Интегрирующий ацп

В работе интегрирующего АЦП используются косвенный метод преобразования, при котором напряжение сначала преобразуется в длительность импульса при помощи счетчика. Одно-, двух- и трехступенчатые интегрирующие преобразователи – все это варианты АЦП, в основе работы которых лежит указанный принцип.

Рис.18.12. Структурная схема интегрирующего АЦП

С

y

труктурная схема интегрирующего АЦП показана на рис.18.12. Работа этого АЦП напоминает работу АЦП с динамической компенсацией. Но-вым узлом в интегри-рующем АЦП является генератор линейно изме-няющегося напряжения. Этот генератор выраба-тывает пилообразное на-пряжение, как показано на рис.18.13.

П

Рис.18.13. Форма сигнала в интегрирующем АЦП

(а – при U_вых.=3В, б – при U_вх.=6В)

редположим, что к аналоговому входу АЦП на рис.18.12 приложено на-пряжение, равное 3В. Эта ситуация иллюстрируется на рис.18.13. Линейно из-меняющееся напряжение начинает возрастать, но в течение некоторого промежутка времени остается меньше, чем напряжение на входе А компаратора. В этот промежуток времени на выходе компаратора действует уровень логической 1, благодаря чему логический элемент И удерживается в "открытом" состоянии, и через него могут свободно проходить тактовые импульсы. На рис.18.13 показаны три тактовых импульса, которые прошли через элемент И, прежде чем линейно изменяющееся напряжение превысило напряжение на аналоговом входе. В точке, когда аналоговый сигнал на входе станет равен 3В на выходе компаратора (рис.18.13а) устанавливается логический 0. Логический элемент И "запирается". Счет останавливается на двоичном числе 0011. Это двоичное число означает, что напряжение на входе равно 3В. На рис.18.13б к аналоговому входу интегрирующего АЦП приложено напряжение 6В. Счет прекращается на двоичном числе 0110 – цифровом эквиваленте аналогового входного сигнала 6В.

Недостаток интегрирующего АЦП – слишком большое время, затрачиваемое на счет при преобразовании больших напряжений. Чтобы ускорить процесс преобразования, используются АЦП других типов, например, АЦП последовательного

Аналого-цифровое преобразование с помощью мп

Е

Рис.18.14. Структурная схема цифро-аналогового преобразования с помощью МП

сли аналоговая вели-чина преобразуется в циф-ровую форму для исполь-зования в МПАС, то ло-гично и выгодно, чтобы один из МП, входящих в ее состав, взял на себя эти функции по преобразо-ванию. За счет этого уп-рощаются внешние схемы и связи. Особенно это эффективно, если преоб-разуются много сигналов. Схема такого преобразования представлена на рис.18.14 [3-10].

В этом случае испытуемые числа для всех сигналов можно преобразовывать с помощью одного ЦАП, подключенного к порту вывода П_выв.. Сравнение на выходе ЦАП с каждым из n входных аналоговых сигналов выполняет определенный компаратор. Результат каждого сравнения поступает в МП по отдельной линии в порт ввода П_вв..

Номер портов ввода и вывода один и тот же, отличаются они друг от друга управляющими сигналами "ввод" и "вывод".

Порт вывода принимает с шины данных (ШД) используемое число и подает его на вход ЦАП. Выходы компараторов подаются на тристабильные формирователи (шинные буферы), образующие порт ввода.

Программа начинает преобразование для некоторого канала, выводя соответствующее испытуемое число. Это число преобразуется в аналоговое напряжение и сравнивается с входным напряжением во всех каналах. Результаты всех сравнений программа получает через порт ввода. Далее выделяется и тестируется бит, который соответствует конкретному каналу и определяется новое пробное значение числа. Подобрав число для одного канала, МП переходит к другому каналу и т.д. Таким образом, преобразование ведется в режиме временного мультиплексирования. Метод преобразования, используемый в программе, может быть любым, включая метод последовательных приближений, методы со счетчиками и др.