всё о микросхемах / Микросхемы для АЦП и мультимедиа
.pdf
АЦП, СТРУКТУРЫ И АЛГОРИТМЫ
Также в таких АЦП для уменьшения влияния погрешностей |
Далее процесс преобразования повторяется. На выходе АЦП |
|
вносимых компаратором осуществляют операцию автоматиче ского |
первого каскада формируются старшие разряды выходного к ода |
|
обнуления. |
всего АЦП, на выходе последующих каскадов — младшие. |
|
Возможно повышение быстродействия АЦП последовательног о |
Установка на входе каскада УВХ позволяет получить более то чное |
|
считывание при большой скорости изменения входного сигн ала и |
||
приближения за счет применения переменной тактовой част оты. |
использовать в младших каскадах более медленные, но точны е |
|
Объясняется это тем, что для таких АЦП время определения о дного |
АЦП. В свою очередь, установка УВХ снижает общее |
|
разряда результата складывается из времени срабатывания логики |
быстродействие, так как изготовление широкополосных ОУ |
|
ÀÖÏ (tLOG ) и времени установления ЦАП (tDAC). |
(особенно по KМОП-технологии) затруднено. K тому же |
|
Время tLOG является величиной постоянной, а tDAC уменьшается с |
погрешность УВХ на общем входе напрямую вносится в |
|
погрешность преобразования, а изготовление точных УВХ (0,00 3% |
||
уменьшением веса разряда. Следовательно, для определения |
и выше) встречает определенные трудности. Межкаскадное |
|
младших разрядов может быть использована более высокая |
усиление уменьшает влияние неидеальности всех последую щих |
|
тактовая частота. |
каскадов, за исключением входного, на линейность |
|
Результаты экспериментов показывают, что при использовании |
преобразователя. Погрешность преобразователя будет в ос новном |
|
определяться смещением УВХ и усилителя разности (УР), |
||
двух тактовых частот (f = 2f ) возможно уменьшение tïð íà 20 %. Ïðè |
||
погрешностью каскадных АЦП. Эти погрешности можно уменьш ить |
||
вариации f поразрядно, возможно уменьшение tïð íà 40 %. Äëÿ |
с помощью цифровой коррекции. Kоррекция погрешностей, |
|
этого в схему АЦП добавляют ППЗУ со встроенным регистром, |
вносимых временем установления УР и ЦАП, а также погрешно стью |
|
которые задают алгоритм работы АЦП. |
линейности каскадных ЦАП, является достаточно сложной за дачей. |
Многокаскадные АЦП |
|
|
|
|
|
|
В таких структурах для коррекции ошибок, вносимых АЦП ста ршего |
|||||||||||||||
Многокаскадные АЦП (Ðèñ.15) зачастую имеют два каскада и |
каскада, ЦАП, УВХ и усилителем разности используется пере крытие |
|||||||||||||||||||||
на один и более разряд. Тогда для получения 14-разрядного |
||||||||||||||||||||||
называются |
также |
|
двухступенчатыми, |
двухтактными, |
||||||||||||||||||
|
преобразователя, построенного по |
двухкаскадной |
структу ре |
|||||||||||||||||||
двухшаговыми, поддиапазонными (subranging, two-pass, two-step) и |
||||||||||||||||||||||
(Ðèñ. 15,â), необходимо использовать 7-разрядный АЦП1 и 8- |
||||||||||||||||||||||
ò.ä., |
à |
îäíà |
èç |
распространенных их разновидностей — |
||||||||||||||||||
разрядный АЦП2 (в случае идеальных элементов это соотноше ние |
||||||||||||||||||||||
параллельно-последовательными. Но выпускаются АЦП, имеющ ие |
||||||||||||||||||||||
áûëî áû 7 è 7). |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
3 и более каскадов. |
|
|
|
|
|
|
|
Структурные схемы (см. Рис. 15,в) могут усложняться за счет |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
Рис. 15. Многокаскадные АЦП |
|
|
|
введения дополнительных УВХ, буферных усилителей и т.п. |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Âõîä |
|
1 КАСКАД |
|
2 КАСКАД |
n КАСКАД |
|
|
Для обеспечения более высокой пропускной способности |
||||||||||||||
VIN |
|
|
|
|
|
|
|
N |
|
|
преобразователя суммирование в арифметическом устройст ве и |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
перезапись |
â |
выходной |
регистр |
кодов |
ÀÖÏ1 |
è |
ÀÖÏ2 |
|||||
|
|
|
N1 |
|
N2 |
|
N3 |
Выход |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
осуществляется одновременно с новой выборкой входного с игнала |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
à) |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(конвейерный алгоритм работы). |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
Усилитель |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
разности |
|
|
|
Kроме высоких требований, предъявляемых к ЦАП, очень важно |
||||||||||||
Âõîä |
|
ÓÂÕ |
V |
|
+ |
V |
|
К следующему |
точно установить коэффициент усиления усилителя разнос ти и |
|||||||||||||
|
|
|
– |
|
|
учесть |
напряжение |
åãî |
смещения, |
обеспечить |
малый |
|||||||||||
|
|
|
|
|
каскаду |
|
||||||||||||||||
VIN |
|
|
|
|
V' |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
ÀÖÏ |
ÖÀÏ |
|
|
|
|
температурный и временной уход характеристик АЦП. |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
V = V - V' |
|
|
|
|
Ряд фирм выпускают преобразователи, где один АЦП используется |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
Ni разрядов |
|
|
|
|
|
в двух и более тактах преобразования, т.е. используется только |
||||||||||||
|
|
|
|
|
á) |
|
|
|
|
|
один каскад, но работающий несколько раз за один цикл |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
преобразования. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Ïóñê |
|
СХЕМА |
|
|
|
|
|
|
|
АЦП ”быстрого интегрирования” |
|
|
|
|
|
|||||||
|
УПРАВЛЕНИЯ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
АРИФМЕТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО |
ВЫХОДНОЙ РЕГИСТР |
|
В основном применяются для звуковой техники и основным |
|||||||||||
Âõîä |
|
ÓÂÕ |
|
|
V |
|
N2 |
N |
метрологическим параметром является коэффициент нелине йных |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
искажений. В литературе этот метод называется двухтактны м |
|||||||||||||||
VIN |
|
|
|
|
ÀÖÏ 2 |
|
||||||||||||||||
|
Ê = 1 |
ÀÖÏ 1 |
|
|
интегрированием, что, по мнению авторов, является не совсе м |
|||||||||||||||||
|
|
|
V |
|
|
|
|
|
корректным, так как интегрирования в этом методе, как тако вого, не |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
происходит, в отличие от классических интегрирующих |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
â) |
|
|
|
A0000B13 |
|
преобразователей (dual-slope). Этот метод условно можно назвать |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
”быстрым интегрированием”. Упрощенная схема этих |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Выходной код такого АЦП представляет собой сумму кодов (N1, N2 |
преобразователей и временные диаграммы работы приведен ы на |
|||||||||||||||||||||
Ðèñ. 16,à,á. Схема работает следующим образом: в момент t |
||||||||||||||||||||||
и т.д.), вырабатываемых отдельными каскадами. На рис. 15,б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|||||||||||
замыкается ключ S1 (ключи S2 и S3 разомкнуты), конденсатор С |
||||||||||||||||||||||
представлена |
функциональная |
схема |
одного |
каскада. |
||||||||||||||||||
заряжается до значения входного напряжения (равные между |
||||||||||||||||||||||
Отличительной особенностью работы такого каскада являетс я |
||||||||||||||||||||||
собой R1 и R2, конденсатор С, ключ S1 и операционный усилитель |
||||||||||||||||||||||
двухтактный режим работы. На первом такте входное напряже ние |
ОУ1 образуют схему выборки-хранения входного напряжения, |
|||||||||||||||||||||
запоминается на УВХ и измеряется сравнительно грубым АЦП , |
которая при замкнутом S1 находится в режиме ”выборка”). В |
|||||||||||||||||||||
стоящим в первом каскаде. |
|
|
|
|
|
момент t1 ключ S1 размыкается, а ключи S2 и S3 замыкаются. |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Выходной код этого АЦП поступает на ”почти идеальный” ЦАП , |
Источники токов I2 è I3 начинают разряжать конденсатор С. Ток I2 |
|||||||||||||||||||||
имеющий небольшое число разрядов (6...8), но по точности |
выбран больше тока I3 в кратное 2n раз (например, 256). В момент |
|||||||||||||||||||||
соответствующий 16...18 разрядному. На втором такте разность V |
времени t2, когда напряжение на выходе ОУ1 достигает заданного |
|||||||||||||||||||||
между входным и выходным напряжением ЦАП усиливается в 2n ðàç |
значения Е, срабатывает компаратор K1 и схема управления |
|||||||||||||||||||||
измерительным усилителем и поступает на вход следующего |
размыкает ключ S2. Kонденсатор продолжает размыкаться |
|||||||||||||||||||||
каскада. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сравнительно малым током I3. Kогда напряжение на выходе ОУ1 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
достигает нулевого значения, срабатывает K2, размыкается к люч |
|||||||||||
20
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
АЦП, СТРУКТУРЫ И АЛГОРИТМЫ |
|||||||||
S3 ( момент времени t3 ) и начинается новый цикл аналого- |
(ПУ) с коэффициентом усиления Kус меняющимся от 1 до 256, 12- |
