77. Ацп последовательного приближения (поразрядного уравновешивания)

Проиллюстрируем работу данного АЦП на примере упрощенной структурной схемы, показанной на рис. 7.14. Основой устройства является регистр последовательных приближений (РПП). Алгоритм его работы следующий. По каждому импульсу ГТИ РПП последовательно, начиная со старшего разряда, формирует на выходах Q сигнал логической 1, который в зависимости от сигнала, поступающего на его управляющий вход с выхода компаратора, либо остается неизменным, либо заменяется сигналом логического 0.

Рис. 7.14. Структурная схема АЦП последовательного приближения

Работу АЦП рассмотрим с использованием временных диаграмм, приведенных на рис. 7.15.

Рис. 7.15. Временные диаграммы работы АЦП последовательного приближения

В момент по сигналу «Пуск» в выходной статический регистр РПП, выполненный наRS-триггерах записывается код, содержащий единицу только в старшем разряде. Этот код при помощи ЦАП преобразуется в напряжение, которое на входе компаратораDA сравнивается с входным напряжением устройства. Если , то на выходе компаратора формируется единичный сигнал, если– то нулевой сигнал.

Одновременно сигналом «Пуск» в младший разряд сдвигового регистраDD1 РПП по фронту ГТИ также записывается сигнал логической единицы. Этот сигнал открывает логический переключатель на элементе 2И и выходной сигнал компаратора передается на входR триггера . При этом, если, то триггерсбрасывается и на выходе РПП формируется нулевой код. В противном случае () триггеростается установленным и на выходе РПП сохраняется код с единицей в старшем разряде.

Следующий фронт ГТИ сдвигает код, записанный в DD1 влево. В результате этого сигнал логической единицы перемещается в его первый разряд (), что устанавливает триггер. На выходе РПП формируется код, содержащий единицу в разряде, а на выходе ЦАП – новое значение напряжения, равное. Это напряжение также сравнивается с. Так как сигнал логической единицы присутствует только на выходерегистраDD1, то выходной сигнал компаратора DA может воздействовать на вход R только триггера . При этом, если, тосбрасывается, а если– триггер остается установленным.

Следующий импульс ГТИ сдвигает код, записанный в DD1 влево и процесс продолжается аналогично описанному до тех пор, пока сигнал логической единицы не достигнет старшего разряда регистраDD1. В этом случае по импульсу ГТИ регистр DD1 устанавливается в нуль и процесс преобразование завершается. Искомое значение выходного кода считывается с выхода РПП.

Из приведенного алгоритма следует, что число импульсов, необходимое для выполнения преобразования, равно разрядности выходного кода АЦП, т.е. время преобразования

(7.22)

Очевидно, что это время не зависит от входного напряжения и существенно меньше времени, необходимого для преобразования в АЦП последовательного счета.

Ввиду своей достаточной простоты и хорошего быстродействия данный тип АЦП находит широкое применение при разработке интегральных схем.

78. Классификация и области применения ацп

По структуре построения АЦП делятся на две группы:

1) АЦП, не содержащие ЦАП;

2) АЦП, содержащие ЦАП.

К первой группе относятся:

– АЦП времяимпульсного типа;

– АЦП с двойным интегрированием;

– АЦП параллельного преобразования (прямого преобразования);

Ко второй группе относятся:

– АЦП последовательного счета (развертывающего типа);

– АЦП следящего типа;

– АЦП последовательного приближения (поразрядного уравновешивания);

Каждый тип АЦП имеет свои достоинства и недостатки. На практике встречаются все выше перечисленные типы АЦП.

Основные направления и области применения АЦП кратко перечислены в табл. 5.2. В описании таблицы использованы следующие сокращения: ПС – АЦП последовательного счета; ПП – АЦП последовательного приближения; ПрП – АЦП прямого преобразования; И – АЦП двойного интегрирования; ПНЧ – преобразователь напряжение–частота.

В табл. 5.3 приведены основные параметры наиболее популярных АЦП.