Конвейерный ацп

Структурная схема конвейерного АЦП приведена на рис. 9.2.

Рис. 9.2. Конвейерный АЦП

Конвейерный АЦП является расширением двухшагового АЦП в сторону увеличения числа каскадов до N и уменьшения разрядности АЦП и ЦАП каскада до одного (рис. 9.2.). В некоторых случаях в каскаде используют многоразрядные АЦП и ЦАП. Хотя время преобразования определяется последовательной обработкой входного сигнала во всех каскадах, частота выборок – в N раз выше и определяется временем обработки сигнала в одном каскаде. Конвейерное прохождение сигнала через последовательную цепь каскадов позволяет получить в таком АЦП высокую частоту оцифровки входного сигнала. Ограничения на точность АЦП накладывают высокие требования к характеристикам усилителей каскадов и схем УВХ.

Ацп последовательного приближения

Структурная схемаАЦП последовательного приближения приведена на рис. 9.3.

АЦП последовательного приближения (рис. 9.3) является одним из часто применяемых АЦП для оцифровки сигналов в диапазоне средних частот. Его популярность обусловлена хорошими характеристиками, невысокой сложностью и малой занимаемой площадью кристалла. Как правило, строится на основе ЦАП и регистра последовательного приближения.

11. Типы цап

Тип ЦАП	Описание
На основе цепочки резисторов	Подключение требуемого узла резистивной цепочки к выходу производится с помощью каскада ключей или цепочки ключей . Хорошая монотонность достигается за счет увеличенной площади кристалла и тока потребления
Многокаскадный	Применение нескольких ступеней приводит к экономии площади. Ухудшение монотонности возможно на границах переключаемых диапазонов
На основе резистивной матрицы	Расположение цепочки резисторов и ключей в виде матрицы позволяет существенно экономить площадь при большом количестве резисторов
R – 2R матрица	Хорошая монотонность обеспечивается при приемлемой площади кристалла
На основе токовых ключей	Хорошая монотонность достигается за счет применения большого количества ключей
С перераспределением зарядов	Для построения ЦАП используется матрица двоично-взвешенных конденсаторов. Для ЦАП большой разрядности матрицу делят на две части. При низком токе потребления и малой площади ЦАП имеет хорошее быстродействие и приемлемую монотонность
Комбинированный	В двухкаскадной структуре в качестве каскадов используются резистивная матрица и двоично-взвешенные конденсаторы. Порядок следования каскадов может быть различным.
Последовательный	Достоинством последовательного ЦАП является его простота и малая занимаемая площадь. К недостаткам относится большое время преобразования

Пример ЦАП на основеR – 2R матрицы приведен на рис. 13.4.

Рис. 13.4. 4 – разрядный ЦАП на основе R–2R матрицы

МатрицаR – 2R формирует кратные двум опорные напряжения. Хорошее согласование обеспечивается за счет использования в матрице одинаковых резисторов.

12. ∆Σ – АЦП. Принципы.

Структурная схема и диаграммы выходных сигналов блоков типового  АЦП приведены на рис. 10.1, где f_в – верхняя граничная частота входного сигнала, f_s – частота дискретизации.

Рис. 10.1. Структурная схема и диаграммы выходных сигналов блоков  АЦП

 модулятор формирует частотную характеристику шумов квантования, являясь для них фильтром верхних частот. Фильтр– дециматор отфильтровывает высокочастотные шумы и уменьшает частоту выходного сигнала до частоты Найквиста (рис. 10.2).

Рис. 10.2. Вид АЧХ  модулятора и фильтра–дециматора

Основные этапы проектирования  АЦП

1. Выбор структурной схемы и определение порядка модулятора и фильтра–дециматора. Первоначальная оценка порядка модулятора и фильтра дециматора производится на основе графиков, аналогичных изображенному на рис. 10.2. Исходными данными являются полоса рабочих частот входного сигнала, требуемый динамический диапазон, частота дискретизации и др. Существуют различные варианты структуры  модулятора. Они подробно описаны в специальной литературе. В лекциях рассмотрены структурные схемы  модулятора на основе двухуровневых компараторов и одноразрядного ЦАП с простой обратной связью.