|||||||||||||||||||
цифрового преобразования. |
|
|
|
|
|
|
|
разрядного АЦП2. |
|
|
|
|
|
|
||||||
Рис. 16. Структурная схема и временные диаграммы работы |
|
Рис. 17. АЦП с плавающей запятой |
|
|||||||||||||||||
|
АЦП “быстрого интегрирования” |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Âõîä |
ÓÂÕ1 |
|
ÀÖÏ1 |
СХЕМА |
|
|
|
|
|
|
|
R2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
УПРАВЛЕНИЯ |
|
|
|
|||||
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|||
|
S1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
R1 |
|
|
|
Kомпаратор |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выход |
|
|||||
Âõîä |
|
|
ÎÓ1 |
|
|
K1 |
|
|
|
|
|
|
|
ÓÂÕ2 |
ÀÖÏ2 |
|
||||
S2 |
S3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A0000B15 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
СХЕМА УПРАВЛЕНИЯ |
Выход |
|
Программируемый |
|
|
|
|
|
||||
|
I2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
усилитель |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
I3 |
|
E |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Структура может быть дополнена схемой автокалибровки ну ля, и |
|||||||||||
|
|
|
|
|
Kомпаратор |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
K2 |
|
|
|
|
схемой выделения полярности. |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Схема работает следующим образом: входное напряжение VIN |
|||||||||
|
|
Управление |
|
|
|
|
|
|
|
через УВХ1 поступает на вход АЦП1, который быстро и грубо |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
оцифровывает входной сигнал. Выходной код АЦП1 задает |
|||||||||||
|
|
|
ключами |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
à) |
|
|
|
|
|
|
значение Kус ПУ. Усиленное напряжение поступает на УВХ2, а затем |
||||||||||
Óïð. S1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
преобразуется |
ñ |
помощью |
ÀÖÏ2. |
Четыре |
|
разряда |
ÀÖÏ1 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
соответствуют показателю степени, 12 разрядов АЦП2 — мантис се. |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
t0 |
|
t1 |
|
|
|
|
|
|
t |
Восстановление величины входного аналогового сигнала |
|||||||||
Выход ОУ1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
производится по формуле: |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
E |
|
|
|
VIN=((MANT/4096)–(4096/8192)) * (10 * 2exp/256), |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где exp — показатель степени в десятичной системе; MANT — |
|||||||||
Óïð. S2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
десятичное значение 12-разрядного слова, в котором 11 первых |
|||||||||
|
|
|
t2 |
|
|
|
|
|
|
t |
разрядов соответствует мантиссе, а 12-й является |
|||||||||
Óïð. S3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
дополнительным. |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
A0000B14 |
|
á) |
|
|
|
|
t3 |
t |
Например, построенный по такой схеме АЦП обладает следующ ими |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
параметрами: 16-разрядный выход с”плавающей запятой” при 20- |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Схема управления |
содержит тактовый |
генератор, |
счетчики |
разрядном динамическом диапазоне (разрешающая способно сть |
||||||||||||||||
10 ìê â |
диапазоне 10 В), |
время |
преобразования 3 |
ìêñ. |
||||||||||||||||
импульсов |
старших |
и младших разрядов, |
регистры |
и схему |
||||||||||||||||
Обеспечивается 12-разрядная точность преобразования сигн алов |
||||||||||||||||||||
управления ключами. На интервале времени между t1 è t2 тактовый |
||||||||||||||||||||
с частотой до 160 кГц в динамическом диапазоне 120 дБ. |
1 |
|||||||||||||||||||
генератор заполняет одновременно счетчики старших и мла дших |
||||||||||||||||||||
разрядов, а на интервале от t2 äî t3 — только счетчик младших |
Алгоритмические АЦП |
|
|
|
|
|||||||||||||||
разрядов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Принцип работы АЦП на интервале времени от t1 äî t3 аналогичен |
Структурная схема и временная диаграмма, поясняющая прин цип |
|||||||||||||||||||
действия алгоритмического АЦП, приведены соответственн о на |
||||||||||||||||||||
принципу |
работы |
”классического” |
ÀÖÏ |
ñ |
|
трехтактным |
Ðèñ.18,à,á. На рисунке не показаны схемы подстройки напряжения |
|||||||||||||
интегрированием на соответствующем интервале. |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
смещения нуля усилителя, Kóñ усилителя и напряжения смещения |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
При малых входных напряжениях (меньше Е) K1 выдает на схему |
УВХ. Алгоритм работы таких АЦП похож на бинарное деление. |
|||||||||||||||||||
Входной сигнал через УВХ поступает на вход усилителя (S1 в |
||||||||||||||||||||
управления |
команду, не позволяющую |
включать |
êëþ÷ S2 è |
|||||||||||||||||
положении 1) и усиливается в два раза. Если величина удвоен ного |
||||||||||||||||||||
заполнять счетчик старших разрядов. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
сигнала больше VREF, òî VREF вычитают из величены сигнала (S2 в |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Характеристики этих преобразователей в большой степени зависят |
положении 1). В противном случае удвоенное значение входно го |
|||||||||||||||||||
от качества и размещения внешних элементов и от топологии |
сигнала используется в качестве остатка (S2 в положении 2). |
|||||||||||||||||||
”земли”. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.18. Структурная схема и временная диаграмма работы |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
В настоящее время |
выпускаются |
ÀÖÏ |
с тремя |
|
источниками |
|
S1 |
|
алгоритмического АЦП. |
|
|
|
||||||||
разряжающих токов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ÊÓÑ = 2 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Âõîä |
1 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ÓÂÕ |
|
|
|
|
|
|||
АЦП с ”плавающей запятой” |
|
|
|
|
|
|
|
VIN |
2 |
|
|
|
|
Выход |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Отдельно в ряду многоразрядных преобразователей стоят так |
|
|
|
|
+ |
VREF |
|
S2 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
1 |
VREF |
|
||||||||||||||
называемые АЦП с”плавающей запятой”. Входной аналоговый |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
à) |
– |
|
2 |
|
|
||||||||||||
сигнал с помощью устройства, стоящего на входе АЦП (зачаст ую |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
программируемого измерительного усилителя), приводится к |
|
1.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
номинальному |
значению входного |
сигнала |
ÀÖÏ. È åñëè Âàì |
VREF |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
встретится ”16-ти разрядный АЦП с ”плавающей запятой”, то |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
необходимо убедиться, что речь идет действительно о 16- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
разрядной точности, а не о 16-разрядном динамическом |
|
0.6 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
диапазоне, так как точность в основном определяется встро енным |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
АЦП и может не превышать 10...12 разрядов. |
|
|
|
|
|
0.3 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Рассмотрим принцип действия на примере преобразователя Ðèñ( . |
1.2 |
|
|
A0000B17 |
17), который состоит из 4–разрядного параллельного АЦП1, двух |
|
|
||
|
Çíàê 1p 2p |
3p |
t |
|
УВХ, управляющего автомата (УА), программируемого усилителя |
|
á) |
|
|
21
АЦП, СТРУКТУРЫ И АЛГОРИТМЫ
Полученный остаток затем усиливается в два раза для использования в качестве входного при определении следу ющего разряда. Kаждый определенный разряд запоминается в цифров ой части, откуда передается во вне после завершения цикла преобразования. В данном примере VIN ≈ 0.3 * VREF. После определения знакового разряда Vвх умножается на 2. Это напряжение имеет значение 0.6 * VREF и становится входным в следующем цикле. Значение первого разряда равно ”0”, так ка к удвоенное значение VIN меньше VREF. Новое значение VIN после удвоения становится равным 1.2 * VREF, следовательно значение второго разряда равно ”1”. Опорное напряжение должно вычитаться из выходного сигнала, чтобы после усиления в д ва раза получить правильное значение напряжения, равное 0.4 * VREF.
Основным источниками погрешности такого типа преобразователей являются напряжение смещения ОУ и компаратора, шум и инжекция заряда через KМОП ключи, неточность установления коэффициента усиления.
В практических схемах предусмотрена калибровка напряже ния смещения и автоматическая подстройка Kóñ.
K преимуществам данной схемы относятся: простота аппарату рной реализации, так как требуется небольшое число прецизионн ых аналоговых элементов; возможность проведения операции усиления входного сигнала несколько раз (эквивалентно программируемому усилителю).
