2.2 Структура проектируемого преобразователя
2.2.1 Расширенная структурная схема ацп.
Аналогово-цифровой преобразователь первоначально можно представить в следующем виде, его расширенная структурная схема представлена на (рис 2.7)
Рис. 2.7 Расширенная структурная схема АЦП
По выводу Uпит поступает стабилизированное питание, значение которого не меньше измеряемого. Сами аналоговые сигналы поступают по второй группе выводов Х1…Хn , параллельно которой поступает группа управляющих сигналов У1…Уn, определяющих точность и начало измерения.. На выводахN1…Nn, получаем оцифрованные сигналы соответственно с первого поn-ый канал. Как видно из представленной схемы, количество выводов велико, на в то же время растет линейно количеству цифруемых каналов.
2.2.1.1 Работа устройства осуществляется следующим образом:
По каналу поступает аналоговый сигнал, одновременно с ним по каналу управления поступает управляющий сигнал, который определяет точность необходимого измерения и одновременно с этим задает начало измерения.
Далее информация обрабатывается в соответствие с точностью, указанной по управляющему каналу и через определенный промежуток времени на выходе четном или не четном выходе N1…Nkформируется выходная комбинация символов, удовлетворяющая заданной точности. На выходах С1… Сnформируется маска выхода, какие два канала разной четности присутствуют в данный момент на выходе.
2.2.1.2 Пример :
Пусть на аналоговые входы поступает информация по трем каналом Х1, Х2и Х5для которых определена следующая точность: Х1 - 8 разрядов цифрового кода, Х2 – 12, разрядов цифрового кода и Х5– 16 разрядов цифрового кода. Тогда ввиду того, что минимальная разрядность каскадного – 3 разряда, то управляющие сигналы тоже будут соответствовать этому факту, так для У1 = 011, так как будет использовать не менее 9 разрядов, У2 = 100, он будет использовать ровно 12 разрядов и У5= 110. Нетрудно заметить, что максимальная точность измеряемого сигнала на данном АЦП не превышает 21 разряда. Далее через определенный промежуток времени на выводах формируется код. Для первого канала это 9 разрядов, для второго – 12 и для пятого – 18, при этом формирование будет происходить следующим образом: в первый момент вектор С примет значение 11000000 и на первой группе выводов появится оцифрованный сигнал первого канала, а на второй группе вводов оцифрованный сигнал второго канала, через минимально заданное время и готовности пятого канала, вектор С примет следующее значение С = 01001000 и на первой группе выводов появится код пятого канала, при этом вторая группа не меняет свое состояние.
Как видно, принцип работы достаточно прост, но количество каналов и точность их измерения могут быть различными, соответственно от этого зависит структурная сложность.
2.2.2 Структурная схема ацп
Для более полного понимания работы АЦП как системы рассмотри м структурную схему АЦП. Она представлена на рис. 2.8.
рис. 2.8 Структурная схема АЦП
В состав АЦП входят следующие блоки:
БСП – Блок стабилизации питания. Необходим для стабильного питания и обеспечения расхода нужной мощности.
УВХ1…УВХn– Устройство выборки-хранения. Необходим для устранения апертурной погрешности, и позволяет какое-то время сохранять сигнал.
БРС – Бок распределения сигнала. Необходим для согласования внешних сигналов управления с внутренними настройками на заданную точность сигнала.
УУ – Устройство управления. Является основным управляющим органом данной системы и согласует между собой работу всех блоков.
НП – Нейронный преобразователь. Осуществляет преобразование входных сигналов с заданной точностью одновременно.
УВ – Устройство вывода. Подает на выход АЦП - код преобразованного сигнала с информацией об обновлении вывода.