Схемные решения ацп

Современные АЦП последовательного приближения выполняются в виде интегральной схемы. Основное различие между АЦП по схемотехническому исполнению состоит в том, какие блоки из указанных на рис. 10.3 интегрированы в одном корпусе. Первые АЦП включали только ЦАП тока (см. рис. 9.8) и БФК (то есть регистры) и не содержали в себе ни ИОН, ни ОУ, ни КН. Современные АЦП представляют законченные устройства, параметры их узлов сбалансированы так, чтобы обеспечить паспортные значения точности, входных и выходных сигналов.

В лабораторной работе используется АЦП, собранный на микросхеме КР572ПВ1, которая содержит 12-разрядный ЦАПН и БФК, реализующий алгоритм последовательного приближения. Исполнение ИОН, ОУ и КН в виде отдельных узлов позволяет изучить их работу и влияние на результат преобразования.

В состав БИС входят устройства для организации побайтового обмена информацией с 8-разрядной шиной данных МП. В режиме АЦП существует возможность организации синхронной и циклической работы, произвольного уменьшения числа разрядов и вывода данных в последовательном коде. Изменение режимов работы производится коммутацией небольшого числа внешних выводов.

Условное графическое обозначение (УГО) и распиновка этой микросхемы приведены на рис. 10.7. Назначение выводов:

1 – последовательный вход;

2 – вход управления СР;

3 – напряжение питания Ucc1;

4–15 – цифровые выходы (от СР к MP);

16 – вход управления MP;

17 – вход управления режимом;

18 – выход Цикл;

19 – вход сравнения;

20 – напряжение питания Ucc2;

21 – вход ТИ;

22 – выход Конец преобразования;

23 – вход Запуск;

24 – вход Цикл;

26 – вход стробирования ЦАП;

27 – цифровая земля;

28 – конечный вывод РМ R–2R;

29 – общий вывод резисторов R/2,R/4;

31 – вывод резистора R/4;

32 – вывод резистора R/2;

33 – опорное напряжение U_ref;

34 –вход R;

35 –вход 2R;

37 – общий вывод резисторов R и 2R;

38 –токовый выход резистивной матрицы (РМ) 1;

39 –выход РМ 2;

40 – аналоговая земля.

Нижняя часть УГО отображает наличие матриц резисторов, подключенных к выводам так, как показано на рис. 10.8. По схемотехническому решению и топологии матрица ЦАП подобна ИС К572ПА1, но отличается увеличенным числом КМОП ключей и звеньев R-2R резистивной матрицы (12 звеньев вместо 10). Две группы прецизионных резисторов (R-2R и R/4-R/2) предназначены для образования совместно с внешним ОУ и/или КН завершенных схем АЦП и ЦАП с различным коэффициентом преобразования. Цифровая часть БИС включает необходимые для построения АЦП последовательного приближения логические узлы, а также дополнительные устройства для работы в режиме ЦАП.

М икросхема может использоваться как в составе АЦП, так и в качестве ЦАПТ в соответствии с таблицей режимов.

Режим	Информационно-цифро­вые разряды	Выходы управления			Вход стробирования
		СР	МР	Р
АЦП	1 – 12	1	1	0	1
	1 – 4	1	0	0	1
	5 – 12	0	1	0	1
	Разомкнуты	0	0	0	1
ЦАП	1 – 12	1	1	1	1
	1 – 4	0	1	1	1
	5 – 12	1	0	1	1
Хранение информации в регистре ЦАП	–	–	–	–	0

Как следует из таблицы, для использования в составе АЦП с постоянно доступными для наблюдения цифровыми выходами следует установить режим Р = 0, МР = СР = 1, Строб = 1.

Преобразование осуществляется за 12 рабочих тактов, каждый из которых по длительности равен двум импульсам ГТИ. Вспомогательный такт используется для формирования сигнала Конец преобразования. По этому сигналу происходит считывание цифровой информации. В циклическом режиме работы за периодом считывания следует период возврата АЦП в исходное состояние (сброса) по сигналу с вывода Цикл.

Для использования совместно с 8- и 16-разрядными шинами данных микропроцессоров предусмотрено побайтное управление цифровыми выходами с переводом в Z-состояние. Однако следует учитывать, что нормальное функционирование БИС обеспечивается при тактовой частоте до 250 кГц, поэтому использование для ее тактирования сигналов с линии SYSCLK процессора возможно только через соответствующий делитель.