Недостатками преобразователей такого типа являются чувствительность к VREF в контуре обратной связи, если напряжение смещения велико, оно может вызывать нелинейность, посколь ку оно усиливается на каждом цикле; необходимость для опреде ления значения каждого разряда выполнять три аналоговые опера ции, что приводит к ограничению по быстродействию из-за конечного времени установления усилителя.
числа преобразований с последующим усреднением получае тся |
||
дробное значение МЗР (q/4 на рисунке). |
|
|
Второй важный момент — это автоматический перенос спектра шума |
||
квантования в более высокочастотную область при высокочастотной |
||
дискретизации низкочастотного сигнала (Ðèñ.20). |
|
|
Рис. 20. Формирование и перенос шума квантования |
||
a |
Шум квантования |
|
|
|
|
Интересующая |
|
FS/2 |
|
|
|
полоса частот |
|
|
|
Сформированный шум |
|
b |
|
|
Интересующая |
|
FS/2 |
|
|
|
полоса частот |
|
|
|
Частота среза цифрового фильтра |
|
c |
|
|
Интересующая |
|
FS/2 |
A0000Z01 |
|
|
полоса частот |
|
|
|
|
|
Сигма-дельта АЦП |
|
|
|
|
|
Структурная схема Сигма-Дельта АЦП первого порядка приведена |
|||||||||||
Своим названием такие преобразователи обязаны наличию в них |
íà Ðèñ. 21. Основной принцип его действия состоит в том, что в |
||||||||||||||||
аналоговую схему с ООС и высоким коэффициентом усиления п ри |
|||||||||||||||||
двух блоков: |
|
|
|
|
|
|
разомкнутой обратной связи включен 1-разрядный ЦАП |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
”сигма” — наличие интегратора ”дельта” — наличие |
(фактически — ключ и два источника опорного напряжения +VREF è |
||||||||||||||||
дифференциального усилителя. Один из принципов заложенн ых в |
–VREF), который стремится свести к нулю значение напряжения на |
||||||||||||||||
такого рода преобразователях, позволяющий уменьшить |
входе интегратора. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
погрешность |
вносимую |
шумами, а |
следовательно |
увеличить |
Рис. 21. Структурная схема Сигма-Дельта АЦП первого |
||||||||||||
разрешающую способность |
— ýòî |
усреднение результатов |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
порядка |
|
|
||||||||||
измерения. Проиллюстрировать это можно на методе Гетти, когда |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
fS |
|
|||||||||
íà |
входной |
сигнал |
ÀÖÏ |
накладывается |
ïðè |
помощи |
|
|
|
|
Òàêò ÊfS |
|
|
||||
|
Сумматор |
|
|
|
|
||||||||||||
дополнительного ЦАП равномерно распределенный шумовой |
|
|
|
Компаратор |
|
Выходной |
|||||||||||
|
+ Σ |
|
|
|
|||||||||||||
сигнал размахом болше 1 МЗР (Ðèñ.19). При выполнении большого |
Âõîä |
|
(1 ðàçð. ÀÖÏ) |
ЦИФРОВОЙ |
êîä N áèò |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
VIN |
|
– |
|
|
|
Управление |
ФИЛЬТР И |
|
|
|
Рис. 19. Принцип усреднения шума квантования |
|
|
+VREF (1B) |
|
ДЕЦИМАТОР |
fS |
||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 áèò, ÊfS |
|
||||||||
|
|
Êîä |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 разрядный |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
–VREF (–1B) |
ÖÀÏ |
|
|
|
|
||
|
|
11 |
|
q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Сигма-дельта модулятор |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A0000B16 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
10 |
|
|
|
|
|
Таблица 4 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. Тактовый |
Выходное |
Выходное |
Выходное |
Выход |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
напряжение |
напряжение |
напряжение |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
период |
ÖÀÏ , Â |
|||
01 |
|
|
|
q/4 |
|
|
|
|
|
, Â |
 |
, Â |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
VIN |
1 |
0.6 |
0.6 |
1 |
+1 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
–0.4 |
0.2 |
1 |
+1 |
|
|
|
q |
2q |
3q |
|
4q |
3 |
–0.4 |
–0.2 |
0 |
–1 |
|||
|
|
|
|
|
|
Равномерно |
4 |
1.6 |
1.4 |
1 |
+1 |
|||
|
|
|
|
|
|
5 |
–0.4 |
1.0 |
1 |
+1 |
||||
|
|
|
|
|
|
распределенный |
||||||||
|
|
|
|
|
|
шумовой сигнал |
6 |
–0.4 |
0.6 |
1 |
+1 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A0000Z07 |
7 |
–0.4 |
0.2 |
1 |
+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
–0.4 |
–0.2 |
0 |
–1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
22
АЦП, СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Принцип действия пояснен в Таблице 4 на примере преобразования входного сигнала, равного 0,6 В.
В нулевом тактовом периоде выходы Интегратора и ЦАП ”заземляются” и на них задается строго определенное исхо дное состояние. Затем система проходит через показанную (см. та бл. 4) последовательность состояний. В тактовые периоды 2 и 7 состояния системы идентичны, так как при неизменном входн ом сигнале цикл работы занимает пять тактовых периодов. Усреднение выходного сигнала ЦАП за цикл действительно дает величин у напряжения 0,6В:
(+1–1+1+1+1):5=0,6
Для работы такого преобразователя необходимо, чтобы его входной сигнал за время усреднения можно было считать постоянным, т.е. частота выборки должна быть намного больше частоты входного сигнала.
Если выполнить это условие, то для превращения потока бит ов в десятичный сигнал можно воспользоваться фильтром низких частот (ФНЧ). На приведенном рисунке это цифровой фильтр. K достоинствам схем, работающих по такому принципу, можно отнести: возможность увеличения разрешающей способност и за счет увеличения времени интегрирования, большую по сравн ению с АЦП двухтактного и многотактного интегрирования, скорос ть преобразования (на три порядка), небольшую стоимость, мало е количество аналоговых структур, устранение влияния поме х от источников питания за счет наличия фильтра.
СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АЦП ___________
В настоящее время в мире выпущено и выпускается огромное количество аналого-цифровых преобразователей. Только одни таблицы с основными параметрами могут занять всю эту книг .уМы предлагаем Вашему вниманию таблицы со сравнительными характеристиками тех приборов, которые сегодня конкурир уют на мировом рынке между собой. Некоторые приборы, наиболее интересные на наш взгляд, описаны далее в этой книге более подробно. В таблицах в основном приведены те параметры, в которых между приборами имеются существенные отличия или они наиболее важны для данного класса преобразователей. Так для АЦП, приведенных в Таблице 5, важным параметром является количество эффективных разрядов на высокой частоте (ENOB, ВЧ ), а для Таблицы 6 –сочетание быстродействия и мощности. Цены указаны по материалам фирм производителей и не включают в себя
Таблица 5. Сравнительные характеристики 10-разрядных быстродействующих АЦП (20 MSPS-50 MSPS)
Фирма |
Прибор |
Скорость |
Мощность |
ENOB |
ENOB |
Встроенный |
Öåíà |
|
(MSPS) |
(ìÂò) |
Í× |
Â× |
ÈÎÍ |
$** |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ADI |
AD9050 |
40 |
315 |
9.1 |
9 |
Åñòü |
19.90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
AD876* |
20 |
160 |
9 |
8.2 |
Íåò |
9.95 |
||
|
||||||||
Crystal |
CS5480 |
40 |
375 |
9.3 |
8.7 |
Åñòü |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
CS5481 |
20 |
200 |
9.2 |
|
Åñòü |
|
||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Philips |
TDA8760 |
50 |
850 |
8.25 |
8 |
Íåò |
40.00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
TDA8762 |
40 |
380 |
9.4 |
9 |
Íåò |
40.00 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Harris |
HI5702 |
40 |
600 |
9 |
8.8 |
Íåò |
40.00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
HI5703 |
40 |
400 |
9 |
8.8 |
Íåò |
40.00 |
||
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
SPT |
SPT7860 |
40 |
200 |
8.8 |
8.3 |
Íåò |
40.00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* - подробно описан на ñòð. 99. ** - для партии 1000 штук.
таможенные пошлины и спецналог. Зачастую цена указывается для наиболее дешевой модификации прибора и для других модификаций может отличаться в несколько раз. К тому же, цена сильно зависит от количества приборов в партии. Но несмот ря на это, таблицы отражают реальные соотношения.
