторів r-2r

Від зазначених недоліків вільні схеми ЦАП, що використовують матрицю резисторів R-2R. Схема такого ЦАП приведена на рис.1.11. Вихідна напруга схеми

.

Рисунок 1.11 ЦАП с матрицею резисторів R-2R