10.2.4.1.1 Опис роботи паралельного 4-х розрядного ацп
Найпростіша схема чотирирозрядного АЦП наведена на рисунку 10.26.1.
Перетворювачі цього типу здійснюють одночасне квантування сигналу за допомогою набору компараторів, включених паралельно джерелу вхідного сигналу. Порогові рівні компараторів установлюються за допомогою резистивного дільника, підключеного до джерела опорної напруги UОП відповідно до використовуваної шкали квантування. Число рівнів квантування, а відповідно і число компараторів для n-розрядного АЦП дорівнює: 2n-1.
При подачі на такий набір компараторів сигналу UВХ на їхніх виходах має місце дискретний сигнал, що відображає спрацьовування окремих компараторів. Так, наприклад (див. рисунок 10.26.1), якщо вхідна напруга не виходить за межі діапазону від 2,5u до 3,5u (u – крок квантування), то компаратори з першого по третій встановлюються в стан 1, а компаратори з четвертого по п'ятнадцятий - у стан 0. Для перетворення числа компараторів, що спрацювали, у двійковий код використовується відповідний пристрій, що кодує. Стани даного кодуючого пристрою для чотирирозрядного АЦП показані в таблиці 10.2.1
Таблиця 10.2.1
|
Вхідна напруга |
Стан компараторів |
Вихідний двійковий код | |||||||||||||||||
|
u*вх |
К15 |
К14 |
K13 |
K12 |
K11 |
K10 |
K9 |
K8 |
K7 |
K6 |
K5 |
K4 |
K3 |
K2 |
K1 |
а3 |
а2 |
а1 |
а0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
6 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
7 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
8 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
9 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
10 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
11 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
12 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
13 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
14 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
15 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
* Вхідна напруга дана в умовних одиницях: цифрами від 0 до 15 пронумеровані рівні квантування аналогового вхідного сигналу.
Кодуючий пристрій (рисунок 10.26.1) реалізовано з застосуванням одного 15-ти входового логічного елементу “АБО-НІ”; 14-ти елементів “заборона” і шифратора (перетворювача) 16-позиційного ”унітарного” коду в 4-и розрядний двійковий код.
Існує два режими роботи мікросхеми, що визначаються тривалістю сигналу на вході RD.
Режим 0 (рисунок 10.27) ініціалізується утриманням низького значення сигналу читання RD до завершення перетворення.
Він призначений для мікропроцесорів, що можуть бути переведені в стан чекання. У цьому режимі перетворення починається разом з операцією читання (низький рівень CS і RD), і дані зчитуються, коли перетворення завершується. Логічний нуль на входах CS і RD защіпує адресні входи мультиплексора й ініціює перетворення. Виходи DB0-DB7 знаходяться у високоімпедансному стані до закінчення перетворення. Сигнал готовності RDY підключається до входу READY/WAIT мікропроцесора. RDY приймає логічний нуль по спаду CS і переходить у високоімпедансний стан по закінченню перетворення, коли результат видається на лінії даних. Сигнал INT приймає значення логічного нуля, коли перетворення закінчується і логічної одиниці, коли сигнал на вході RD переходить в одиничний стан. Режим 1 (рисунок 10.28) не вимагає чекання з боку мікропроцесора.
Рисунок 10.28 – Часові діаграми роботи MAX154 у режимі 1
Операція
читання одночасно ініціює перетворення
і читання результатів попереднього
перетворення. Сигнал INT приймає значення
логічної одиниці по фронту RD і логічного
нуля по закінченню перетворення. Друга
операція читання необхідна для зчитування
результатів попереднього перетворення.
Другий сигнал
защіпує
нову адресу в мультиплексорі та ініціює
наступне перетворення. Затримка в 2,5мкс
повинна дотримуватися між операціями
читання.
У
нашому випадку будемо використовувати
режим роботи 0, тому що режим 1 вимагає
тривалість сигналу
:
600нс. Для обраної ОМЕОМ
ця тривалість дорівнює 1 мкс.
На рисунку 10.29 наведена передатна характеристика MAX154.
Рисунок 10.29 – Передатна характеристика MAX154