Таблица 6. Сравнительные характеристики 8-разрядных микромощных АЦП (10 MSPS-50 MSPS)
Наименование |
Фирма |
Скорость |
Мощность |
Öåíà |
|
|
(MSPS) |
(ìÂò) |
|
|
|||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
AD775 * |
Analog Devices |
20 |
60 |
$7.89 |
|
|
MP87L75 |
Micropower |
10 |
35 |
$7.00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
MP7684 |
Micropower |
10 |
375 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
MP7690 |
Micropower |
10 |
375 |
$20.00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
MP7690A |
Micropower |
14 |
400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
MP7684A |
Micropower |
14 |
400 |
|
|
|
MP8775 |
Micropower |
20 |
125 |
$6.44 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
MP8785 |
Micropower |
20 |
85 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CXD1175 |
Sony |
20 |
90 |
$6.88 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CXA1096 |
Sony |
20 |
350 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CXA1296 |
Sony |
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CXA1016P |
Sony |
30 |
440 |
$27.00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CXD1179 |
Sony |
35 |
90 |
$17.60(101) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CXA1056P |
Sony |
50 |
550 |
$49.00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
TMC1173 |
Raytheon/TRW |
10 |
80 |
&6.95(1K) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
TMC1175XXC20 |
Raytheon/TRW |
20 |
175 |
&5.25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
TMC1175XXC30 |
Raytheon/TRW |
30 |
215 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
TMC1175XXC40 |
Raytheon/TRW |
40 |
250 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
TMC1038 |
Raytheon/TRW |
25 |
700 |
&7.50 |
|
|
TMC1058R3C |
Raytheon/TRW |
30 |
|
&4.50(10K) |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
SPT1175 |
Signal Processing |
20 |
90 |
|
|
|
|
Technology |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CA3318C |
Harris |
15 |
150 |
$31.00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
HI-5700 |
Harris |
20 |
550 |
$13.00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
TDA8708 |
Phillips |
30 |
|
$11.00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
TDA8703 |
Phillips |
40 |
300 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
TDA8703T |
Phillips |
40 |
300 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
TDA8715 |
Phillips |
50 |
150 |
$25.00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
TLC5502-5 |
TI |
10 |
|
$10.34(1K) |
|
|
TLC5503-5 |
TI |
10 |
|
$8.34(1K) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
TLC5503-2 |
TI |
20 |
180 |
$8.34(1K) |
|
|
TLC5510 |
TI |
20 |
90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
BT208 |
Brooktree |
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ADC-304 |
Datel |
20 |
|
$14.00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ADC-208 |
Datel |
20 |
|
$50.00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ADC-222 |
Datel |
25 |
|
$50.00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ADC-301 |
Datel |
30 |
|
$34.00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ADC-302 |
Datel |
50 |
|
$41.00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
MN5902 |
Micronetworks |
20 |
400 |
$42.00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* - подробно описан на ñòð. 71. Совместим по выводам с CXD1175, TMC1175, TLC5510.
23
АЦП, СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Таблица 7. Сравнительные характеристики 12-разрядных АЦП (300 kSPS -800 kSPS).
Наименование |
Фирма |
Питание (В) |
Òîê |
Скорость |
Òîê (Ipd) |
INL |
SNR |
Êîë-âî |
Корпус |
Ò°Ñ |
Öåíà |
|
(ìÀ) |
(kSPS) |
(ìêÀ) |
(ÌÇÐ) |
(äÁ) |
каналов |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
AD7853 |
ADI |
3 & 5 |
5.0 |
200 |
5 |
±1 |
70 |
1 |
24-SSOP |
–40/85 |
$8.95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
AD7858 |
|
3 & 5 |
5.0 |
200 |
5 |
±1 |
70 |
8 |
|
–40/85 |
$9.95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
AD78553L |
ADI |
3 & 5 |
1.8 |
100 |
5 |
±1 |
70 |
1 |
24-SSOP |
–40/85 |
$6.45 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
AD7858L |
|
3 & 5 |
1.8 |
100 |
5 |
±1 |
70 |
8 |
|
–40/85 |
$6.95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
AD7896* |
ADI |
3 & 5 |
4.0 |
100 |
15 |
±1 |
70 |
1 |
8-SOP |
–40/85 |
$6.75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
MAX186/8 |
Maxim |
5 |
2.5 |
133 |
10 |
±1 |
70 |
8 |
20-SSOP |
0/70 |
$8.95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
MAX187/9 |
Maxim |
5 |
2.0 |
75 |
10 |
±1 |
70 |
1 |
8-DIP |
0/70 |
$7.45 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
LTC1285/8 |
LTC |
3 |
0.39 |
7.5 |
3 |
±2 |
|
1/2 |
8-SOP |
0/70 |
$4.65 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
LTC1286/98 |
LTC |
5 |
0.64 |
12.5 |
3 |
±2 |
|
1/2 |
8-SOP |
0/70 |
$4.65 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
LTC1282 |
LTC |
3 |
8.0 |
140 |
|
±1 |
|
1 |
24-SOP |
–40/85 |
$13.47 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
TLC2543 |
TI |
5 |
2.6 |
66 |
25 |
±1 |
|
11 |
20-SOP |
0/70 |
$5.25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
HI5810 |
Harris |
5 |
8.0 |
100 |
|
±2 |
|
1 |
24-SOP |
0/70 |
$7.50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
HI5813 |
Harris |
3 |
3.0 |
40 |
|
±2 |
|
1 |
24-SOP |
0/70 |
$8.50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
MB88101 |
Fujitsu |
3 & 5 |
2.3 |
50 |
10 |
±3 |
|
4 |
16-SSOP |
–20/85 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ADC12030/2/4/8(4) |
NSC |
5 |
6.5 |
73 |
12 |
±1 |
65 |
1/2/4/8 |
16 — 28 -SO |
–40/85 |
$12.06 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ADC12L030/2/4/8(4) |
NSC |
3 |
5 |
73 |
12 |
±1 |
65 |
1/2/4/8 |
16 – 28 -SO |
–40/85 |
$12.06 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* - подробно описан на ñòð.186.
Таблица 8. Сравнительные характеристики 12-разрядных АЦП (300 kSPS -800 kSPS)
Параметр |
Analog Devices (ADI) |
Maxim |
LTC |
Burr Brown |
AD7892* |
Max120/122 |
LTC1278 |
ADS7810/19 |
|
Скорость (kSPS) |
600 |
500/300 |
520 |
800 |
|
|
|
|
|
Мощность (мВт) |
90 |
315 |
150 |
250 |
|
|
|
|
|
Питание (В) |
5 Â |
5 Â & -12/15 Â |
5 Â èëè ±5 Â |
±5 Â |
|
|
|
|
|
Дежурный режим |
Åñòü |
Íåò |
Åñòü |
Íåò |
|
|
|
|
|
|
±5 Â |
±5 Â |
0 – 5 Â |
±2.5 Â |
|
|
|
|
|
Входной диапазон (В) |
±10 Â |
|
±2.5 Â |
±10 Â |
|
|
|
|
|
0-2.5 Â |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
±2.5 Â |
|
|
|
|
|
|
|
|
Перегрузка по входу (В) |
±17 Â |
±15 Â |
GND – 0.3 Â; VDD + 0.3 Â |
±15 Â |
|
|
|
|
|
ÈÎÍ |
Внешн. или Внутр. |
Внешн. или Внутр. |
Внутр. |
Внешн. или Внутр. |
|
|
|
|
|
Интерфейс |
Паралл. или Последов. |
Паралл. |
Паралл. |
Паралл. |
|
|
|
|
|
Öåíà $ (1000 øò.) |
13.6 |
16/12 |
15.25 |
29.45 |
* - подробно описан на ñòð.166.
