73. Ацп с двойным интегрированием

Схема АЦП приведена на рис. 7.9, а.

Рис. 7.9. Структурная схема АЦП с двойным интегрированием

Рассмотрим работу преобразователя. В момент (рис. 7.9, б) подачей импульсав цепь «Пуск» осуществляется запуск схемы: сбрасывается в 0 счетчик Сч, первый ключ Кл1 устанавливается в замкнутое состояние, второй ключ Кл2 – в разомкнутое.

Предварительно разряженный конденсатор начинает заряжаться током от источника входного напряжения. Так как входное напряжение операционного усилителя (ОУ) близко к нулю, практически все напряжениепадает на резистореи ток в цепи резистора. Этот ток замыкается через конденсатор. Если за время длительности импульса() значение напряжениясчитать неизменным, конденсатор будет заряжаться постоянным током и напряжение на нем будет изменяться по линейному закону, достигая к моментузначения

. (7.15)

В момент окончания импульса на входе «Пуск» (в момент ) счетчик начинает счет импульсов, поступающих в него из генератора импульсной последовательности (ГИ) через элемент И. В этот же момент ключ Кл1 устанавливается в разомкнутое состояние, ключ Кл2 – в замкнутое. В цепи конденсатора возникает ток обратного направления. Конденсатор разряжается постоянным током, и напряжение на нем снижается по линейному закону. В моментнапряжение на конденсатореи напряжение на выходе операционного усилителяпроходят нулевое значение, на выходе компаратора К устанавливается уровень логического 0, прекращается прохождение импульсов ГИ через элемент И на вход счетчика Сч. Образующееся к этому моменту в Сч числоесть значение, представленное в цифровой форме.

Определим значение . Время разряда конденсатора

. (7.16)

Подставляя выражение для , получаем

. (7.17)

Если период следования импульсов ГИ равен , то количество импульсов, поступающих в счетчик за время, определится выражением

. (7.18)

Как видим, пропорционально. Величина

(7.19)

определяет масштаб, в котором представляется значение .

74. Ацп параллельного преобразования (прямого преобразования)

Данный тип АЦП реализует метод непосредственного считывания и является на сегодняшний день самым быстродействующим. Классический принцип его работы поясняется рис. 5.10. Устройство содержит компараторов, на объединенные инвертирующие входы которых подается входной преобразуемый сигнал. На неинвертирующие входы подаются напряжения, численно равные уровням квантования. В результате с выходов компараторов снимается параллельный-разрядный единичный код. Число единиц в нем равно числу уровней квантования по величине меньших значений.

Полученный единичный код подается на вход преобразователя кода (ПК), в котором он преобразуется в двоичный с числом разрядов . С выхода ПК двоичный код через логические переключатели на элементах 2И подается на вход статического регистра, с выхода которого он и считывается. Перезапись кода ПК в статический регистр происходит по сигналу «Запись». Этот сигнал подается в схему после того, как все переходные процессы, связанные со срабатыванием компараторов и получением двоичного кода, завершены.

Рис. 7.10. Структурная схема АЦП параллельного преобразования

Для получения напряжений, равных уровням квантования в схеме использован делитель напряжения на одинаковых резисторах, подключенных к выходу источника эталонного напряжения. Формирование в данном АЦП выходного кода одновременно по всем разрядам предполагает получение максимально возможного быстродействия. Его время преобразования определяется только структурой ПК и собственным быстродействием используемой элементной базы.