Таблица 9. Сравнительные характеристики 12-разрядных АЦП (1.5 MSPS 40MSPS)
|
|
|
Analog |
Analog |
Analog |
Analog |
Linear |
National |
Harris |
CLC949/ |
Burr-Brown |
|
Параметр |
Devices (ADI) |
Devices (ADI) |
Devices (ADI) |
Devices (ADI) |
Technology (LT) |
|||||||
12662 |
HI5805 |
ATT1220 |
ADS605 |
|||||||||
|
|
|
AD9220* |
AD9042 |
AD9022* |
AD1672 |
LTC1410 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Скорость (MSPS) |
10 |
40 |
20 |
3 |
1.25 |
1.5 |
5 |
20 |
10 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Частота Найквиста |
5 |
20 |
10 |
1.5 |
0.625 |
0.75 |
2.5 |
10 |
5 |
|||
(MSPS) |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
INL (ÌÇÐ) |
|
±0.5 |
±0.75 |
±1.3 |
±1.0 |
±1.0 |
±1.5 |
±1 |
±0.5 |
±0.5 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
DNL (ÌÇÐ) |
|
±0.25 |
±0.3 |
±0.5 |
±0.5 |
±1.0 |
±0.95 |
±0.5 |
±1.2 |
±0.8 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
SINAD (äÁ) |
|
(Tèï.) |
70 |
67.5 |
67 |
68 |
70 |
70 |
TBD |
63 |
67 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
(Ìèí.) |
69 |
64 |
64 |
63 |
68 |
67 |
67 |
59 |
64 |
||
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Встроенный ИОН |
Åñòü |
Åñòü |
Åñòü |
Åñòü |
Åñòü |
Íåò |
Åñòü |
Åñòü |
Åñòü |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мощносrь |
|
(Tèï.) |
250 |
575 |
1400 |
240 |
160 |
|
200 |
Зависит от |
1400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
(ìÂò) |
|
(Maêñ.) |
310 |
|
|
363 |
230 |
200 |
250 |
(MSPS) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Öåíà $(100 øò.) |
|
35.00 |
$98 |
173 |
35 |
26 |
38 |
51.85 |
56.25 |
280 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Öåíà $ (1000 øò.) |
29.00 |
$83.30 |
147 |
29.90 |
24 |
35 |
|
49 |
200 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* - подробно описан на ñòð. 214/196
24
АЦП, СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Таблица 10. Сравнительные характеристики многоканальных 12-р азрядных АЦП (25 kSPS-50kSPS)
Наименование |
Фирма |
Скорость |
Выходной код |
Кол-во каналов |
Питание |
Вх. напряжение |
Мощность |
Öåíà |
|
(kSPS) |
(Â) |
(Â) |
(ìÂò) |
||||||
|
|
|
|
|
|||||
LTC1289 |
LTC |
25 |
Последоват. |
8 |
3 èëè ±3 |
1.2 |
15 |
$18.35 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
LTC1290 |
LTC |
50 |
Последоват. |
8 |
5 èëè ±5 |
1.2 |
60 |
$6.70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
LTC1293/4/6 |
LNC |
46 |
Последоват. |
6/8/8 |
5 èëè ±5 |
1.2 |
60 |
$9.50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
MAX186 |
MAXIM |
133 |
Последоват. |
8 |
5 |
5 |
12 |
$8.95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
MAX188 |
MAXIM |
133 |
Последоват. |
8 |
5 |
5 |
13 |
$8.44 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
MAX180/1 |
MAXIM |
100 |
Параллельн. |
8/6 |
+5 & –15 |
5, 2.5 |
155 |
$12.75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
MAX182 |
MAXIM |
200 |
Параллельн. |
4 |
+5 & –15 |
5 |
190 |
$17.55 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
MAX197 |
MAXIM |
100 |
Последоват. |
8 |
+5 |
±10 |
|
$9.90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
TLC2543 |
TI |
<100 |
Последоват. |
11 |
5 |
5 |
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
MB88101A |
FUJITSU |
50 |
Последоват. |
4 |
3.3 & 5 |
3.3 & 5 |
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
LM12454/8 |
NATIONAL |
88 |
Параллельн. |
4/8 |
5 |
5 |
30 |
$21.60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
LM12H454/8 |
NATIONAL |
160 |
Параллельн. |
4/8 |
5 |
5 |
34 |
$24.90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
SP8530 |
SIPEX |
242 |
Последоват. |
2 |
5 |
2.5 |
60 |
$9.95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
SP8120/1 |
SIPEX |
100 |
Параллельн. |
8 |
12/15 & 5 |
5 |
200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
SP8480/1 |
SIPEX |
100 |
Побайтн. |
8 |
12/15 & 5 |
5 |
200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
AD7890* |
ADI |
100 |
Последоват. |
8 |
5 |
0 - 2.5; 0 - 4; ±10 |
50 |
$10.20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
AD7891 |
ADI |
500 |
Параллельн. и |
8 |
5 |
±10.5; ±5; 2.5; ±2.5 |
75 |
$14.75 |
|
последоват. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
AD7803 |
Burr-Brown |
117 |
Побайтный |
4 |
5 |
0…5 |
10 |
$12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* - подробно описан на ñòð.301.
Таблица 11. Сравнительные характеристики Сигма-Дельта АЦП |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рабочая |
Частота |
Питание |
|
Мощность |
SNR |
INL |
Êîë-âî |
Выходной |
Внутренний |
|
|
Прибор |
Фирма |
Разрядн. |
полоса |
дискретизации |
|
|
|
|||||||
(Â) |
|
(ìÂò) |
(äÁ) |
(%) |
каналов |
êîä |
ÈÎÍ |
|
|
|||||
|
|
|
(Ãö) |
(êÃö) |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
AD776 |
ADI |
12/16 |
50êÃö |
100 – 400 |
5 |
|
300 |
90 |
0.003 |
1 (äèô.) |
Послед. |
Åñòü |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
AD7710* |
ADI |
12-24 |
2.62 – 262 |
0.01 – 1 |
5 |
|
25 |
– |
0.0015 |
1 (äèô.) |
Послед. |
Åñòü |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
AD7714* |
ADI |
24 |
2.62 – 262 |
0.01 – 1 |
3 èëè 5 |
|
3 èëè 5 |
– |
0.0015 |
5 èëè |
Послед. |
Åñòü |
|
1 |
|
3 (äèô.) |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
AD7715 |
ADI |
16 |
5 – 131 |
0.02 – 0.5 |
3 èëè 5 |
|
2.5 èëè 5 |
– |
0.0015 |
1 (äèô.) |
Послед. |
Åñòü |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ADS1210 |
Burr-Brown |
24 |
|
0.01 – 1 |
5 |
|
40/80 |
– |
0.003 |
1 (äèô.) |
Послед. |
Åñòü |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CS5505 |
Crystal |
16 |
17 – 84 |
0.05 – 0.25 |
±5 |
|
3.2 |
– |
0.003 |
4/1 |
Послед. |
Åñòü |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CS5508 |
Crystal |
20 |
17 – 52 |
0.05 – 0.15 |
±5 |
|
3.2 |
– |
0.003 |
4/1 |
Послед. |
Åñòü |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CS5323** |
Crystal |
24 |
500 |
– |
±5 |
|
100 |
– |
– |
1 |
Послед. |
Åñòü |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* - подробно описаны на ñòð.131/249. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
** - комплект из двух микросхем –модулятор и цифровой фильтр. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Сложность нормирования параметров Сигма–Дельта АЦП |
такого класса преобразователей являются AD7710/7714, CS5520, |
|
||||||||||||
обусловлена тем, что многие из параметров задаются |
CS5323 и т.п. Если АЦП используется в области |
|
||||||||||||
программным путем. К тому же нормируемые характеристики т аких |
высококачественной звукотехники, мультимедиа (музыкальные |
|
||||||||||||
преобразователей очень сильно отличаются в зависимости от |
синтезаторы, цифровые приемники и магнитофоны, CD-плейеры и |
|
||||||||||||
области применения. Так, если АЦП используется в области |
т. п.), то на первый план выходят такие параметры, как: отношен ие |
|
||||||||||||
метрологии (сило- и массоизмерители, хроматографы, поверо чное |
сигнал/шум (SNR), отношение сигнал/шум+ искажения (SINAD), |
|
||||||||||||
оборудование, высокоточные системы сбора данных и т. п.), то |
суммарный коэффициент гармоник (THD), неравномерность АЧХ и |
|
||||||||||||
наиболее важными являются такие характеристики, как |
т. д. Характерным представителем такого класса преобразова телей |
|
||||||||||||
нелинейность, погрешность в начальной и конечной точках ш калы и |
являются АЦП типа AD1877/78/79 и т.п. На некоторые |
|
||||||||||||
т. п. Однако в некоторых областях (например в сейсмологии) ва жно |
преобразователи (например, AD776) нормируется широкий спектр |
|
||||||||||||
именно непропадание кодов и монотонность, а нелинейность |
параметров, что позволяет их использовать и в той, и в друго й |
|
||||||||||||
характеристики второстепенна. Характерными представите лями |
области. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
25
|
|
|
|
|
|
|
|
572ÏÂ1 |
||
|
|
|
СХЕМА ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ АЦП |
|||||||
|
|
|
Торговые |
|
|
|
|
|
|
|
Аналог: AD7570 |
|
|
знаки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
изготовителей |
|
|
|
|
|
|
|
ОСОБЕННОСТИ _____________________________ |
|
D1 |
D12 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ω Функция АЦП при подключении внешнего компаратора |
|
|
|
|
|
|
572ÏÂ1 |
|||
ω Функция ЦАП при подключении внешнего операционного усил ителя |
|
|
|
|
|
|
||||
ω Побайтный ввод/вывод |
|
|
ВХОДНАЯ |
|
|
ВЫХОДНАЯ |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
ЛОГИКА |
|
|
|
ЛОГИКА |
|
|
|
ТИПОНОМИНАЛЫ ___________________________ |
ST |
СДВИГАЮЩИЙ |
|
|
|
РЕГИСТР |
|
|
||
|
|
CLK |
|
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО |
COMP |
|||||
|
|
РЕГИСТР |
|
|||||||
|
|
|
|
ПРИБЛИЖЕНИЯ |
|
|
||||
572ÏÂ1À,Á |
áÊÎ.347.182 – 03ÒÓ |
CI |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Ê572ÏÂ1À,Á |
áÊÎ.347.182 – 03ÒÓ |
INS |
|
|
|
|
|
|
|
|
ÊÐ572ÏÂ1À,Á |
áÊÎ.348.432 – 03ÒÓ |
EOC |
|
РЕГИСТР ЦАП |
|
|
STR |
|||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
CO |
|
|
|
|
|
|
|
|
ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ __________________________ |
CNTO |
СХЕМА |
|
|
|
|
|
|
OUT2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
CNT1 |
УПРАВЛЕНИЯ |
|
R |
R |
R |
2R |
ÖÀÏ |
|
|
|
|
|
|
4 |
2 |
|
OUT1 |
||
|
|
CNT2 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полупроводниковая ИС 572ПВ1 предназначена для построения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
маломощного АЦП на 12 двоичных разрядов для работы в |
|
|
|
|
|
|
|
|
A1404B01 |
|
электронной аппаратуре широкого применения и выполняет : |
|
VCC1 VCC2 AGND DGND COM2 R |
R |
|
IN1 IN2 COM1 R |
VREF |
||||
|
|
|
|
|||||||
– функцию АЦП последовательного приближения совместно с |
|
|
4 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
внешним компаратором (усилителем) с выводом параллельно го |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
двоичного кода; |
|
Функции выбираются при помощи логических сигналов, |
||||||||
– функцию умножающего цифроаналогового преобразователя |
подаваемых на входы управления CNT0, CNT1, CNT2 и STR |
|||||||||
совместно с внешним операционным усилителем; |
(см. ”Таблицу функций”). Типовая схема включения микросхемы в |
|||||||||
– побайтный вывод/ввод цифровой информации для |
режиме АЦП приведена на Ðèñ. 1. Микросхема выпускалась в |
|||||||||
согласования с 8-разрядной шиной данных. |
|
корпусах типа 2123.40-2 и 4134.48-2. |
|
|
|
|
|
|||
ЦОКОЛЕВКА КОРПУСОВ ___________________________________________________________________
40-выводной корпус типа 2123.40-2.
В скобках приведены номера выводов для К572ПВ1 в 48-выводном ко рпусе типа 4134.48-2.
|
|
|
(вид сверху) |
|
|
|
|||
(1) |
Последовательный вход |
INS |
1 |
|
40 |
AGND |
Аналоговая земля |
(48) |
|
(2) |
Вход управления СР |
CNT0 |
2 |
|
39 |
OUT2 |
Аналоговый выход 2 |
(47) |
|
(3) |
Напряжение питания |
VCC1 |
3 |
|
38 |
OUT1 |
Аналоговый выход 1 |
(46) |
|
(4) |
Цифровой вход/выход 1 (СЗР) |
D1 |
4 |
|
37 |
COM1 |
Общий вывод резисторов от ΙN1 è ΙN2 |
(45) |
|
(5) |
Цифровой вход/выход 2 |
D2 |
5 |
|
36 |
í.ï. |
|
|
|
(6) |
Цифровой вход/выход 3 |
D3 |
6 |
|
35 |
IN2 |
Аналоговый вход 2 |
(44) |
|
(7) |
Цифровой вход/выход 4 |
D4 |
7 |
|
34 |
CI |
Âõîä "Öèêë" |
(28) |
|
(8) |
Цифровой вход/выход 5 |
D5 |
8 |
ÊÐ572ÏÂ1 |
33 |
VREF |
Опорное напряжение |
(42) |
|
(9) |
Цифровой вход/выход 6 |
D6 |
9 |
32 |
R/2 |
Вывод резистора R/2 |
(41) |
||
|
|||||||||
(10) |
Цифровой вход/выход 7 |
D7 |
10 |
|
31 |
R/4 |
Вывод резистора R/4 |
(40) |
|
(11) |
Цифровой вход/выход 8 |
D8 |
11 |
|
30 |
í.ï. |
|
|
|
(12) |
Цифровой вход/выход 9 |
D9 |
|
|
|
COM2 |
Общий вывод резисторов R/2; R/4 |
(32) |
|
12 |
|
29 |
|||||||
(13) |
Цифровой вход/выход 10 |
D10 |
|
|
|
R |
Конечный вывод матрицы R-2R |
(31) |
|
13 |
|
28 |
|||||||
(14) |
Цифровой вход/выход 11 |
D11 |
|
|
|
DGND |
Цифровая земля |
(30) |
|
14 |
|
27 |
|||||||
(15) |
Цифровой вход/выход 12 (МЗР) |
D12 |
|
|
|
STR |
Вход стробирования ЦАП |
(29) |
|
15 |
|
26 |
|||||||
(16) |
Вход управления МР |
CNT1 |
|
|
|
í.ï. |
|
|
|
16 |
|
25 |
|
|
|||||
(17) |
Вход управления режимом |
CNT2 |
|
|
|
IN1 |
Аналоговый вход 1 |
(43) |
|
17 |
|
24 |
|||||||
(22) |
Выход "Цикл" |
CO |
|
|
|
ST |
Запуск (старт преобразования) |
(27) |
|
18 |
|
23 |
|||||||
(23) |
Вход сравнения |
COMP |
|
|
|
EOC |
Готовность данных (конец преобразования) |
(26) |
|
19 |
|
22 |
|||||||
(24) |
Напряжение питания |
VCC2 |
|
|
|
CLK |
Вход тактового сигнала |
(25) |
|
20 |
|
21 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A1401C01 |
|
|
|
|
|
26
АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ |
572ÏÂ1 |
ОСНОВНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ____
при температуре +25±10°С
Наименование |
Типономинал |
Норма |
Режим |
Единицы |
|
параметра |
микросхемы |
измерения |
измерения |
||
|
|||||
|
572ÏÂ1À |
±2 |
|
ÌÇÐ |
|
|
|
|
|
|
|
Нелинейность |
572ÏÂ1Á |
±4 |
|
ÌÇÐ |
|
|
|
|
|
|
|
|
572ÏÂ1Â |
±8 |
VCC1 = 5 Â, |
ÌÇÐ |
|
|
|
|
|
||
|
572ÏÂ1À |
±4 |
ÌÇÐ |
||
Дифференциальная |
VCC2 = 15 Â, |
||||
572ÏÂ1Á |
±8 |
VREF = ±10.24 Â |
ÌÇÐ |
||
нелинейность |
|||||
|
572ÏÂ1Â |
±16 |
|
ÌÇÐ |
|
|
|
|
|
|
|
Погрешность полной |
572ÏÂ1À, 572ÏÂ1Á, |
±122 |
|
ÌÇÐ |
|
шкалы |
572ÏÂ1Â |
|
|||
|
|
|
|||
Выходное напряжение |
572ÏÂ1À, 572ÏÂ1Á, |
0.3 |
|
 (max) |
|
низкого уровня |
572ÏÂ1Â |
|
|||
|
|
|
|||
Выходное напряжение |
572ÏÂ1À, 572ÏÂ1Á, |
2.4 |
VCC1 = 5 Â, |
 (min) |
|
высокого уровня |
572ÏÂ1Â |
|
VCC2 = 15 Â, |
|
|
Ток потребления ΙCC1 |
|
3 |
ìÀ (max) |
||
572ÏÂ1À, 572ÏÂ1Á, |
VREF = –10.24 Â |
||||
Ток потребления ΙCC2 |
572ÏÂ1Â |
5 |
|
ìÀ (max) |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
ПРЕДЕЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ И |
|
||||
РЕЖИМОВ |
________________________________ |
||||
|
|
|
|
|
|
Наименование параметра |
Норма |
Единицы |
|
||
|
|
измерения |
|
||
|
|
не менее |
не более |
|
|
Напряжение источника питания |
4.75 |
16.5 |
 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Напряжение источника питания |
13.5 |
16.5 |
 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Опорное напряжение |
|
–15 |
15 |
 |
|
|
|
|
|
|
|
Входное напряжение высокого уровня |
2.4 |
16.5 |
 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Напряжение высокого уровня на входе сравнения |
10 |
16.5 |
 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Входное напряжение низкого уровня |
0 |
0.4 |
 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Входной ток высокого уровня |
– |
40 |
ìêÀ |
|
|
|
|
|
|
|
|
Входной ток низкого уровня |
– |
400 |
ìêÀ |
|
|
|
|
|
|
|
|
ТАБЛИЦА ФУНКЦИЙ ______________________
|
|
Входы управления |
Âõîä |
||
|
Выполняемая функция |
|
|
|
стробиро- |
|
CNT0 |
CNT1 |
CNT2 |
||
|
|
вания ЦАП |
|||
|
|
|
|
|
|
|
12-разрядный двоичный код |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
ÀÖÏ |
Двоичный код на цифровых выходных 1...4 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|||
Двоичный код на цифровых выходах 5...12 |
0 |
1 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
Разомкнутые цифровые выходы |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12-разрядный двоичный код |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
ÖÀÏ |
Двоичный код на цифровых входах 1...4 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
Двоичный код на цифровых входах 5...12 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Хранение двоичного кода в регистре ЦАП |
– |
– |
– |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ И
ЭКСПЛУАТАЦИИ ____________________________
1.При включении микросхемы с ТТЛ-схемами VCC1 = 5 Â, VCC = 15 Â.
2.В режиме однократного запуска вход ”ЦИKЛ” отключается от шины ”ЗЕМЛЯ” и соединяется с выходом ”ЦИKЛ”.
3.Допустимое значение статического потенциала не более 30 В .
4.Запрещается подача электрических сигналов на выводы микросхем при выключенных источниках питания.
5.Запрещается подача отрицательных напряжений на выводы микросхемы, кроме вывода ”ОПОРНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ”.
6.Запрещается подключение к незадействованным выводам микросхемы. Недопустимо попадание внешнего электрическ ого потенциала на крышку корпуса.
7.Разводку выводов ”АНАЛОГОВАЯ ЗЕМЛЯ”, ”АНАЛОГОВЫЙ ВЫХОД”, ”KОНЕЧНЫЙ ВЫВОД МАТРИЦЫ R-2R”, общий вывод резисторов 1, 2 к общей шине делать с минимальной длиной.
Рис. 1. Схема включения в режиме АЦП с внешним
|
|
|
|
|
|
|
|
компаратором. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CO |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ST |
D1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CLK |
D2 |
|
|
|
Выходной код |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
572ÏÂ1 |
|
|
|
|
|
|
|
(12 разрядов) |
|
|||
Âõîä |
|
|
|
|
|
|
|
IN1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
D12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Опорное |
|
|
|
|
|
|
|
VREF |
|
|
|
Готов |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
напряжение |
|
|
|
|
|
|
EOC |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
–VREF |
|
|
|
|
|
|
|
COMP |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
VÑÑ1 = +5 Â |
|
|
|
|
|
|
CNT0 |
R/4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
VCC1 |
IN2 |
|
|
521ÑÀ3 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CNT1 |
COM1 |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
554ÑÀ3 |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
VÑÑ2 = +15 Â |
|
|
|
|
|
|
STR |
OUT1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
VCC2 |
OUT2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
INS |
AGND |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CNT2 |
R/2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CI |
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
DGND |
COM2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
A1401P01 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КОРПУСА ______________________________
Габаритные и установочные размеры корпусов см. 572ПВ2/5 на ñòð. 33.
27
572ÏÂ2, 572ÏÂ5
ИНТЕГРИРУЮЩИЕ АЦП НА 3.5 ДЕСЯТИЧНЫХ РАЗРЯДА С ВЫХОДОМ НА СЕМИСЕГМЕНТНЫЙ ИНДИКАТОР
Аналоги: ICL7107, ICL7106
ТИПОНОМИНАЛЫ
Ê572ÏÂ2 À, Á |
áÊÎ.348.432–04ÒÓ/03 |
ÊÐ572ÏÂ2 À, Á |
áÊÎ.348.432–04ÒÓ/03 |
ÊÐ572ÏÂ5 À, Á |
áÊÎ.348.432–07ÒÓ/03 |
ÊÔ572ÏÂ2 À, Á |
áÊÎ.348.432–04ÒÓ/03 |
ÊÔ572ÏÂ5 À, Á |
áÊÎ.348.432–07ÒÓ/03 |
ОСОБЕННОСТИ
ω3.5 десятичных разряда
ωВыход на семисегментные индикаторы
ωАвтоматическая коррекция нуля
ωМалое потребление
ωПовышенная помехоустойчивость
ωКМОП технология
ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ
Микросхемы предназначены для применения в измерительны х приборах напряжения, тока, сопротивления, температуры, ве са и др. с выводом информации на семисегментный жидкокристалический (572ПВ5) или светоидный (572ПВ2) индикаторы. Отличие состоит в назначении вывода 21 (BP или GND) и в режиме работы выходных каскадов цифровой части. Совместно с источником опорного напряжения (ИОН), несколькими резисторами и конд енсаторами они выполняют функцию АЦП двухтактного интегри - рования с автоматической коррекцией нуля и определением
Торговые
знаки
изготовителей
полярности входного сигнала. Необходимо отметить, что, как и в первых версиях ИС ICL7106/7107 (фирма INTERSIL), в данных микросхемах преобразование осуществляется в три фазы. На заводе ”Микрон” в настоящее время готовятся к выпуску ИС КР572ПВ2/5 и КФ572ПВ2/5, имеющие как и у более поздних версий ICL7106/ ICL7107 (фирма MAXIM) 4 фазы преобразования (см. далее и “Описание ICL7106/ICL7107”). Приборы имеют разрешающую способность 0.1 мВ при диапазоне входных напряжений VIN = ±0.199 B и при значении опорного напряжения
VREF = 0.1  èëè 1 ì ïðè VIN = ±1.999  è VREF = 1 В. Номинальные значения напряжений питания ±5 В ±5% (572ПВ2) или +9 В ±5%
(572ПВ5). Скорость преобразования от 3 до 12 преобразований в секунду в зависимсти от тактовой частоты. Ток утечки на входе преобразователя 2 пА при входном сопротивлении не менее 20 МОм.
Микросхемы выполнены в 40–выводном пластмассовом корпусе типа 2123.40–1/2 (КР572ПВ2/5), 44–выводном пластмассовом корпусе типа 4514.44 (КФ572ПВ2/5) и 48 – выводном металлокерамическом корпусе типа 4134.48–2 (К572ПВ2). В дальнейшем все номера выводов будут указываться только д ля корпусов типа 2123.40–1/2. Из–за различий в шаге между выводами корпуса 2123.40–1/2 (2.5 мм) и его аналогом DIP–40 (2.54 мм) невозможна прямая замена импортных ИС. Микросхемы в корпусах типа КФ являются прямой заменой микросхем, размещенных в корпусах типа PCC, как по цоколевке, так и по установочным размерам.
ЦОКОЛЕВКА КОРПУСОВ
40–выводной пластмассовый корпус типа 2123.40–1. В скобках приве дены номера |
|
44–выводной пластмассовый корпус |
выводов для К572ПВ2 в 48–выводном металлокерамическом корпус е типа 4134.48–2. |
|
òèïà 4514.44 |
|
|
|
вид сверху |
|
|
|
(24) |
Плюс напряжения |
|
|
V+ |
1 |
|
(25) |
питания |
|
|
D1 |
2 |
|
|
|
|
||||
(26) |
|
|
|
C1 |
3 |
|
(27) |
Цифровые выходы |
|
|
B1 |
4 |
|
|
|
|||||
(28) |
(единицы) |
1 |
A1 |
5 |
||
|
|
|
||||
(29) |
|
|
|
F1 |
6 |
|
(30) |
|
|
|
G1 |
7 |
|
(31) |
|
|
|
E1 |
8 |
|
(32) |
|
|
|
D2 |
9 |
|
|
|
|
||||
(33) |
|
|
|
C2 |
10 |
|
(34) |
Цифровые выходы |
|
|
B2 |
11 |
|
|
|
|||||
(35) |
(десятки) |
10 |
A2 |
12 |
||
|
|
|
||||
(36) |
|
|
|
F2 |
13 |
|
(37) |
|
|
|
E2 |
14 |
|
(38) |
|
|
|
D3 |
15 |
|
|
|
|
||||
(39) |
Цифровые выходы |
|
|
B3 |
16 |
|
|
|
|||||
(40) |
(сотни) |
100 |
F3 |
17 |
||
|
|
|
||||
(41) |
Цифровой выход |
|
|
E3 |
18 |
|
(42) |
1000 AB4 19 |
|||||
(тысячи) |
||||||
(43) |
Знак полярности (минус) POL 20 |
|||||
ÊÐ572ÏÂ5 ÊÐ572ÏÂ2,
A1902C01
40 |
OSC1 |
Генератор тактовых |
(23) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
импульсов (ГТИ) |
|
A1 |
B1 |
C1 |
D1 |
V |
í.ï. |
OSC1 |
OSC2 |
OSC3 |
TEST |
REFHI |
|||||
39 |
OSC2 |
Резистор ГТИ |
(22) |
|
|||||||||||||
38 |
OSC3 |
Конденсатор ГТИ |
(21) |
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
37 |
TEST |
Контрольный вход |
(20) |
|
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
44 |
43 |
42 |
41 |
40 |
||
36 |
REF HI |
Опорное напряжение |
(13) |
F1 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
35 |
REF LO |
(12) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
G1 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
34 |
CREF+ |
|
(11) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Опорный конденсатор |
E1 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
33 |
|
– |
(10) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
D2 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
CREF |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
32 |
COMMON Общий |
(9) |
C2 |
11 |
|
|
ÊÔ572ÏÂ2 |
|
|
||||||||
31 |
VIN+ |
|
(8) |
í.ï. |
12 |
|
|
|
|
||||||||
Аналоговый вход |
|
|
ÊÔ572ÏÂ5 |
|
|
||||||||||||
30 |
VIN– |
(7) |
B2 |
13 |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
вид сверху |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
(6) |
A2 |
14 |
|
|
|
|
|
|
||||
29 |
A/Z |
Конденсатор автокоррекции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
28 |
BUF |
Резистор интегратора |
(5) |
F2 |
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
E2 |
16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
27 |
INT |
Конденсатор интегратора |
(4) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
D3 |
17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
26 |
V – |
Минус напряжения питания |
(3) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
25 |
G2 |
Цифровой выход (десятки) |
(48) |
|
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
||
24 |
|
|
|
(47) |
|
B3 |
F3 |
E3 |
AB4 |
POL |
í.ï. |
GND/BP |
G3 |
A3 |
C3 |
G2 |
|
C3 |
|
|
Цифровые выходы |
|
|||||||||||||
22 |
G3 |
(45) |
|
||||||||||||||
23 |
A3 100 |
(46) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
(сотни) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Äëÿ 572ÏÂ2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
21 |
GND |
(44-GND) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
BP |
Äëÿ 572ÏÂ5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
39 REF LO
38 CREF+
37 CREF–
36 COMMON
35 VIN+
34 í.ï.
33 VIN–
32 A/Z
31 BUF
30 INT
29 V –
A1902C02
28
АЦП, 3.5 ДЕСЯТИЧНЫХ РАЗРЯДА |
|
|
|
|
|
|
|
572ÏÂ2/5 |
|||||||
ОСНОВНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Параметр |
572ÏÂ5À |
572ÏÂ5Á |
Режим измерения, В |
572ÏÂ2A |
572ÏÂ2Á |
Режим измерения, В |
Ò, °Ñ1 |
Единицы |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Ìèí. |
Ìàêñ. |
Ìèí. |
Ìàêñ. |
Ìèí. |
Ìàêñ. |
Ìèí. |
Ìàêñ. |
измерения |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Размах выходного |
4.0 |
– |
4.0 |
– |
V+ = 8.5, V |
= 1.0 |
– |
– |
– |
– |
|
25 |
|
||
|
|
|
|
REF |
|
|
|
|
|
|
|
|
 |
||
напряжения |
3.5 |
– |
3.5 |
– |
VIN = –1.888 |
– |
– |
– |
– |
|
–25...70 |
||||
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выходное напряжение |
|
|
|
|
V+ = 8.5, V |
= 0.1 |
|
|
|
|
V+ = 4.75, V– = –4.75 |
|
|
||
источника опорного |
2.6 |
3.2 |
2.6 |
3.2 |
REF |
|
|
2.6 |
3.2 |
2.6 |
3.2 |
|
–25...70 |
 |
|
VIN = VREF |
VREF = 0.1, VIN = VREF |
||||||||||||||
напряжения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Ток потребления 2 |
– |
1.6 |
– |
1.6 |
V+ = 9.5, VREF = 1.0 |
– |
1.8 |
– |
1.8 |
V+ = 5.25, V– = –5.25 |
25 |
ìÀ |
|||
– |
2.0 |
– |
2.0 |
VIN = 0 |
|
|
– |
2.0 |
– |
2.0 |
VREF = 1.0, VIN = 0 |
–25...70 |
|||
|
|
|
|
||||||||||||
Погрешность |
– |
1 |
– |
3 |
V+ = 8.5, V |
= 1.0 |
– |
1 |
– |
3 |
V+ = 4.75, V– = –4.75 |
25 |
|
||
|
|
|
|
REF |
|
|
|
|
|
|
|
|
ÌÇÐ |
||
преобразования3 |
– |
2 |
– |
4 |
VREF = 0.1 |
– |
2 |
– |
4 |
VREF = 0.1, VREF = 1.0 |
–25...70 |
||||
|
|||||||||||||||
Погрешность в заданной |
– |
1 |
– |
2 |
V+ = 8.5, V |
= 1.0 |
– |
1 |
– |
2 |
V+ = 4.75, V– = –4.75 |
25 |
|
||
точке характеристики |
|
|
|
|
REF |
|
|
|
|
|
|
|
|
ÌÇÐ |
|
преобразования |
– |
2 |
– |
3 |
VIN = VREF |
– |
2 |
– |
3 |
VREF = 0.1, VIN = VREF |
–25...70 |
|
|||
Разность показаний в |
– |
1 |
– |
3 |
V+ = 8.5, V |
= 1.0 |
– |
1 |
– |
3 |
V+ = 4.75, V– = –4.75 |
25 |
|
||
конечных точках |
|
|
|
|
REF |
|
|
|
|
|
|
VREF = 0.1, VIN = 1.99, |
|
ÌÇÐ |
|
характеристики |
– |
3 |
– |
5 |
VIN = 1.99, VIN = –1.99 |
– |
3 |
– |
5 |
–25...70 |
|||||
VIN = –1.99 |
|
||||||||||||||
преобразования |
|
|
|
|
|||||||||||
Коэффициент |
|
|
|
|
V+ = 8.5, V |
= 0.1 |
|
|
|
|
V+ = 4.75, V– = –4.75 |
|
|
||
ослабления синфазного |
– |
100 |
– |
100 |
REF |
|
|
– |
100 |
– |
100 |
VREF = 0.1, VIN = 0, |
–25...70 |
ìêÂ/ |
|
VIN = 0, VÑ = 1, VC = –1 |
|||||||||||||||
напряжения |
|
|
|
|
|
|
|
|
VC = 1, VC = –1 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Выходной ток разрядов |
– |
– |
– |
– |
|
|
|
5.0 |
– |
5.0 |
– |
V+ = 4.75 |
25 |
ìÀ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V– = –4.75 |
|
|||
– |
– |
– |
– |
|
|
|
4.5 |
– |
4.5 |
– |
–25...70 |
||||
|
|
|
|
VREF = 1.0 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Выходной ток старшего |
– |
– |
– |
– |
|
|
|
10.0 |
– |
10.0 |
– |
25 |
|
||
|
|
|
VIN = –1.888 |
ìÀ |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
разряда |
– |
– |
– |
– |
|
|
|
9.0 |
– |
9.0 |
– |
VCC3 = 3.0 |
–25...70 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Примечания: |
|
|
1 – Температурный диапазон –25...+70 °С указан для микросхем завода “Микрон”. |
|
|
2 – Завод “Микрон” осуществляет поставку микросхем с током потребления не более 100 мкА. акоеТ значение тока достигается путем дополнительных |
|
|
схемотехнических решений. |
1 |
|
3 – Завод “Альфа” также выпускал микросхемы группы “В” с по грешностью преобразования ±5 МЗР.Нестабильность VREF за время измерения ±0.2% |
||
|
ОПИСАНИЕ 572ПВ2
Цифровая информация на выходе микросхем представляется в специальном коде, предназначенном для непосредственног о управления 3,5–декадным цифровым табло с 7–сегментными полупроводниковыми индикаторами. Диапазон входного сиг нала определяется значением внешнего опорного напряжения из соотношения VIN=±1.999VREF. Текущие показания цифрового индикатора соответствуют 1000 х (VIN/VREF).
Принцип работы
Как уже отмечалось, в первых версиях 572ПВ2/5 цикл измерения состоит из трех фаз: интегрирования сигнала (INT), разряда интегрирующего конденсатора (DI) и автоматической коррекц ии нуля (A/Z). Каждой фазе соответствует определенная коммутац ия элементов микросхемы, выполняемая с помощью ключей на МОП транзисторах. Недостатком структуры с тремя фазами преобразования является, во-первых, наличие эффекта гистерезиса, т.е. переключение одного и того же выходного кода происходит при разных значениях входного напряжения в зависимости от того с какой стороны напряжение подходит к этой точке, во-вторых, относительно большое время восстановлен ия после перегрузки. Введение в более поздние версии 572ПВ2/5 4-ой фазы - фазы коррекции нуля интегратора (ZI) аналогично то му, как это сделано в приборах фирмы MAXIM устранило эти недостатки.
Частота генератора тактовых импульсов (ГТИ) поступает на счетчик импульсов через делитель на 4. Как следует из временной диаграммы работы, полный цикл преобразования микросхемы длится 4000 периодов счетных импульсов, или 16000 периодов
Рис. 1. Упрощенная временная диаграмма работы
VIN
V1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
INT |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
äëÿ V1 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
äëÿ V2 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
CONST |
|
|
|
|
|
|
|
VAR |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
BUF |
Ïóñê |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CONST |
|||||||||
|
счетчика |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ñòîï |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
счетчика |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
VAR |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
äëÿ V2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
NX |
|
|
|
äëÿ V1 |
|
|
|
|
|
|
N1 |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
INT |
|
|
N2 DI |
A/Z |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
(Ôàçà |
|
|
(Ôàçà |
|
|
|
|
|
(Ôàçà |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
интегрирования) |
|
|
|
|
разряда) |
компенсации |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
íóëÿ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
4000(1/fCLK) |
8000(1/fCLK)(max) |
|
|
A1902Z01 |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12000 (1/fCLK) (max) |
|
|
|
|
||||||||
VAR - варьируется в зависимости от VIN
CONST - постоянное значение.
29